旋转式化学气相沉积系统
一 、技术指标:
该设备主要采用电阻加热卧式石英管作为CVD反应的环境和条件,通入反应气体,在粉末样品表面沉积薄膜。
主要由真空抽气及测量系统、加热及控温系统、真空室系统(过渡室、石英管反应室、旋转过渡室以及旋转系统等)、样品进出室及移动密封系统、气路系统、辅助系统、电控系统等组成。
在抽气过程中,如系统突然暴露大气,应能处于保护状态, 避免部件的损坏。停电停水、以及系统不能维持真空状态,设备带有保护装置, 整个系统连锁保护。
1、真空抽气及测量系统:
系统要求工作室真空度在10Pa以下,为此我们采用的是成都南光生产的8L/s的直连式机械泵作为主抽泵,配有前级抽气阀门、五通管道、波纹管管道、真空规计、机械泵上方的电磁压差阀(防止返油)等。
机械泵与真空室连接的DN35闸板阀为手动,可进行排气流导大小调节控制,实现反应室压力控制。闸板阀上有刻度,便于控制阀门开启程度。
在反应室与闸板阀之间,安装有粉尘收集器,保护阀及机械泵不受污染。
压力测量:压力传感器选用国内杭州润辰科技有限公司的产品:压力范围:1Pa~0.1MPa;型号为:PRC905,供电24VDC,输出:4-20mA,精度:0.5%,接口M20×1.5;通过调节抽气阀门的流导实现节流,控制反应室的压力。
低真空测量采用成都睿宝电阻规测量。
2、反应室系统:
反应室系统主要由石英管反应室、与石英管密封连接的旋转过渡室(2套)、旋转及控制系统、反应室内热屏蔽系统、反应过渡室及支撑系统、样品盒等组成。进气口和出气口两端的同心度要求±0.2mm。
2.1石英管:
采用气炼石英管,壁厚为5mm,外径尺寸为:φ80×450mm,两端面与中心轴线垂直,两端面100mm内同心度要求±0.2mm。
2.2与石英管连接两端旋转过渡室:
该过渡室分别与石英管两端连接固定密封,由于高温区,所以为了保证密封性能,两端各采用两个风扇进行冷却,石英管与旋转室采用氟橡胶JO型密封圈进行密封以及螺栓固定连接,与反应过渡室通过轴承连接固定,该部分带有支撑组件,支撑组件与该室采用轴承连接固定。
2.3旋转与控制:
旋转过渡室与石英管组成一个旋转室,带有齿轮传动机构。在台架上安装电机、减速器及齿轮等传动机构,与之咬合,石英管反应室以及连接固定的旋转过渡室一起在镀膜过程中有电机带动旋转。旋转速度在0~80rpm可控。
旋转处密封均采用氟橡胶JO型密封圈进行密封。
2.4热屏蔽:
为了减少反应室内的热量损失,保证加热温度以及其均匀性,在石英管内,样品两侧,放有高温反射屏,共2套,一套固定不动,一套随着样品更换可移动。
2.5反应过渡室及支撑系统:
反应过渡室主要是固定石英管与旋转室,由氟橡胶圈密封,与旋转室采用轴承连接固定,实现过渡室不动,旋转室在电机齿轮传动下旋转。
反应过渡室由支撑组件固定在台架上。
2.6样品盒:
样品盒采用圆筒形螺栓结构,圆筒盒内四周带有条形片,以便粉尘样品在旋转过程中,充分散开沉积薄膜,在圆筒形样品盒一端,安装石英玻璃,带有小孔,盒内靠近小孔带有挡板。
样品盒随旋转真空室一起旋转。
3、样品移除及传动系统:
从反应室一端移出,以便进行换样。
主要由样品室、气路管、平移台等部分组成。
3.1样品室:
小的过渡室,一端与反应过渡室连接,氟橡胶圈密封,一端法兰中心以及管道侧面各带有一路气体进气口,内部安装有气路管等。
在端部法兰中心线四周均布设置3路热电偶及1路气路管加热丝接口1路进气管(其伸入到样品盒内部),三路热电偶分别为:TC1-控制原料输运管加热温度;TC2-测原料输运管途中温度;TC3-测反应室温度。
热电偶为K型铠装热电偶。
3.2气路管:在该室内气路管一直通到样品区域内。
3.3样品盒:见上述2.6,可手动一起移除,进行装样。
3.4平移台:
主要采用手动方式,对该室上所有部件进行移除,以便更换样品,主要由直线导轨以及支撑机构组成。
4、加热与控温系统:
该部分主要给石英管内样品加热,加热温度为:室温~1000°C,采用电阻加热丝加热方式,主要由电阻加热及保温、热电偶及控温组成。
4.1加热炉:
采用电阻加热方式,对石英管加热,加热炉内径净尺寸为Φ90mm,长150mm,带有75mm厚保温层,外罩薄壁不锈钢抛光板,保证外壁温度小于45℃;加热炉固定在台架上。
4.2测温控温电源:
主要由测温热电偶、控温仪表组成,程序多段控温,PID调节。
5、气路系统:
5.1气体种类:
配气系统主要由工艺气体、流量计、预热器、阀门、管路、混气室、源罐及管路加热等部分组成,配气系统装配在设备台架内。
5.2金属有机源:
共两路有机源,金属有机源放在源罐中,Ar作为载气,当镀膜时由通入的高纯加热后的Ar携带经过质量流量计传输到反应室中。
可同时导入两种原料。源罐带有独立的烘烤带加热装置,对其进行加热,两路有机源在真空室外进行混气,由Ar作为载气,带入真空反应室中。
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