專利名稱：一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到無機薄膜制備技術領域，尤其是一種新型超聲噴霧熱解薄膜制
備裝直O
背景技術：
無機薄膜在太陽能光電光熱利用、節能鍍膜玻璃、光電子通訊等領域具有重要的應用。無機薄膜的制備方法主要包括磁控濺射法、真空蒸發法、化學氣相沉積法、溶膠-凝膠法、以及噴霧熱解法等。前三種鍍膜方式具有膜層均勻致密、容易控制膜厚、膜層附著力強等優點，但存在制備成本高昂、設備復雜等不足之處；盡管溶膠-凝膠法具有制備成本低廉的優點，但薄膜均勻性不理想，且不便于連續化生產。為此，噴霧熱解法受到人們廣泛的關注。一般來說，噴霧熱解系統的霧化方式分為壓縮空氣霧化和超聲霧化兩種。壓縮空氣霧化方式通常需要很高的空氣壓力，噴嘴的形狀和噴嘴調節螺絲在高壓氣流下容易松動，使流量和噴射距離等不穩定，所制備薄膜的性能均勻性和重復性差。對于超聲霧化方式，載氣流量可遠小于壓縮空氣霧化方式，使超聲噴霧氣流對襯底溫度的影響大大減小，使沉積工藝的控制相對容易。目前的超聲噴霧熱解裝置大多是在超聲起霧后，通過載氣輸送霧氣至噴嘴，然后沉積成膜。這種方式存在超聲頻率高、機構復雜、氣霧不穩定、成膜均勻性較差等問題。中國發明專利200710033036. X公開了一種一體化超聲霧化噴嘴，克服了傳統超聲噴霧裝置的缺點，其工作原理是由換能器產生的超聲波通過變幅桿傳送至噴嘴頭，從而使經噴嘴流出的溶膠在噴嘴端面均勻霧化，然后沉積成膜；與傳統的超聲噴霧方式相比， 其霧化效果更加均勻，且超聲頻率低、機構簡單。但是，這種一體化超聲霧化噴嘴只能在低溫下(低于130°C )工作，盡管這種噴嘴具有內冷卻的功能，但目前大多應用于低溫成膜過程，不能滿足高溫成膜的需要。此外，現有的超聲噴霧熱解裝置大多采用多個噴嘴實現大面積成膜的功能，存在交疊處成膜較厚，成膜均勻性不容易控制的問題。另外，目前高溫制膜過程中存在基片溫度均勻性差，造成成膜不均勻且基片容易開裂等問題。
發明內容本實用新型的目的在于針對現有技術存在的不足，提供一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，整個裝置機構簡潔，超聲頻率低，氣霧穩定，可實現大面積均勻鍍膜，基片溫度在室溫-450 °C范圍內可調，可用于鍍制各種無機薄膜。為實現以上目的，本實用新型采取了以下的技術方案一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，包括機架、儲氣罐，設置在機架上的輸液泵，在所述機架上方設有三維運動機構，以及用于控制該三維運動機構做三維運動的控制模塊；在機架內、三維運動機構下方設有可控溫的加熱平臺；在所述加熱平臺和三維運動機構之間設有可高溫鍍膜的一體化超聲霧化噴嘴系統，一體化超聲霧化噴嘴系統朝向所述加熱平臺，所述輸液泵與一體化超聲霧化噴嘴系統連通，該一體化超聲霧化噴嘴系統還與所述三維運動機構滑動連接。一體化超聲霧化噴嘴系統包括有過渡板，設置在機架上的超聲波發生器；所述過渡板通過L型連接件滑動連接到三維運動機構上，在過渡板下側上設有一體化超聲霧化噴嘴，該一體化超聲霧化噴嘴的供液管通過過渡板上的供液管過渡接頭引出連接到所述輸液泵，一體化超聲霧化噴嘴的信號線通過過渡板上信號線引出孔引出，并與超聲波發生器連接；在所述過渡板上設有外冷卻噴頭，該外冷卻噴頭通過相連接的外冷卻氣管從過渡板上的外冷過渡接頭引出連接到儲氣罐；在一體化超聲霧化噴嘴上還設有與儲氣罐連接的內冷卻進氣管及由過渡板上的內冷出氣過渡接頭引出的內冷卻出氣管。所述一體化超聲霧化噴嘴系統還包括有設置在過渡板下方的一體化超聲霧化噴嘴載氣噴頭，該一體化超聲霧化噴嘴載氣噴頭與一體化超聲霧化噴嘴載氣管連接，一體化超聲霧化噴嘴載氣管通過過渡板上的載氣過渡接頭引出，并與所述儲氣瓶連接。一體化超聲霧化噴嘴的載氣是空氣或者是氮氣、氬氣等惰性氣體，載氣噴頭噴出的氣流帶動氣霧射向基片，在基片表面沉積成膜；噴涂的面積取決于噴霧氣流的形狀、以及噴嘴與基片的距離，噴嘴與基片的距離越小，噴涂面積越小，通常將噴嘴與基片的距離控制在10cm-50cm之間。所述三維運動機構包括直線模組、X軸滾珠絲杠導軌、X軸電機、Y軸滾珠絲杠導軌、Y軸電機、Z軸滾珠絲杠導軌、Z軸電機和支架連接件；由所述Y軸電機帶動的Y軸滾珠絲杠導軌和直線模組通過支架連接件相互豎直平行的設置于機架上，在Y軸滾珠絲杠導軌和直線模組之間軸向連接有由X軸電機帶動的X軸滾珠絲杠導軌，該X軸滾珠絲杠導軌的一端與Y軸滾珠絲杠導軌上的滑塊剛性連接，另一端與直線模組的直線軸承連接；由Z軸電機帶動的ζ軸滾珠絲杠導軌與X軸滾珠絲杠導軌豎直剛性連接；所述控制模塊為PLC控制器，其設置在機架的底端，該控制模塊還連接到可用于預先設定一體化超聲霧化噴嘴掃描軌跡的觸摸屏；所述一體化超聲霧化噴嘴系統與所述Z軸滾珠絲杠導軌上的滑塊連接。可預先在觸摸屏上設置一體化超聲霧化噴嘴的掃描軌跡(例如齒波、方波)，并設置一體化超聲霧化噴嘴在X軸和Y軸方向的掃描行程、掃描速度和掃描段數。例如可使一體化超聲霧化噴嘴沿齒波軌跡進行掃描，通過調節一體化超聲霧化噴嘴在X軸和Y軸方向的掃描行程、 掃描速率和掃描段數，可獲得厚度可調的均勻的大面積薄膜；對于相同面積的薄膜，一體化超聲霧化噴嘴在X軸和Y軸方向的單次掃描行程比越大，薄膜的均勻性越好，所需的掃描段數越多。此外，可通過設定一體化超聲霧化噴嘴在Z軸方向上位置，來調節一體化超聲霧化噴嘴與基片之間的距離。在所述機架的下方設有工作臺，所述加熱平臺設置于工作臺上；在所述三維運動機構與工作臺之間設置有隔離罩，該隔離罩沿過渡板邊緣固定，隔離罩、過渡板與機架的四周圍板、工作臺之間形成沉積室。為了使三維運動機構避免受到高溫及腐蝕性氣體的損壞， 在加熱平臺與三維運動機構之間設置了隔離罩，隔離罩將沉積室和三維運動機構隔離，隔離罩由柔性復合材料制成。在所述沉積室的上方設有環形的排氣管路，在排氣管路上對稱地開設孔徑可調的進風口，排氣管路的排氣口由沉積室后方引出，并與設置在機架上的軸流風機連接。通過對稱開設進風口，可保證抽氣氣流的均勻性；通過調節進風口孔徑的大小可調節抽氣量，以保證一體化超聲霧化噴嘴噴出的氣霧不受抽氣氣流的影響，確保均勻成膜。由排氣口排出的廢氣經過尾氣處理裝置凈化后排出。所述加熱平臺包括載片平臺、勻熱板、分組加熱器、加熱控制器，所述分組加熱器從中部至邊緣分為用于分別加熱與控制的加熱內圈、加熱中圈、加熱外圈，并分別對上述加熱區域設置內圈熱電偶，中圈熱電偶，外圈熱電偶對特定區域進行實時采樣測溫，同時把溫度信息反饋到溫度控制器，加熱控制器通過運算判斷輸出控制分組加熱器的斷開與關閉， 從而達到控制整體加熱器溫度均勻的目的，所述的勻熱板覆蓋在分組加熱器的上方，使得分組加熱器輻射出的紅外加熱光線更加均勻，然后在整體的分組加熱器上表面外包載片平臺，載片平臺用來承載基片。在所述加熱平臺旁側設有隔熱翻板運動機構，該隔熱翻板運動機構包括有三相電機、與三相電機連接的等效凸輪機構，該等效凸輪機構的端部上設有可被驅動打開或合攏的隔熱翻板，該隔熱翻板覆蓋于加熱平臺的上方。隔熱翻板可起到對加熱平臺的保溫作用， 當溫度達到后再打開隔熱翻板。在所述一體化超聲霧化噴嘴的旁側安置有與噴射射流形狀相近的保護罩。在所述一體化超聲霧化噴嘴的停靠處、工作臺上設有噴嘴清洗區。本實用新型與現有技術相比，具有如下優點本實用新型利用一體化超聲霧化噴嘴，克服了傳統超聲噴霧方式超聲頻率高、氣霧不均勻、機構復雜的問題；利用外設冷卻氣體噴嘴，克服了一體化超聲霧化噴嘴通常在低溫環境下使用的問題，實現高溫成膜；利用隔離罩和過渡板，將三維運動機構與沉積室分開，克服了三維運動機構容易被腐蝕性氣體侵蝕、且在高溫下易變形的問題；加熱平臺通過分組加熱克服了大面積成膜，基片溫度不均勻的問題，通過設置隔熱翻板保證基片溫度可達到450°C ；抽氣系統設置環形的排氣管路，均勻分布的進氣口保證抽氣氣流不影響噴霧形狀，使成膜均勻。

圖1為本實用新型的總體結構示意圖；圖2為一體化超聲霧化噴嘴和過渡板結構示意圖；圖3為三維運動機構的結構示意圖；圖4為分組加熱器的結構示意圖；圖5為隔熱翻板運動機構的結構圖；圖6為排氣管路的結構示意圖；圖7為加熱平臺側面剖視圖；附圖標記說明1-機架，2-三維運動機構，3-排氣管路，4-隔離罩，5-軸流風機， 6-加熱平臺，7-勻熱板，8-分組加熱器，9-隔熱翻板運動機構，10-控制模塊，11-L型連接件，12-觸摸屏，13-輸液泵，14-超聲波發生器，15-過渡板，16-保護罩，17-噴嘴清洗區， 18-工作臺，19-圍板，20-腳輪，21-儲氣罐，22-供液管過渡接頭，23-外冷卻氣管，24-信號線引出孔，25-載片平臺，26-載氣過渡接頭，27-內冷進氣過渡接頭，28-內冷出氣過渡接頭，29-外冷過渡接頭，30- 一體化超聲霧化噴嘴載氣噴頭，31-一體化超聲霧化噴嘴，32- 一體化超聲霧化噴嘴載氣管，33-外冷卻噴頭，34-內冷卻進氣管，35-內冷卻出氣管，36-供液管，37-信號線，38-加熱控制器，39-Y軸滾珠絲杠導軌，40-X軸滾珠絲杠導軌，41-Z軸滾珠絲杠導軌，42-直線模組，43-支架連接件，441-X軸電機，442-Y軸電機，443-Z軸電機， 45-加熱外圈，46-加熱中圈，47-加熱內圈，48-外圈熱電偶，49-內圈熱電偶，50-中圈熱電偶，51-隔熱翻板，52-等效凸輪機構，53-三相電機，54-進風口，55-排氣口，60-沉積室。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型的內容做進一步詳細說明。實施例一請參閱圖1所示，一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，包括機架1、儲氣罐21，設置在機架1上的輸液泵13，在機架1上方設有三維運動機構2，以及用于控制該三維運動機構2做三維運動的控制模塊10 ；在機架1內、三維運動機構2下方設有可控溫的加熱平臺6 ；在加熱平臺6和三維運動機構2之間設有可高溫鍍膜的一體化超聲霧化噴嘴系統，一體化超聲霧化噴嘴系統朝向所述加熱平臺，輸液泵13與一體化超聲霧化噴嘴系統連通，該一體化超聲霧化噴嘴系統還與三維運動機構2滑動連接。該裝置已經可以實現所說的大面積寬溫區鍍膜。該裝置還可以進行如下的改進請參閱圖2所示，一體化超聲霧化噴嘴系統包括有過渡板15，設置在機架1上的超聲波發生器14 ；過渡板15通過L型連接件11滑動連接到三維運動機構2上，在過渡板15下側上設有一體化超聲霧化噴嘴31，該一體化超聲霧化噴嘴31的供液管36通過過渡板15上的供液管過渡接頭22引出連接到所述輸液泵13，一體化超聲霧化噴嘴31的信號線37通過過渡板15上的信號線引出孔M引出，并與超聲波發生器14連接；在過渡板15上設有外冷卻噴頭33，該外冷卻噴頭33通過相連接的外冷卻氣管 23從過渡板15上的外冷過渡接頭四引出連接到儲氣罐21 ；在一體化超聲霧化噴嘴31上還設有與儲氣罐21連接的內冷卻進氣管34及由過渡板15上的內冷出氣過渡接頭觀引出的內冷卻出氣管35，內冷卻進氣管34通過過渡板15上的內冷進氣過渡接頭27連接到儲氣罐21 ；—體化超聲霧化噴嘴系統還包括有設置在過渡板15下方的一體化超聲霧化噴嘴載氣噴頭30，該一體化超聲霧化噴嘴載氣噴頭30與一體化超聲霧化噴嘴載氣管32連接，一體化超聲霧化噴嘴載氣管32通過過渡板15上的載氣過渡接頭沈引出，并與儲氣瓶21連接。 噴嘴的載氣是空氣或者是氮氣、氬氣等惰性氣體，載氣噴頭噴出的氣流帶動氣霧射向基片， 在基片表面沉積成膜；噴涂的面積取決于噴霧氣流的形狀、以及噴嘴與基片的距離，噴嘴與基片的距離越小，噴涂面積越大，通常將噴嘴與基片的距離控制在10cm-50cm之間。這種一體化超聲霧化噴嘴由于具有內置的壓電陶瓷換能器，只能在低溫下(低于130°C )工作；如需強化冷卻效果，還可在冷卻氣體進入噴嘴前先通過制冷系統降溫；冷卻氣管采用可承壓的塑料管或者金屬管；通過冷卻氣體噴嘴的設置，一體化超聲霧化噴嘴可在基片溫度高達 450°C情況使用。為一體化超聲霧化噴嘴供應液體原料的輸液泵13可采用可穩定輸送微量液體的微量注射泵、或者微量齒輪泵。一體化超聲霧化噴嘴31和超聲波發生器14可由市場購買，其特點是設有內置的壓電陶瓷換能器，由換能器產生的超聲波通過變幅桿傳送至噴嘴頭，從而使流經變幅桿內部孔道并由噴嘴流出的溶液在噴嘴端面均勻霧化；也就是說，由輸液泵13輸出的溶液通過進液管36進入一體化超聲霧化噴嘴31變幅桿的內部孔道，最后在噴嘴端面流出并均勻霧化。一體化超聲霧化噴嘴所產生的氣霧霧滴的大小由超聲波頻率、液體的密度粘度決定，其中超聲波頻率起主要作用，一般情況下頻率越高，霧滴粒徑就越小，例如對于60KHz的一體化超聲霧化噴嘴，霧滴直徑在IO-IOOym之間；可根據需要選用25、35、48，60，120KHz的一體化超聲霧化噴嘴。一體化超聲霧化噴嘴的流量范圍主要取決于是噴嘴孔徑，可選用的噴嘴孔徑在0. 38mm-6. 35mm之間，最大流量在2. 4ml/min-360ml/min之間，可根據需要選擇。 超聲功率通常設置在起始霧化功率以上0. 5-1. 5W的范圍內；該裝置還可以進行如下的改進請參閱圖3所示，三維運動機構2包括直線模組 42、X軸滾珠絲杠導軌40、X軸電機441、Y軸滾珠絲杠導軌39、Y軸電機442、Z軸滾珠絲杠導軌41、Z軸電機443和支架連接件43 ；由Y軸電機442帶動的Y軸滾珠絲杠導軌39和直線模組42通過支架連接件43相互豎直平行的設置于機架1上，組成橋式Y軸，在Y軸滾珠絲杠導軌39和直線模組42之間軸向連接有由X軸電機441帶動的X軸滾珠絲杠導軌40作為X軸，該X軸滾珠絲杠導軌40的一端與Y軸滾珠絲杠導軌39上的滑塊剛性連接，另一端與直線模組42的直線軸承連接，且采用可自動補償安裝偏差的連接方式，以確保掃描運動平穩；由Z軸電機443帶動的Z軸滾珠絲杠導軌41與X軸滾珠絲杠導軌40豎直剛性連接作為Z軸；控制模塊10為PLC控制器，其設置在機架1的底端，該控制模塊10還連接到可用于預先設定一體化超聲霧化噴嘴掃描軌跡的觸摸屏12 ；所述一體化超聲霧化噴嘴系統(具體為過渡板15)與Z軸滾珠絲杠導軌41上的滑塊連接。為了及時地排除薄膜沉積過程中產生的廢氣，可將上述一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置放在落地式通風柜中使用。此外，在機架1底部設有腳輪20，可自由移動，并可調節水平。一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置可按照如下的步驟進行鍍膜(1)關閉隔熱翻板運動機構9，啟動一體化超聲霧化噴嘴的內冷卻進氣管34、外冷卻噴頭33 ；(2)將待處理基片放在加熱平臺6上，啟動加熱平臺6的加熱程序，使加熱平臺6 溫度達到設定溫度；(3)設定三維運動機構2的掃描參數，包括一體化超聲霧化噴嘴31的起始位置，掃描波形，噴嘴31在三維運動機構2的X軸和Y軸方向的掃描行程、掃描速度和掃描段數，噴嘴離開基片的高度；(4)開啟一體化超聲霧化噴嘴載氣噴頭30，將載氣調到合適的壓力待用，一般在 0. 1-0. 2Mpa之間；啟動輸液泵13，并調節液體流量至所需值；啟動超聲波發生器14，調節超聲功率至所需值；(5)開始抽氣；(6)啟動三維運動機構2，一體化超聲霧化噴嘴31根據設定的運動軌跡進行掃描噴涂；(7)掃描結束后，一體化超聲霧化噴嘴31自動回到加熱平臺6以外的停留位置；(8)關閉超聲波發生器14，停止輸液泵13，關閉一體化超聲霧化噴嘴載氣噴頭 30 ；(9)加熱平臺6停止工作或者合攏隔熱罩51，加熱平臺6按照所設定的升溫_保溫程序完成材料的熱處理過程；(10)外冷卻噴頭33繼續開啟，至加熱平臺6溫度降低至100°C以下時停止；[0044](11)繼續抽氣，直至加熱平臺6溫度低于100°C時，取出鍍膜的樣片。本實用新型提出的一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置可用于噴霧各種無機非金屬薄膜(如氧化物、硫化物等)，金屬薄膜(如銀、鉬等)。只要根據實際需要配制不同濃度的前驅體溶液，就可以通過噴霧熱分解過程獲得所需的薄膜。本實施例以Ti02薄膜的制備進行具體說明(1)配制0. 5mol/l的鈦酸丁酯的乙醇溶液，用注射器抽取80ml鈦酸丁酯溶液，并安裝到微量輸液泵13上，接通微量輸液泵13的電源；(2)采用市售的一體化超聲霧化噴嘴 31，超聲頻率為60KHz ；啟動一體化超聲霧化噴嘴的內冷卻進氣管34、外冷卻噴頭33 ； (3) 將面積為300mmX 300mm的鋼化玻璃基片放在加熱平臺6上，啟動加熱平臺6的加熱程序， 使加熱平臺6溫度達到200°C; (4)驅動一體化超聲霧化噴嘴31至掃描起始位置，設定三維運動機構2的掃描參數設定掃描波形為齒波，設定噴嘴31在三維運動機構2的X軸和Y 軸方向的掃描行程分別為350mm和4mm，設定噴嘴31在X軸和Y軸方向的掃描合速為90mm/ s，設定噴嘴31在X軸和Y軸方向的掃描段數分別為100段，噴嘴31離開基片的高度設定為20mm;(5)將載氣調到合適的壓力待用，一般在0. 1-0. 2Mpa之間；啟動微量輸液泵13，并調節液體流量至120ml/h ；啟動超聲波發生器14，調節超聲功率至2W ； (6)啟動軸流風機5 ； (7)打開隔熱翻版51，啟動三維運動機構2，一體化超聲霧化噴嘴31根據設定的運動軌跡進行掃描噴涂；(8)掃描結束后，一體化超聲霧化噴嘴31自動回到加熱平臺6以外的停留位置；(9)關閉超聲波發生器14，停止微量注射泵13，關閉載氣噴頭30 ； (10)加熱平臺6停止加熱；(11)繼續開啟外冷卻噴頭33冷卻，直至加熱平臺6溫度降低至100°C以下時停止； (12)繼續抽氣，直至加熱平臺6溫度低于100°C時，取出鍍膜的樣片。可得到成膜均勻的面積為300mmX300mm的Ti (OH)x薄膜，經過450°C熱處理后可得到TiO2薄膜。實施例二 請參閱圖1所示，本實施例與實施例一鍍膜裝置結構和組裝方式基本相同，不同的是為了使三維運動機構2避免受到高溫及腐蝕性氣體的損壞，本實施例在機架1下方的工作臺18與三維運動機構2之間設置了隔離罩4，該隔離罩4沿過渡板15邊緣固定，隔離罩4、過渡板15與機架四周圍板19、工作臺18組成沉積室60，隔離罩4將沉積室60和三維運動機構2隔離開，隔離罩4由柔性復合材料制成。在超聲霧化噴嘴31的旁側安置有與噴射射流形狀相近的保護罩16，保護罩能防止噴霧射流受到抽氣氣流的擾動，以達到較好的噴射效果。該裝置還可以進行如下的改進請參閱圖7所示，其包括載片平臺25、勻熱板7、分組加熱器8、加熱控制器38，請參閱圖4所示，由于加熱平臺的中心與邊緣的散熱條件不一致，采用分組加熱器8由中部至邊緣分三組分別加熱，因此將分組加熱器8從中部至邊緣分為用于分別加熱與控制的加熱內圈47、加熱中圈46、加熱外圈45的三個環狀加熱區域，與三個環狀加熱區域還分別對應有內圈熱電偶49、中圈熱電偶50、外圈熱電偶48對特定位置進行實時采樣測溫，同時把溫度信息反饋到加熱控制器38，加熱控制器38通過運算判斷輸出控制分組加熱器8的斷開與關閉，從而達到控制整體加熱器溫度均勻的目的，勻熱板7覆蓋在分組加熱器8的上方，使得分組加熱器8輻射出的紅外加熱光線更加均勻，同時保證加熱平臺的溫度均勻性在士30°C以內，然后在整體的分組加熱器8上表面外包載片平臺25，載片平臺25使用來承載基片，載片平臺25的材料可選用石英、耐高溫陶瓷，石英和耐高溫陶瓷載片平臺的熱變形參數低，能保證加熱平臺的平整度。該裝置還可以進行如下的改進請參閱圖5所示，為了減少加熱平臺6表面熱量的散發，縮短基片加熱時間，在加熱平臺6旁側設有隔熱翻板運動機構9，該隔熱翻板運動機構9包括有三相電機53、與三相電機53連接的等效凸輪機構52，該等效凸輪機構52的端部上設有隔熱翻板51，該隔熱翻板51覆蓋于加熱平臺6的上方，熱翻板運動機構9由三相電機53通過等效凸輪機構52帶動隔熱翻板51打開或者合攏，隔熱翻板的打開和合攏可通過自動或手動控制方式實現，主要用于減少加熱平臺表面熱量的散發，可縮短基片加熱時間， 隔熱翻板的材料可以是石英玻璃，隔熱翻板的設置可更好地保證基片溫度達到450°C以上， 滿足高溫成膜的需要。該裝置還可以進行如下的改進請參閱圖6所示，為了及時地排除薄膜沉積過程中產生的廢氣，在沉積室60的上方設有環形的排氣管路3，在排氣管路3上對稱地開設孔徑可調的進風口 M，排氣管路3的排氣口 55由沉積室60后方引出，并與設置在機架1上的軸流風機5連接。該裝置還可以進行如下的改進在一體化超聲霧化噴嘴31的停靠處、工作臺18上設有噴嘴清洗區17，可收集清洗廢液，方便噴嘴的清洗以及調試。本實施例以TiO2薄膜的制備進行具體說明本實施例和實施例一的鍍膜制備步驟基本相同，不同的是本實施例中加熱平臺的溫度設置為450°C，而實施例一中加熱平臺的加熱溫度是200°C。上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。
權利要求1.一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，包括機架(1)、儲氣罐(21)，設置在機架(1)上的輸液泵(13)，其特征在于在所述機架(1)上方設有三維運動機構0)，以及用于控制該三維運動機構( 做三維運動的控制模塊(10)；在機架(1)內、三維運動機構(2) 下方設有可控溫的加熱平臺(6)；在所述加熱平臺(6)和三維運動機構( 之間設有可高溫鍍膜的一體化超聲霧化噴嘴系統，一體化超聲霧化噴嘴系統朝向所述加熱平臺(6)，所述輸液泵(13)與一體化超聲霧化噴嘴系統連通，該一體化超聲霧化噴嘴系統還與所述三維運動機構(2)滑動連接。
2.如權利要求1所述的一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，其特征在于一體化超聲霧化噴嘴系統包括有過渡板(15)，設置在機架(1)上的超聲波發生器(14)；所述過渡板(15)通過L型連接件(11)滑動連接到三維運動機構(2)上，在過渡板(15)下側上設有一體化超聲霧化噴嘴(31)，該一體化超聲霧化噴嘴(31)的供液管(36)通過過渡板 (15)上的供液管過渡接頭0 引出連接到所述輸液泵(13)，一體化超聲霧化噴嘴(31)的信號線(37)通過過渡板(15)上信號線引出孔04)引出，并與超聲波發生器(14)連接； 在所述過渡板(1 上設有外冷卻噴頭(33)，該外冷卻噴頭(3 通過相連接的外冷卻氣管 (23)從過渡板(1 上的外冷過渡接頭09)引出連接到儲氣罐；在一體化超聲霧化噴嘴(31)上還設有與儲氣罐連接的內冷卻進氣管(34)及由過渡板(15)上的內冷出氣過渡接頭08)引出的內冷卻出氣管(35)。
3.如權利要求2所述的一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，其特征在于所述一體化超聲霧化噴嘴系統還包括有設置在過渡板(1 下方的一體化超聲霧化噴嘴載氣噴頭(30)，該一體化超聲霧化噴嘴載氣噴頭(30)與一體化超聲霧化噴嘴載氣管(3 連接， 一體化超聲霧化噴嘴載氣管(3 通過過渡板(1 上的載氣過渡接頭06)引出，并與所述儲氣瓶連接。
4.如權利要求1所述的一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，其特征在于所述三維運動機構( 包括直線模組0 、X軸滾珠絲杠導軌GO)、X軸電機(441)、Y軸滾珠絲杠導軌(39)、Y軸電機(442)、Z軸滾珠絲杠導軌Gl)、Z軸電機(443)和支架連接件 (43)；由所述Y軸電機(44 帶動的Y軸滾珠絲杠導軌(39)和直線模組0 通過支架連接件G3)相互豎直平行的設置于機架(1)上，在Y軸滾珠絲杠導軌(39)和直線模組02)之間軸向連接有由X軸電機(441)帶動的X軸滾珠絲杠導軌(40)，該X軸滾珠絲杠導軌00) 的一端與Y軸滾珠絲杠導軌(39)上的滑塊剛性連接，另一端與直線模組0 的直線軸承連接；由Z軸電機(44 帶動的Z軸滾珠絲杠導軌與X軸滾珠絲杠導軌GO)豎直剛性連接；所述控制模塊(10)為PLC控制器，其設置在機架(1)的底端，該控制模塊(10)還連接到可用于預先設定一體化超聲霧化噴嘴掃描軌跡的觸摸屏(12)；所述一體化超聲霧化噴嘴系統與所述Z軸滾珠絲杠導軌上的滑塊連接。
5.如權利要求1所述的一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，其特征在于在所述機架(1)的下方設有工作臺(18)，所述加熱平臺(6)設置于工作臺(18)上；在所述三維運動機構(2)與工作臺(18)之間設置有隔離罩G)，該隔離罩(4)沿過渡板(15)邊緣固定，隔離罩G)、過渡板(15)與機架⑴的四周圍板(19)、工作臺(18)之間形成沉積室 (60)。
6.如權利要求5述的一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，其特征在于在所述沉積室(60)的上方設有環形的排氣管路(3)，在排氣管路C3)上對稱地開設孔徑可調的進風口(M)，排氣管路(3)的排氣口(55)由沉積室(60)后方引出，并與設置在機架(1)上的軸流風機( 連接。
7.如權利要求1所述的一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，其特征在于所述加熱平臺(6)包括載片平臺(25)、勻熱板(7)、分組加熱器(8)、加熱控制器(38)，所述分組加熱器(8)從中部至邊緣分為用于分別加熱與控制的加熱內圈(47)、加熱中圈(46)、加熱外圈(45)，并分別對上述加熱區域設置內圈熱電偶(49)，中圈熱電偶(50)，外圈熱電偶 (48)對特定區域進行實時采樣測溫，同時把溫度信息反饋到溫度控制器(38)的，加熱控制器(38)通過運算判斷輸出控制分組加熱器(8)的斷開與關閉，所述勻熱板(7)覆蓋在分組加熱器(8)的上方，在勻熱板(7)上外包載片平臺05)。
8.如權利要求1述的一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，其特征在于在所述加熱平臺(6)旁側設有隔熱翻板運動機構(9)，該隔熱翻板運動機構(9)包括有三相電機(53)、與三相電機(5 連接的等效凸輪機構(52)，該等效凸輪機構(5 的端部上設有可被驅動打開或合攏的隔熱翻板(51)，該隔熱翻板(51)覆蓋于加熱平臺(6)的上方。
9.如權利要求1述的一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，其特征在于在所述一體化超聲霧化噴嘴(31)的旁側安置有與噴射射流形狀相近的保護罩(16)。
10.如權利要求5述的一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，其特征在于在所述一體化超聲霧化噴嘴(31)的停靠處、工作臺(18)上設有噴嘴清洗區(17)。
專利摘要本實用新型公開了一體化超聲噴霧熱解大面積寬溫區鍍膜裝置，包括機架、儲氣罐，設置在機架上的輸液泵，在所述機架上方設有三維運動機構，以及用于控制該三維運動機構做三維運動的控制模塊；在機架內、三維運動機構下方設有可控溫的加熱平臺；在所述加熱平臺和三維運動機構之間設有可高溫鍍膜的一體化超聲霧化噴嘴系統，一體化超聲霧化噴嘴系統朝向所述加熱平臺，所述輸液泵與一體化超聲霧化噴嘴系統連通，該一體化超聲霧化噴嘴系統還與所述三維運動機構滑動連接。本實用新型利用一體化超聲霧化噴嘴，克服了傳統超聲噴霧方式超聲頻率高、氣霧不均勻、機構復雜的問題；利用外設冷卻氣體噴嘴，克服了一體化超聲霧化噴嘴通常在低溫環境下使用的問題，實現高溫成膜。
文檔編號B05B15/02GK201969665SQ20092029588
公開日2011年9月14日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者徐剛, 徐雪青, 王平倬, 羅立明, 黃華凜 申請人:中國科學院廣州能源研究所