一種可拆卸原位熱處理裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明涉及一種可拆卸原位熱處理裝置，包括一能夠進行加熱的加熱本體，加熱本體內具有放置樣品的空腔，加熱本體上設置有與所述空腔相連通的第一駁接接頭，第一駁接接頭的接口能夠與其他設備可拆卸連接，第一駁接接頭上設置有用于隔斷和開啟與所述空腔連通的第一閥門。該可拆卸原位熱處理裝置能夠實現與其他工藝設備的可拆卸連接，連接方式靈活方便，避免了材料樣品或產品在由制備環境轉移至熱處理環境的過程中暴露于空氣環境，從而造成污染及損壞。本發明還涉及一種可拆卸原位熱處理裝置的使用方法，能實現一臺制備或者檢測裝置與多個可拆卸原位熱處理裝置的配合使用，提高了制備裝置的利用率，降低了設備成本。
【專利說明】一種可拆卸原位熱處理裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種材料熱處理裝置，特別涉及一種可拆卸原位熱處理裝置，本發明還涉及該可拆卸原位熱處理裝置的使用方法。
【背景技術】
[0002]材料熱處理工藝是通過將材料置于一定的介質內加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內部的微觀組織結構，以調控材料的服役性能。熱處理工藝是材料科技工業中非常重要的一個工藝環節，也是材料科學研究中的重要研究內容。對于材料工業生產工藝和材料科學實驗研究技術的發展，與熱處理工藝相關的裝備具有重要的支撐作用。現有的熱處理裝置大多是與材料制備設備分立的。如申請公布號為CN103884725A(申請號為201210564335.7)的中國發明專利申請中公開的《X射線吸收譜的原位加熱裝置》，該裝置單獨用于處理樣品的一個工藝環節，且不具有與其他工藝設備進行連接的連接裝置，則該樣品在該X射線吸收譜的原位加熱裝置中進行處理前，必然需要經過其他工藝階段得到該材料樣品，再將樣品從上一個工藝裝置取出后再放入到熱處理裝置，在兩個工藝階段的銜接環節中材料樣品/產品不可避免地要暴露于空氣環境或其他外部環境，可能會導致材料樣品不可預期的損壞或污染，影響生產、研究活動的效率。目前在半導體制造等領域內使用的原位熱處理技術，其技術方案中熱處理裝置通常與制備裝置集成為一單一設備，需完成整個制備-熱處理工藝過程后，下一工藝過程方能開始實施。然而，材料熱處理工藝常常需要數小時甚至數十小時方可完成，遠長于制備裝置制備樣品所需的時間。因此，制備裝置事實上長時間處于閑置狀態，設備資源被浪費。此外，現有熱處理裝置通常只具備單一熱處理功能，不具有在線監測功能，熱處理過程中樣品的結構、成分、氣體分壓及拉曼光譜、發射光譜、吸收光譜、紅外光譜等信息不能在線獲得，丟失了材料熱處理過程中的多種重要信息。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的第一個技術問題是針對上述現有技術提供一種能夠避免材料樣品或者產品因暴露于空氣受到污染且能與其他設備可拆卸連接的原位熱處理裝置。
[0004]本發明所要解決的第二個技術問題是針對上述現有技術提供一種可拆卸連接的原位熱處理裝置的使用方法，該方法操作簡單，同時能夠實現多個可拆卸原位熱處理裝置和一臺相關工藝或者檢測裝置間的配合使用。
[0005]本發明解決上述第一個問題所采用的技術方案為:一種可拆卸原位熱處理裝置，包括一能夠進行加熱的加熱本體，所述加熱本體內具有放置樣品的空腔，其特征在于:所述加熱本體上設置有與所述空腔相連通的第一駁接接頭，所述第一駁接接頭上具有能夠與其他設備可拆卸連接的快速連接接口，所述第一駁接接頭上設置有用于隔斷和開啟與所述空腔連通的第一閥門。
[0006]為了適應不同材料樣品加工的環境要求，所述加熱本體上還設置有與所述空腔相連通的第二駁接接頭，所述第二駁接接頭的接口上連接有真空泵，所述第二駁接接頭上設置有第二閥門，所述第二閥門能夠隔斷和開啟所述真空泵和所述空腔間的連通。
[0007]可選擇地，所述真空泵為機械泵、分子泵、擴散泵、濺射離子泵、升華泵、冷凝泵、吸氣劑泵中的一種或者至少兩種的組合。
[0008]可選擇地，所述第一閥門和第二閥門為插板閥、充氣閥、擋板閥、球閥、翻板閥、微調閥、蝶閥、壓差閥、隔膜閥等閥門中一種或者至少兩種的組合。
[0009]根據不同的驅動方式要求，所述第一閥門和第二閥門為手動閥、電動閥、氣動閥、磁動閥、液動閥中一種或者至少兩種的組合。
[0010]優選地，所述第一駁接接頭的快速連接接口和第二駁接接頭的接口為KF型快速連接法蘭接口，所述KF型快速連接法蘭接口的對接面上還設置有密封圈。
[0011]為了方便空腔內氣體壓強的在線監測，以及樣品結構、成分、形貌、發射光譜特性、吸收光譜特性、熒光光譜特性、拉曼光譜特性、紅外光譜特性等性質的在線監測，所述加熱本體上還設置有與所述空腔相連通的且能容置在線監測裝置的監測接頭。
[0012]為了及時獲取空腔內的氣體壓強信息，所述監測接頭內放置有氣壓監測器，所述氣壓監測器為電阻真空規管、熱電偶真空規管、電離真空規管、電容真空規管、壓阻真空規管中的一種或者至少兩種的組合。
[0013]為了適應樣本材料加工的不同氣體要求，同時避免交叉污染，防止對加熱本體空腔內的污染。所述加熱本體上還設置有與所述空腔相連通的氣體引入接頭。
[0014]方便地，所述空腔內設置有用于放置樣品的支架和用于加熱使用的加熱器。
[0015]本發明解決上述第二個問題所采用的技術方案為:一種可拆卸原位熱處理裝置的使用方法，其特征在于:包括如下步驟:
[0016]步驟一、將一個可拆卸原位熱處理裝置通過第一駁接接頭的快速連接接口與其他設備連接；
[0017]步驟二、打開第二閥門，開啟真空泵，利用真空泵將空腔內的氣壓抽至目的氣壓；
[0018]步驟三、調整其他設備腔體內的氣壓，使其氣壓與該可拆卸原位熱處理裝置氣壓接近；
[0019]步驟四、打開第一閥門；
[0020]步驟五、將樣品自其他設備腔體內傳送至該可拆卸原位熱處理裝置的空腔內；
[0021]步驟六、關閉第一閥門；
[0022]步驟七、打開第一駁接接頭的快速連接接口，將該可拆卸原位熱處理裝置自其他設備上拆卸下來；
[0023]步驟八、樣品在加熱本體的空腔內進行熱處理；
[0024]步驟九、熱處理結束并待樣品冷卻后，關閉第二閥門及真空泵；
[0025]步驟十、打開第一閥門將熱處理好的樣品取出；
[0026]步驟十一、關閉第一閥門并返回步驟一。
[0027]與現有技術相比，本發明的優點在于:該可拆卸原位熱處理裝置能夠實現與其他設備的可拆卸連接，即可進行和其他設備的快速耦合和拆卸，連接方式靈活方便。該可拆卸原位熱處理裝置和其他設備連接后，則材料樣品或產品可以自制備或者檢測環境中經第一駁接接頭直接轉移到熱處理環境中，避免了材料樣品或產品在向熱處理環境轉移的過程中暴露于空氣環境，從而造成污染及損壞。同時在材料樣品或產品向熱處理裝置內轉移后，熱處理裝置即可自其他設備上拆卸脫離，操作方便。
[0028]此外本發明中的可拆卸原位熱處理裝置的使用方法，該方法能夠實現一臺制備或者檢測裝置與多個可拆卸原位熱處理裝置的配合使用，在一部分熱處理裝置實施熱處理工藝時，制備或檢測裝置還可繼續工作并與其他熱處理裝置完成樣品或產品的傳遞，與可拆卸原位熱處理裝置配合耦合連接和拆卸的其他設備的利用率不再受限于熱處理工藝時間長度，提高了工作效率，降低了設備成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明實施例中可拆卸原位熱處理裝置的結構示意圖。
[0030]圖2為本發明實施例中可拆卸原位熱處理裝置的使用方法流程圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0032]如圖1所示，本實施例中的一種可拆卸原位熱處理裝置，包括一能夠進行加熱的加熱本體1，該加熱本體I內具有放置樣品的空腔11，為了樣品方便放置，空腔11內設置有用于放置樣品的支架3和用于加熱使用的加熱器4，本實施例中的加熱器4設置在支架3的下面，加熱器4用于對樣品的熱處理加工，而空腔11內的加熱溫度根據加工要求進行控制。
[0033]加熱本體I上設置有與所述空腔11相連通的第一駁接接頭12，第一駁接接頭12上具有能夠與其他設備可拆卸連接的快速連接接口 121，第一駁接接頭12上設置有用于隔斷和開啟與所述空腔11連通的第一閥門13。其中，前述的其他設備可以為與樣本熱處理相關的工藝制備裝置或者相關的檢測裝置。
[0034]為了適應不同材料樣品加工的環境要求，加熱本體I上還設置有與空腔11相連通的第二駁接接頭14，該第二駁接接頭14的接口上連接有真空泵2，第二駁接接頭14上設置有第二閥門15，第二閥門15能夠隔斷和開啟所述真空泵2和所述空腔11間的連通。
[0035]為了方便空腔11內氣體壓強的在線監測，以及樣品結構、成分、形貌、發射光譜特性、吸收光譜特性、熒光光譜特性、拉曼光譜特性、紅外光譜特性等性質的在線監測，加熱本體I上還設置有與空腔11相連通的且能容置在線監測裝置的監測接頭16，在不需要使用在線監測功能的情況下則封閉該監測接頭16即可。
[0036]為了適應樣本材料加工的不同氣體要求，同時避免交叉污染，防止對加熱本體空腔內的污染。加熱本體I上還設置有與空腔11相連通的氣體引入接頭17，通過氣體引入接頭17可以引入熱處理過程中需要的反應氣體或者惰性氣體，在不需要引入額外氣體的情況下則封閉氣體引入接頭17即可。
[0037]其中，真空泵2可以選用機械泵、分子泵、擴散泵、濺射離子泵、升華泵、冷凝泵、吸氣劑泵中的一種或者至少兩種的組合。本實施例中的真空泵2選用旋片式機械泵和渦輪分子泵的組合。
[0038]第一閥門13和第二閥門15可以選用插板閥、充氣閥、擋板閥、球閥、翻板閥、微調閥、蝶閥、壓差閥、隔膜閥等閥門中一種或者至少兩種的組合。同時根據不同的驅動方式要求，第一閥門13和第二閥門15可以為手動閥、電動閥、氣動閥、磁動閥、液動閥中一種或者至少兩種的組合。本實施例中第一閥門13選用手動高真空插板閥。第二閥門15選用高真空插板閥與電磁角閥及球閥的組合。第一駁接接頭12快速連接接口 121和第二駁接接頭14的接口為KF型快速連接法蘭接口，該KF型快速連接法蘭接口的對接面上均設置有密封圈。
[0039]本實施例中為了及時獲取空腔11內的氣體壓強信息，監測接頭16內放置有氣壓監測器，氣壓監測器通過外部檢測數據處理裝置實現對空腔11內氣壓的在線實時監測。該氣壓監測器可以選用電阻真空規管、熱電偶真空規管、電離真空規管、電容真空規管、壓阻真空規管中的一種或者至少兩種的組合。本實施例中的氣壓監測器選用電阻真空規管和電離真空規管的組合。
[0040]如圖2所示，以樣品制備裝置與該可拆卸原位熱處理裝置的配合使用作為示例進行說明，該可拆卸原位熱處理裝置的使用方法如下:
[0041]步驟一、將一個可拆卸原位熱處理裝置通過第一駁接接頭12的快速連接接口 121與樣品的制備裝置腔體連接；
[0042]步驟二、打開第二閥門15中的球閥，開啟旋片式機械泵將空腔11內的氣壓抽至低于 1Pa ；
[0043]步驟三、關閉第二閥門15中的球閥，打開第二閥門15中的電磁角閥和高真空插板閥，開啟渦輪分子泵將空腔11內的氣壓抽至目的氣壓，本實施例中利用旋片式機械泵和渦輪分子泵保持空腔11內為真空環境；
[0044]步驟四、調整制備裝置腔體內的氣壓，使其氣壓與本可拆卸原位熱處理裝置氣壓接近；
[0045]步驟五、打開第一閥門13 ；
[0046]步驟六、將樣品自制備裝置腔體內傳送至本可拆卸原位熱處理裝置的空腔11內的支架3上；
[0047]步驟七、關閉第一閥門13 ；
[0048]步驟八、打開第一駁接接頭12的快速連接接口 121，即打開KF型快速連接法蘭接口的法蘭鎖扣，將本可拆卸原位熱處理裝置自制備裝置上拆卸下來；
[0049]步驟九、控制打開加熱器4，使得樣品在空腔11內進行熱處理；
[0050]步驟十、熱處理結束后關閉加熱器4 ；
[0051]步驟十一、待樣品冷卻后，關閉第二閥門15及真空泵2;
[0052]步驟十二、打開第一閥門13將熱處理好的樣品取出；
[0053]步驟十三、關閉第一閥門13并返回步驟一。
[0054]在使用過程中可以將一臺制備裝置與多個可拆卸原位熱處理裝置配合使用。
【權利要求】
1.一種可拆卸原位熱處理裝置，包括一能夠進行加熱的加熱本體(I)，所述加熱本體(I)內具有放置樣品的空腔(11)，其特征在于:所述加熱本體(I)上設置有與所述空腔(11)相連通的第一駁接接頭(12)，所述第一駁接接頭(12)上具有能夠與其他設備可拆卸連接的快速連接接口(121)，所述第一駁接接頭(12)上設置有用于隔斷和開啟與所述空腔(11)連通的第一閥門(13)。
2.根據權利要求1所述的可拆卸原位熱處理裝置，其特征在于:所述加熱本體(I)上還設置有與所述空腔(11)相連通的第二駁接接頭(14)，所述第二駁接接頭(14)的接口上連接有真空泵(2)，所述第二駁接接頭(14)上設置有第二閥門(15)，所述第二閥門(15)能夠隔斷和開啟所述真空泵(2)和所述空腔(11)間的連通。
3.根據權利要求2所述的可拆卸原位熱處理裝置，其特征在于:所述真空泵(2)為機械泵、分子泵、擴散泵、濺射離子泵、升華泵、冷凝泵、吸氣劑泵中的一種或者至少兩種的組口 ο
4.根據權利要求2所述的可拆卸原位熱處理裝置，其特征在于:所述第一閥門(13)和第二閥門(15)為插板閥、充氣閥、擋板閥、球閥、翻板閥、微調閥、蝶閥、壓差閥、隔膜閥等閥門中一種或者至少兩種的組合；所述第一閥門(13)和第二閥門(15)為手動閥、電動閥、氣動閥、磁動閥、液動閥中一種或者至少兩種的組合。
5.根據權利要求2所述的可拆卸原位熱處理裝置，其特征在于:所述第一駁接接頭(12)的快速連接接口(121)和第二駁接接頭(14)的接口為KF型快速連接法蘭接口，所述KF型快速連接法蘭接口的對接面上還設置有密封圈。
6.根據權利要求1所述的可拆卸原位熱處理裝置，其特征在于:所述加熱本體(I)上還設置有與所述空腔(11)相連通的且能容置在線監測裝置的監測接頭(16)。
7.根據權利要求6所述的可拆卸原位熱處理裝置，其特征在于:所述監測接頭(16)內放置有氣壓監測器，所述氣壓監測器為電阻真空規管、熱電偶真空規管、電離真空規管、電容真空規管、壓阻真空規管中的一種或者至少兩種的組合。
8.根據權利要求1所述的可拆卸原位熱處理裝置，其特征在于:所述加熱本體(I)上還設置有與所述空腔(11)相連通的氣體引入接頭(17)。
9.根據權利要求1?9任一權利要求所述的可拆卸原位熱處理裝置，其特征在于:所述空腔(11)內設置有用于放置樣品的支架⑶和用于加熱使用的加熱器(4)。
10.一種如權利要求2所述的可拆卸原位熱處理裝置的使用方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、將一個可拆卸原位熱處理裝置通過第一駁接接頭(12)的快速連接接口(121)與其他設備連接； 步驟二、打開第二閥門(15)，開啟真空泵，利用真空泵(2)將空腔(11)內的氣壓抽至目的氣壓；步驟三、調整其他設備腔體內的氣壓，使其氣壓與該可拆卸原位熱處理裝置氣壓接近； 步驟四、打開第一閥門(13)； 步驟五、將樣品自其他設備腔體內傳送至該可拆卸原位熱處理裝置的空腔(11)內； 步驟六、關閉第一閥門(13)； 步驟七、打開第一駁接接頭(12)的快速連接接口(121)，將該可拆卸原位熱處理裝置自其他設備上拆卸下來； 步驟八、樣品在加熱本體(I)的空腔(11)內進行熱處理； 步驟九、熱處理結束并待樣品冷卻后，關閉第二閥門(15)及真空泵(2); 步驟十、打開第一閥門(13)將熱處理好的樣品取出； 步驟十一、關閉第一閥門(13)并返回步驟一。
【文檔編號】G01N1/44GK104236991SQ201410408746
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】向勇, 張海濤, 閆宗楷, 葉繼春, 項曉東 申請人:寧波英飛邁材料科技有限公司