一種測量化學氣相沉積爐原料蒸發量的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學氣相沉積技術領域，尤其涉及一種測量原料蒸發量的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]現代科學和技術需要使用大量功能各異的無機新材料，這些功能材料必須是高純的，或者是在高純材料中有意地摻入某種雜質形成的摻雜材料。化學氣相沉積是近幾十年發展起來的制備無機材料的新技術。化學氣相沉積法已經廣泛用于提純物質、研制新晶體、淀積各種單晶、多晶或玻璃態無機薄膜材料。
[0003]化學氣相沉積法是一種制備材料的氣相生長方法，它是把一種或幾種含有構成薄膜元素的化合物、單質氣體通入放置有基材的反應室，借助空間氣相化學反應在基體表面上沉積固態薄膜的工藝技術。這些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物或砸化物，也可以是II1-V、I1-1V、IV-VI族中的二元或多元的元素間化合物，而且它們的物理功能可以通過氣相摻雜的沉積過程精確控制。目前，化學氣相沉積已成為無機合成化學的一個新領域。
[0004]化學沉積具有諸多優點，能夠在中溫或高溫下，通過氣態的初始化合物之間的氣相化學反應而形成固體物質沉積在基體上;能夠在常壓或者真空條件下;采用等離子和激光輔助技術可以顯著地促進化學反應，使沉積可在較低的溫度下進行;并且涂層的化學成分可以隨氣相組成的改變而變化，從而獲得梯度沉積物或者得到混合鍍層，還能控制涂層的密度和涂層純度;特別是可在復雜形狀的基體上以及顆粒材料上鍍膜，適合涂覆各種復雜形狀的工件，由于它的繞鍍性能好，所以可涂覆帶有槽、溝、孔，甚至是盲孔的工件，還能通過各種技術對化學反應進行氣相擾動，以改善其結構等等。
[0005]目前利用化學氣相沉積法來制備產品的過程中，一般參與化學氣相沉積的一種原料可能為固體，其余原料為氣體，氣體可以采用流量計準確測量氣體的實時流量，但是固體很難實時測量其反應的量，尤其是在大型的化學氣相沉積爐。化學氣相沉積爐是一個密閉的空間，且溫度比較高，則更難實時監測里面固體的反應情況。尤其是實際應用中，原料量大的實時生產，如果不能實時監測固體原料的反應量，也就不能夠調整反應過程中各個原料的比例，會影響得到的沉積產品的性能，造成大量的生產浪費。
[0006]此外，化學氣相沉積過程中需要較高的溫度，要考慮溫度的影響，而且還需要考慮氣密性和安全性等諸多問題。
[0007]因此，如何得到一種準確測量而且能夠實時監測和控制的化學氣相沉積爐的原料蒸發量，一直是業內生產廠商和使用者所共同關注的焦點之一。

【發明內容】

[0008]有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種測量化學氣相沉積爐的原料蒸發量的裝置和方法，本發明提供的測量組件可實時監測和控制原料的蒸發量，且得到的原料蒸發量的結果具有較高的精確度。
[0009]本發明提供了一種測量化學氣相沉積爐的原料蒸發量的裝置，包括，浮力裝置、軸絲、卷繞裝置和可實時顯示的計量器組成；
[0010]所述浮力裝置置于化學氣相沉積爐內的固體原料頂部，所述浮力裝置與所述軸絲的一端相連接；
[0011]所述軸絲的另一端與所述卷繞裝置相連接，所述卷繞裝置固定在化學氣相沉積爐內的固體原料上方；
[0012]所述卷繞裝置的軸心與所述可實時顯示的計量器相連接。
[0013]優選的，所述浮力裝置為中空圓柱體或中空球體。
[0014]優選的，所述浮力裝置的材質為高純石墨、C/C復合材料或石英;所述軸絲為鉬絲、銅絲或鎢絲。
[0015]優選的，所述卷繞裝置為軸芯，所述卷繞裝置的材質與軸絲相同。
[0016]優選的，所述計量器為旋轉編碼器。
[0017]本發明提供了一種測量化學氣相沉積爐的原料蒸發量的方法，包括以下步驟:
[0018]A)將測量裝置中的卷繞裝置固定在化學氣相沉積爐內的固體原料上方，浮力裝置置于化學氣相沉積爐內的固體原料頂部，并使軸絲垂直無曲張；
[0019]B)將所述固體原料全部熔化為液體原料時，所述測量裝置測得初始計數；
[0020]C)將所述液體原料變為蒸汽的過程中，所述測量裝置測得第二計數；
[0021]D)根據所述初始計數、第二計數、卷繞裝置的周長與測定初始計數和第二計數的時間差，得到單位時間內的原料蒸發量。
[0022 ]優選的，所述步驟D)具體為:
[0023]Dl)根據所述第二計數與初始計數的差值，再乘以卷繞裝置的周長，得到所述液體原料變為蒸汽的過程中軸絲的卷繞長度；
[0024]D2)根據軸絲的卷繞長度和盛放所述液體原料的器具的橫截面積，得到變為蒸汽的液體的體積；
[0025]D3)根據測定的初始計數和第二計數的時間差、所述變為蒸汽的液體的體積以及所述液體原料的密度，得到單位時間內原料蒸發量。
[0026]本發明提供了一種上述任意一項技術方案所述的裝置或上述任意一項技術方案所述的方法在計算固體蒸發量中的應用。
[0027]優選的，所述固體蒸發量具體為，在密閉容器、高溫和真空中的一種或多種情況下的固體蒸發量。
[0028]優選的，所述需要計算固體蒸發量的設備為化學氣相沉積爐或單晶爐。
[0029]本發明提供了一種測量化學氣相沉積爐的原料蒸發量的裝置，包括，浮力裝置、軸絲、卷繞裝置和可實時顯示的計量器組成;所述浮力裝置置于化學氣相沉積爐內的固體原料頂部，所述浮力裝置與所述軸絲的一端相連接;所述軸絲的另一端與所述卷繞裝置相連接，所述卷繞裝置固定在化學氣相沉積爐內的固體原料上方;所述卷繞裝置的軸心與所述可實時顯示的計量器相連接。與現有技術相比，本發明提供的測量裝置能夠實時監測和控制原料的蒸發量，具有較高的精確度。尤其是在高溫、真空等密閉條件下，本發明采用軸絲式測量，減小了溫度對部件熱膨脹的影響，從而大大提高了測量精度，而且本發明的連接方式，在實際的使用過程中具有較好的安全性，也不會影響化學氣相沉積爐對高氣密性的要求。
[0030]實驗結果表明，采用本發明提供的測量化學氣相沉積爐的原料蒸發量的裝置，測量化學氣相沉積過程中金屬原料的蒸發速率精確度較高，偏差在±1.5%之內。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發明實施例提供的測量化學氣相沉積爐的原料蒸發量的裝置的結構示意簡圖。
【具體實施方式】
[0032]為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為了進一步說明本發明的特征和優點，而不是對發明權利要求的限制。
[0033]本發明所有原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的或按照本領域技術人員熟知的常規方法制備的即可。
[0034]本發明所有原料或部件，對其型號沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的型號即可。
[0035]本發明提供了一種測量化學氣相沉積爐的原料蒸發量的裝置，包括，浮力裝置、軸絲、卷繞裝置和可實時顯示的計量器組成；
[0036]所述浮力裝置置于化學氣相沉積爐內的固體原料頂部，所述浮力裝置與所述軸絲的一端相連接；
[0037]所述軸絲的另一端與所述卷繞裝置相連接，所述卷繞裝置固定在化學氣相沉積爐內的固體原料上方；
[0038]所述卷繞裝置的軸心與所述