【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于mbe分子束外延設備領域，具體地說是一種導套內置型高溫束源爐束流控制結構及其控制方法。
技術介紹
1、現在常見的用于裂解銻等原料用的mbe(分子束外延)高溫束源爐，普遍使用固定坩堝塞、移動坩堝本體的方式來實現對源爐束流的控制；但隨著束源爐設計的逐步大型化，坩堝本體就需要變得越來越大，此時在有限的源爐內部空間實現快速移動帶料坩堝就使驅動結構的設計及外加驅動力的要求越加嚴苛，而且受限于熱解氮化硼的特性，大型化的薄壁帶料坩堝(500cc以上)移動時發(fā)生破損的風險也會直線上升。
技術實現思路
1、針對現有固定坩堝塞、移動坩堝本體的方式來實現對源爐束流控制而存在的上述問題，本專利技術的目的在于提供一種導套內置型高溫束源爐束流控制結構及其控制方法。該束流控制結構采用固定坩堝本體、移動坩堝塞的形式實現控制與調節(jié)高溫束源爐工作時的束流大小及開閉，徹底避免帶料大容量坩堝(500cc以上)移動時發(fā)生破損的風險，在有效提高源爐束流的穩(wěn)定與可調節(jié)性的同時，降低對驅動結構動力的要求。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：
3、本專利技術的導套內置型高溫束源爐束流控制結構包括坩堝塞支撐套、源爐坩堝、坩堝塞、高溫加熱區(qū)組件及發(fā)射噴口，其中源爐坩堝的一端為儲存原料的本體，所述本體固定在源爐腔體內，所述源爐坩堝的另一端為長頸段；所述高溫加熱區(qū)組件安裝于源爐腔體上，所述發(fā)射噴口固定在高溫加熱區(qū)組件的一端內部，所述長頸段由源爐腔體穿出、并由所述高溫加熱區(qū)組件的另一端伸入
4、其中：所述高溫加熱區(qū)組件包括加熱區(qū)殼體、加熱絲、保溫層及支撐結構，所述加熱區(qū)殼體通過支撐結構安裝于源爐腔體上，所述加熱區(qū)殼體的內壁設有保溫層，所述保溫層與加熱區(qū)殼體之間纏繞有加熱絲。
5、所述長頸段為中空圓柱，所述長頸段的下端與本體固接或為一體結構，所述長頸段的另一端出口位置內縮，進而形成所述脖頸。
6、所述坩堝塞的一端為上寬下窄的錐臺狀，用于與所述脖頸卡接，所述坩堝塞的另一端設有用于與坩堝塞支撐套另一端卡接的凸起。
7、所述坩堝塞支撐套位于源爐腔體內的部分在源爐工作時處于裂解區(qū)溫度場內。
8、所述坩堝塞支撐套的一端通過控制叉與源爐腔體外的動力源相連，所述控制叉的一端與坩堝塞支撐套的一端連接，所述控制叉的另一端由源爐腔體引出后與動力源的輸出端相連。
9、本專利技術導套內置型高溫束源爐束流控制結構的控制方法為：所述源爐坩堝的本體固定，控制位于所述高溫加熱區(qū)組件內的坩堝塞支撐套軸向移動，進而帶動所述坩堝塞移動，實現控制與調節(jié)高溫束源爐工作時的束流大小及開閉。具體步驟如下：
10、步驟a，將原料儲存于所述源爐坩堝的本體內；
11、步驟b，初始狀態(tài)，所述坩堝塞堵塞在長頸段出口的脖頸處；
12、步驟c，高溫束源爐工作，在所述源爐腔體內對源爐坩堝的本體先進行加熱，完成所述本體內原料物態(tài)的第一次轉變；隨后，原料部分蒸發(fā)到達長頸段內，再進入到高溫加熱區(qū)組件工作形成的裂解溫度塊內發(fā)生裂解，此時的束流控制結構處于關閉狀態(tài)，所述坩堝塞堵塞在脖頸處，裂解的原料元素無法流出，無法形成束流，即處于束流關閉狀態(tài)；
13、步驟d，當需要提供原料元素束流時，所述動力源通過坩堝塞支撐套帶動坩堝塞向上移動，裂解后的原料元素由坩堝塞與脖頸之間的縫隙流過，最終鉆過所述坩堝塞上的通孔進入坩堝塞內，形成束流通過所述發(fā)射噴口噴射向樣品臺；
14、步驟e，完成使用后，所述動力源驅動坩堝塞支撐套下移回最低點位置，使所述坩堝塞與脖頸緊密貼合，關閉束流，等待下次使用。
15、所述步驟d過程中，通過調節(jié)所述動力源提供的動力大小，控制所述坩堝塞的上移距離，進而控制所述坩堝塞與脖頸形成的縫隙大小，最終實現控制束流的大小以及開關。
16、所述坩堝塞支撐套、源爐坩堝、坩堝塞、高溫加熱區(qū)組件及發(fā)射噴口均處于超高真空環(huán)境中，所述高溫加熱區(qū)組件將內部溫度加熱至1300～1600℃。
17、本專利技術的優(yōu)點與積極效果為：
18、本專利技術采用固定源爐坩堝的本體，控制位于高溫加熱區(qū)組件內的坩堝塞支撐套移動坩堝塞的形式實現控制與調節(jié)高溫束源爐工作時的束流大小及開閉，徹底避免現有結構移動帶料大容量坩堝(500cc以上)有發(fā)生破損的風險，在有效提高源爐束流的穩(wěn)定與可調節(jié)性的同時，降低對驅動結構動力的要求。
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1.一種導套內置型高溫束源爐束流控制結構，其特征在于：包括坩堝塞支撐套(2)、源爐坩堝(4)、坩堝塞(5)、高溫加熱區(qū)組件(6)及發(fā)射噴口(7)，其中源爐坩堝(4)的一端為儲存原料的本體，所述本體固定在源爐腔體(3)內，所述源爐坩堝(4)的另一端為長頸段(14)；所述高溫加熱區(qū)組件(6)安裝于源爐腔體(3)上，所述發(fā)射噴口(7)固定在高溫加熱區(qū)組件(6)的一端內部，所述長頸段(14)由源爐腔體(3)穿出、并由所述高溫加熱區(qū)組件(6)的另一端伸入至高溫加熱區(qū)組件(6)內部，所述長頸段(14)的外圍套設有坩堝塞支撐套(2)，所述坩堝塞支撐套(2)的一端與動力源相連，通過所述動力源驅動沿軸向移動，所述坩堝塞支撐套(2)的另一端由高溫加熱區(qū)組件(6)的另一端伸入至高溫加熱區(qū)組件(6)內部；所述坩堝塞(5)位于高溫加熱區(qū)組件(6)的內部，所述坩堝塞(5)的一端插設于長頸段(14)內部，并卡在所述長頸段(14)出口位置設置的脖頸(12)處，所述坩堝塞(5)的另一端與坩堝塞支撐套(2)的另一端相連，隨所述坩堝塞支撐套(2)在動力源的驅動下沿軸向移動，進而控制束流的大小及開閉；所述脖頸(12)上
2.根據權利要求1所述的導套內置型高溫束源爐束流控制結構，其特征在于：所述高溫加熱區(qū)組件(6)包括加熱區(qū)殼體(8)、加熱絲(9)、保溫層(10)及支撐結構，所述加熱區(qū)殼體(8)通過支撐結構安裝于源爐腔體(3)上，所述加熱區(qū)殼體(8)的內壁設有保溫層(10)，所述保溫層(10)與加熱區(qū)殼體(8)之間纏繞有加熱絲(9)。
3.根據權利要求1所述的導套內置型高溫束源爐束流控制結構，其特征在于：所述長頸段(14)為中空圓柱，所述長頸段(14)的下端與本體固接或為一體結構，所述長頸段(14)的另一端出口位置內縮，進而形成所述脖頸(12)。
4.根據權利要求1所述的導套內置型高溫束源爐束流控制結構，其特征在于：所述坩堝塞(5)的一端為上寬下窄的錐臺狀，用于與所述脖頸(12)卡接，所述坩堝塞(5)的另一端設有用于與坩堝塞支撐套(2)另一端卡接的凸起(15)。
5.根據權利要求1所述的導套內置型高溫束源爐束流控制結構，其特征在于：所述坩堝塞支撐套(2)位于源爐腔體(3)內的部分在源爐工作時處于裂解區(qū)溫度場內。
6.根據權利要求1所述的導套內置型高溫束源爐束流控制結構，其特征在于：所述坩堝塞支撐套(2)的一端通過控制叉(1)與源爐腔體(3)外的動力源相連，所述控制叉(1)的一端與坩堝塞支撐套(2)的一端連接，所述控制叉(1)的另一端由源爐腔體(3)引出后與動力源的輸出端相連。
7.一種權利要求1至6任一權利要求所述導套內置型高溫束源爐束流控制結構的控制方法，其特征在于：所述源爐坩堝(4)的本體固定，控制位于所述高溫加熱區(qū)組件(6)內的坩堝塞支撐套(2)軸向移動，進而帶動所述坩堝塞(5)移動，實現控制與調節(jié)高溫束源爐工作時的束流大小及開閉。
8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于：具體步驟如下
9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述步驟D過程中，通過調節(jié)所述動力源提供的動力大小，控制所述坩堝塞(5)的上移距離，進而控制所述坩堝塞(5)與脖頸(12)形成的縫隙大小，最終實現控制束流的大小以及開關。
10.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述坩堝塞支撐套(2)、源爐坩堝(4)、坩堝塞(5)、高溫加熱區(qū)組件(6)及發(fā)射噴口(7)均處于超高真空環(huán)境中，所述高溫加熱區(qū)組件(6)將內部溫度加熱至1300～1600℃。
...【技術特征摘要】
1.一種導套內置型高溫束源爐束流控制結構，其特征在于：包括坩堝塞支撐套(2)、源爐坩堝(4)、坩堝塞(5)、高溫加熱區(qū)組件(6)及發(fā)射噴口(7)，其中源爐坩堝(4)的一端為儲存原料的本體，所述本體固定在源爐腔體(3)內，所述源爐坩堝(4)的另一端為長頸段(14)；所述高溫加熱區(qū)組件(6)安裝于源爐腔體(3)上，所述發(fā)射噴口(7)固定在高溫加熱區(qū)組件(6)的一端內部，所述長頸段(14)由源爐腔體(3)穿出、并由所述高溫加熱區(qū)組件(6)的另一端伸入至高溫加熱區(qū)組件(6)內部，所述長頸段(14)的外圍套設有坩堝塞支撐套(2)，所述坩堝塞支撐套(2)的一端與動力源相連，通過所述動力源驅動沿軸向移動，所述坩堝塞支撐套(2)的另一端由高溫加熱區(qū)組件(6)的另一端伸入至高溫加熱區(qū)組件(6)內部；所述坩堝塞(5)位于高溫加熱區(qū)組件(6)的內部，所述坩堝塞(5)的一端插設于長頸段(14)內部，并卡在所述長頸段(14)出口位置設置的脖頸(12)處，所述坩堝塞(5)的另一端與坩堝塞支撐套(2)的另一端相連，隨所述坩堝塞支撐套(2)在動力源的驅動下沿軸向移動，進而控制束流的大小及開閉；所述脖頸(12)上方的坩堝塞(5)上開設有供束流經過的通孔(11)，束流最終通過所述發(fā)射噴口(7)噴出。
2.根據權利要求1所述的導套內置型高溫束源爐束流控制結構，其特征在于：所述高溫加熱區(qū)組件(6)包括加熱區(qū)殼體(8)、加熱絲(9)、保溫層(10)及支撐結構，所述加熱區(qū)殼體(8)通過支撐結構安裝于源爐腔體(3)上，所述加熱區(qū)殼體(8)的內壁設有保溫層(10)，所述保溫層(10)與加熱區(qū)殼體(8)之間纏繞有加熱絲(9)。
3.根據權利要求1所述的導套內置型高溫束源爐束流控制結構，其特征在于：所述長頸段(14)為中空圓柱，所述長頸段(14)的下端與本體固接或為一體...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張學鋒，畢永生，趙崇凌，黃成，張學全，劉宗煒，邱偉，雷震霖，王啟佳，佟雷，
申請(專利權)人：中國科學院沈陽科學儀器股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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