一种团簇束流实验装置及纳米团簇的制备方法制造方法及图纸

一种团簇束流实验装置及纳米团簇的制备方法，其主要涉及材料制备设备领域。其中，团簇束流实验装置包括团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室、团簇质量选择器以及高真空团簇沉积室。通过将团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室以及团簇质量选择器依次密封连接、将第一沉积室和第二沉积室分别与在线催化测量室和团簇质量选择器密封连接，使得纳米团簇产生、团簇质量选择、团簇沉积、在线催化能够集成一体化，从而使得操作人员能够根据自己实际需要的纳米团簇要求制备自己所需的纳米团簇，并能对团簇的催化性能进行在线测量。采用上述团簇束流实验装置进行纳米团簇的制备，大大降低了制取纳米团簇的时长，同时提高了所得纳米团簇的质量稳定性。

Cluster beam flow experimental device and preparation method of nano cluster

The utility model relates to a cluster beam flow experimental device and a preparation method of a nanometer cluster, which mainly relates to the field of material preparation equipment. Among them, the cluster beam experiment device consists of cluster beam, abort chamber, differential transport chamber, on-line catalytic measurement chamber, cluster mass selector and high vacuum cluster deposition chamber. The cluster beam induced room, differential transport room, online measurement chamber and cluster quality catalytic sealing connection, the first selector in the deposition chamber and the second chamber are respectively connected with the online catalytic measurement chamber and cluster mass selector seal, clusters, the cluster quality selection, cluster deposition online, can catalytic integration, so that the operator can according to their actual needs of the nanoclusters require the preparation of nanoclusters needed, and catalytic performance of clusters of online measurement. The cluster beam experiment device is used to prepare the nanometer cluster, which greatly reduces the time length of the nanometer cluster and improves the quality stability of the nano cluster.

【技术实现步骤摘要】
一种团簇束流实验装置及纳米团簇的制备方法
本专利技术涉及材料制备设备领域，具体而言，涉及一种团簇束流实验装置及纳米团簇的制备方法。
技术介绍
金属、氧化物纳米团簇由于量子尺寸效应，造成电子、能带结构的变化。通过控制纳米团簇尺寸的制备，可以实现不同用途的功能材料，如生物医学、气体传感、光催化等。对于纳米团簇的制备，通常有水热合成方法及气相团簇沉积方法。相比于水热合成，气相团簇沉积方法制备的纳米团簇具有尺寸可控、无其它杂相，方法简单等特点。团簇束流实验装置是气相团簇沉积方法制备纳米团簇的常用装置，然而目前存在的问题是：团簇束流试验装置在纳米团簇产生、团簇沉积及测量过程中，耗时较长且所得纳米团簇性能稳定性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种团簇束流实验装置，其能够将纳米团簇产生、团簇质量选择、团簇沉积、在线催化集成一体化，从而降低获取纳米团簇的时长，提高所需纳米团簇的质量稳定性，更好的对团簇的性能进行研究并加以应用。本专利技术的另一目的在于提供一种纳米团簇的制备方法，其能够可控的获得表面洁净且尺寸和分布固定的纳米粒子，其能够广泛应用于催化、光学以及传感等领域，且表现出良好的效果。本专利技术的实施例是这样实现的：一种团簇束流实验装置，其包括团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室、团簇质量选择器以及高真空团簇沉积室。其中，团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室以及团簇质量选择器依次密封连接；高真空团簇沉积室包括第一沉积室和第二沉积室，第一沉积室密封连接于在线催化测量室，差分输运室、在线催化测量室的内腔和团簇质量选择器的内腔均连通于第一沉积室，第二沉积室设置有用于接收团簇束流的进料口，团簇质量选择器密封连接于进料口，在线催化测量室还设置有用于传递团簇束流的超高真空传样装置，超高真空传样装置的内腔均连通于差分输运室和在线催化测量室的内腔。在本专利技术较佳的实施例中，上述团簇束流产生室中设置有用于产生团簇束流的磁控溅射设备。在本专利技术较佳的实施例中，上述差分输运室内设置有用于控制团簇束流输运的输运差分系统。在本专利技术较佳的实施例中，上述差分输运室内还设置有用于控制团簇束流准直的隔离器。在本专利技术较佳的实施例中，上述超高真空传样装置还设置有控制阀，控制阀包括插板阀门和用于控制插板阀门的控制把手，其中，插板阀门位于超高真空传样装置和在线催化测量室之间。在本专利技术较佳的实施例中，上述在线催化测量室内设置有用于为在线催化测试提供温度条件的加热装置。在本专利技术较佳的实施例中，上述在线催化测量室还设置有用于对催化测试气体精确调控的高精度质量流量计。在本专利技术较佳的实施例中，上述团簇质量选择器内设置有用于筛选团簇束流的团簇质量选择系统。在本专利技术较佳的实施例中，上述高真空团簇沉积室设置有用于调整高真空团簇沉积室位置的可活动底座，可活动底座转动连接于高真空团簇沉积室的一端。一种纳米团簇的制备方法，其包括以下步骤：将靶材放置于团簇束流产生室并密封，将靶材通过磁控溅射的方式加工为团簇束流；将团簇束流通过差分输运室输送至第一沉积室、超高真空传样装置或团簇质量选择器内；输送至第一沉积室的团簇束流具有集中的质量分布，且沉积在第一沉积室的衬底上；输送至超高真空传样装置的团簇束流继续被输送至在线催化测量室进行催化测试；将团簇束流输送到质量选择器内进行质量选择的团簇具有固定的原子数，并最终沉积在第二沉积室的衬底上。本专利技术实施例的有益效果是：通过将团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室以及团簇质量选择器依次密封连接、将第一沉积室和第二沉积室分别与在线催化测量室和团簇质量选择器密封连接，使得纳米团簇产生、团簇质量选择、团簇沉积、在线催化能够集成一体化，从而使得操作人员能够根据自己实际需要的纳米团簇要求制备不同的纳米团簇，大大降低获取纳米团簇的时长，提高了所得纳米团簇的质量稳定性，同时也能够对团簇的气相催化性能进行在线测量及分析。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术第一实施例提供团簇束流实验装置的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例提供团簇束流实验装置第一视角的结构示意图；图3为本专利技术第二实施例提供团簇束流实验装置的第二视角结构示意图；图4为本专利技术第三实施例通过调节沉积参数获得具有不同尺寸分布的Pd团簇。图标：100-团簇束流实验装置；200-团簇束流实验装置；120-团簇束流产生室；122-阀门；140-差分输运室；160-在线催化测量室；260-在线催化测量室；162-超高真空传样装置；164-控制阀；166-加热装置；268-高精度质量流量计；269-飞行时间质谱仪；170-高真空团簇沉积室；172-第一沉积室；174-第二沉积室；176-进料口；180-团簇质量选择器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。第一实施例请参照图1，本实施例提供一种团簇束流实验装置100，其包括团簇束流产生室120、差分输运室140、在线催化测量室160、团簇质量选择器180以及高真空团簇沉积室170。其中，团簇束流产生室120、差分输运室140、在线催化测量室160以及团簇质量选择器180依次螺纹密封连接，使得它们之间能够相互连通。团簇束流产生室120内通过设置磁控溅射设备产生团簇束流。具体地，团簇束流产生是磁控等离子体气体聚集法产生团簇，其基本机理为：通过磁控溅射等手段，获得高密度的等离子体，在冷凝腔中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种团簇束流实验装置，其特征在于，其包括团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室、团簇质量选择器以及高真空团簇沉积室，所述团簇束流产生室、所述差分输运室、所述在线催化测量室以及所述团簇质量选择器依次密封连接；所述高真空团簇沉积室包括第一沉积室和第二沉积室，所述第一沉积室密封连接于所述在线催化测量室，所述差分输运室、所述在线催化测量室的内腔和所述团簇质量选择器的内腔均连通于所述第一沉积室，所述第二沉积室设置有用于接收团簇束流的进料口，所述团簇质量选择器密封连接于所述进料口，所述在线催化测量室还设置有用于传递样品的超高真空传样装置，所述差分输运室和所述在线催化测量室的内腔均连通于所述超高真空传样装置。

【技术特征摘要】
1.一种团簇束流实验装置，其特征在于，其包括团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室、团簇质量选择器以及高真空团簇沉积室，所述团簇束流产生室、所述差分输运室、所述在线催化测量室以及所述团簇质量选择器依次密封连接；所述高真空团簇沉积室包括第一沉积室和第二沉积室，所述第一沉积室密封连接于所述在线催化测量室，所述差分输运室、所述在线催化测量室的内腔和所述团簇质量选择器的内腔均连通于所述第一沉积室，所述第二沉积室设置有用于接收团簇束流的进料口，所述团簇质量选择器密封连接于所述进料口，所述在线催化测量室还设置有用于传递样品的超高真空传样装置，所述差分输运室和所述在线催化测量室的内腔均连通于所述超高真空传样装置。2.根据权利要求1所述的团簇束流实验装置，其特征在于，所述团簇束流产生室中设置有用于产生团簇束流的磁控溅射设备。3.根据权利要求2所述的团簇束流实验装置，其特征在于，所述差分输运室内设置有用于控制团簇束流输运的输运差分系统。4.根据权利要求3所述的团簇束流实验装置，其特征在于，所述差分输运室内还设置有用于控制团簇束流准直的隔离器。5.根据权利要求1所述的团簇束流实验装置，其特征在于，所述超高真空传样装置还设置有控制阀，所述控制阀包括插板阀门和控制所述插板阀门的控制把手，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勤芳，王保林，樊乐乐，朱雷，王珏，孟强强，侯贵华，陆伟华，罗改霞，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32