一种掺铍的碳氢涂层制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种掺铍的碳氢涂层的制备装置，包括石英放电腔和真空室，所述石英放电腔位于真空室上方，与真空室连通，所述石英放电腔外周设置有螺旋电感线圈，所述真空室内设置有基底，所述石英放电腔连接载气气管和放电氢气气管，所述载气气管连接有机铍源瓶，所述有机铍源瓶位于第二恒温器内，所述有机铍源瓶的另一端还连接载气气管；采用本实用新型专利技术的装置通过共沉积铍和碳氢片段，形成均一的、无定形的掺铍的碳氢聚合物涂层材料，该材料作为激光聚变能源研究中的烧蚀层材料，该材料具有高X射线透过率、高烧蚀稳定性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种掺铍的碳氢涂层制备装置
本技术涉及激光聚变能源研究
，尤其涉及一种掺铍的碳氢涂层的制备装置。
技术介绍
铍具有许多特殊的性能，广泛用于很多重要的工程领域，例如核物理、惯性导航、光学系统、导弹、卫星、宇航器和航空等。在激光聚变能源研究中，目前主要采用碳氢聚合物涂层作为烧蚀层材料。然而，与传统的碳氢烧蚀层材料相比，铍基烧蚀层材料更具优越性，例如具有低原子序数、高X-ray透明度、高密度、高热导率、高质量烧蚀速率、高烧蚀稳定性等。所以，有必要探索研究开发新的烧蚀层材料以满足激光聚变能源研究的需要。
技术实现思路
本技术的目的，就在于提供一种掺铍的碳氢涂层的制备装置，以解决上述问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是这样的：一种掺铍的碳氢涂层的制备装置，包括石英放电腔和真空室，所述石英放电腔位于真空室上方，与真空室连通，所述石英放电腔外周设置有螺旋电感线圈，所述真空室内设置有基底，所述石英放电腔连接载气气管和放电氢气气管，所述载气气管连接有机铍源瓶，所述有机铍源瓶位于第二恒温器内，所述有机铍源瓶的另一端还连接载气气管。作为优选的技术方案：还包括尾气吸收桶和尾气排放管，所述真空室与尾气吸收桶连通，所述尾气排放管一端连接尾气吸收桶，另一端与大气连通。作为优选的技术方案：所述载气气管、放电氢气气管上分别设置有第一质量流量控制器、第二质量流量控制器。作为优选的技术方案：所述载气气管、放电氢气气管均为不锈钢气管。作为优选的技术方案：所述有机铍源瓶到所述石英放电腔之间的管道设置有加热保温装置。与现有技术相比，本技术的优点在于：采用本技术的制备装置，通过共沉积铍和碳氢片段，形成均一的、无定形的掺铍的碳氢聚合物涂层材料，本技术掺铍的碳氢聚合物涂层材料同时具备了铍基烧蚀层材料的优点，又具有碳氢聚合物涂层的骨架结构和碳氢烧蚀层材料的优点，该材料作为激光聚变能源研究中的烧蚀层材料，该材料具有高X射线透过率、高烧蚀稳定性等优点。附图说明图1为本技术实施例1所采用的制备装置的结构示意图；图中：1进气口，2水过滤器，3第一质量流量控制器，4第一油浴恒温器，5第二油浴恒温器，6有机铍，7有机铍源瓶，8第一阀门，9第二阀门，10第三阀门，11水，12尾气吸收桶，13基底，14真空机组，15氢等离子体，16真空室，17螺旋电感线圈，18石英放电腔，19放电氢气气管，20石英玻璃进气管，21加热保温装置，22第四阀门，23第二质量流量控制器，24载气气管，25尾气排放管。具体实施方式下面将结合附图对本技术作进一步说明。实施例1：一种掺铍的碳氢涂层的制备装置，包括石英放电腔18和真空室16，所述石英放电腔18位于真空室16上方，与真空室16连通，所述石英放电腔18外周设置有螺旋电感线圈17，所述真空室16内设置有基底13，所述石英放电腔18连接载气气管24和放电氢气气管19，所述载气气管24连接有机铍源瓶7，所述有机铍源瓶7位于第二油浴恒温器5内，所述有机铍源瓶7的另一端还连接载气气管24；还包括尾气吸收桶12和尾气排放管25，所述真空室16与尾气吸收桶12连通，所述尾气排放管25一端连接尾气吸收桶12，另一端与大气连通；所述载气气管24、放电氢气气管19上分别设置有第一质量流量控制器3、第二质量流量控制器23；所述载气气管24、放电氢气气管19均为不锈钢气管。所述有机铍源瓶7到所述石英放电腔18之间的管道设置有加热保温装置21；本实施例以二叔丁基铍作为前驱体制备掺铍的碳氢涂层为例，对本技术的具体实施方式进行描述。实验操作过程主要包括以下步骤：第一步：抽真空在样品台上固定放置硅基片作为基底13，采用真空机组14将真空室16连带载气气管24和放电氢气气管19预抽真空到1.0×10-5Pa；第二步：冲洗管路打开第一质量流量控制器3、第二质量流量控制器23并设定为10毫升/分钟（sccm），然后打开第四阀门22、第三阀门10，关闭第一阀门8，关闭第二阀门9，冲洗管路1hr；二叔丁基铍极容易与氧气、水反应生成白色的高毒性的氧化铍固体粉尘，因此在输送二叔丁基铍蒸汽前需要冲洗管路，除去水、氧气；第三步：射频放电关闭第三阀门10，结束管路冲洗；打开第四阀门22，调节第二质量流量控制器23流量为10sccm，调节真空室16的闸板阀使石英放电腔18和真空室16中的氢气气压为30Pa；开启射频电源，调节匹配器，将反射功率调节到最低，再逐渐增加入射功率，二叔丁基铍蒸汽通过石英玻璃进气管20进入石英放电腔18中，然后在石英放电腔18中形成氢等离子体15，最后将入射功率调节到180W，本实施例采用的是三倍频（43.68MHz）晶体管射频电源，经匹配器调节后将功率加载到螺旋电感线圈17，在石英放电腔18中激发射频电场形成氢等离子体15；第四步：沉积实验将第一油浴恒温器4的温度设定为30℃，第二油浴恒温器5的温度设定为25℃，加热保温装置21温度设置为30℃，预热时间1hr；然后，打开第一阀门8、第二阀门9，第一质量流量控制器3流量设为10sccm；本实施例采用高纯氢气（99.999%）作为载气，经水过滤器2干燥，再预热，然后通入有机铍源瓶7，有机铍源瓶7内装有有机铍6（即二叔丁基铍），通过鼓泡携带二叔丁基铍蒸气到石英放电腔18中的氢等离子体15中心处，二叔丁基铍被打断成铍和碳氢片段，在基底13上共沉积形成掺铍的碳氢涂层；第五步：冲洗管路沉积6hr后，关闭第四阀门22，结束射频放电，打开第三阀门10，关闭第一阀门8、第二阀门9，冲洗管路1hr后，关闭第三阀门10，关闭射频电源，实验过程结束。本实施例的原理为：高纯氢气从进气口1进入，然后经水过滤器2除水后分为两路，一路高纯氢气经第二质量流量控制器23控制流量后进入石英放电腔18，在螺旋电感线圈17射频电场的激发下，高纯氢气在石英放电腔18中起辉形成氢等离子体15；另一路高纯氢气作为载气，经第一质量流量控制器3控制后，在第一油浴恒温器4中预热，再通入有机铍源瓶7中，采用鼓泡的方式携带二叔丁基铍蒸气进入氢等离子体15的中心处，被打断成铍和碳氢片段，铍和碳氢片段共沉积在基底13上，形成掺铍的碳氢聚合物涂层。由于铍和含铍化合物具有高度性，全过程必须有严格的防护措施。该制备过程有三层防护系统：第一层防护系统是专用铍实验室，实验室密封，配备抽风排气系统，使实验室始终保持在负压状态，气流从实验室外流向实验室内，防止含铍粉尘物质溢出到实验室外。含铍尘的气体经过滤塔过滤达标后，排入大气；第二层防护系统是设备防护，实验设备置于负压防护罩内，气流从操作人员流向设备并从排风系统排出，防止含铍尘的气体从设备逸出；第三层防护系统是个人防护，包括防护服和呼吸保护器。此外，二叔丁基铍蒸汽易扩散，具有高毒性，与氧气、水蒸汽接触会发生剧烈反应，因此该制备装置的配气系统严格密封，防止二叔丁基铍泄露，尾气中残留的二叔丁基铍通过尾气吸收桶12中的水11反应除去，然后通过排风系统过滤后通过尾气排放管25排入大气。实施例2采用二乙基铍作为前驱体，其它与实施例1相同。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺铍的碳氢涂层的制备装置，其特征在于：包括石英放电腔和真空室，所述石英放电腔位于真空室上方，与真空室连通，所述石英放电腔外周设置有螺旋电感线圈，所述真空室内设置有基底，所述石英放电腔连接载气气管和放电氢气气管，所述载气气管连接有机铍源瓶，所述有机铍源瓶位于第二恒温器内，所述有机铍源瓶的另一端还连接载气气管。

【技术特征摘要】
1.一种掺铍的碳氢涂层的制备装置，其特征在于：包括石英放电腔和真空室，所述石英放电腔位于真空室上方，与真空室连通，所述石英放电腔外周设置有螺旋电感线圈，所述真空室内设置有基底，所述石英放电腔连接载气气管和放电氢气气管，所述载气气管连接有机铍源瓶，所述有机铍源瓶位于第二恒温器内，所述有机铍源瓶的另一端还连接载气气管。2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：还包括尾气吸收桶和尾气排放管，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉强，罗江山，陈龙，金雷，何玉丹，李恺，罗炳池，李文琦，谭秀兰，李喜波，康晓丽，徐习斌，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川,51