【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于mbe分子束外延设备领域，具体地说是一种导套外置型高温束源炉束流控制结构及其控制方法。
技术介绍
1、现在常见的用于裂解锑等原料用的mbe(分子束外延)高温束源炉，普遍使用固定坩埚塞、移动坩埚本体的方式来实现对源炉束流的控制；但随着束源炉设计的逐步大型化，坩埚本体就需要变得越来越大，此时移动坩埚本体对源炉裂解区温度场的影响就愈专利技术显，这会直接干扰元素裂解、影响束流品质；而且受限于热解氮化硼的特性，大型化的薄壁带料坩埚(500cc以上)移动时发生破损的风险也会直线上升，所需配套驱动动力要求也越发严苛。
技术实现思路
1、针对现有固定坩埚塞、移动坩埚本体的方式来实现对源炉束流控制而存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种导套外置型高温束源炉束流控制结构及其控制方法。该束流控制结构采用固定坩埚本体、控制位于高温加热区组件外的坩埚塞支撑套移动坩埚塞的形式实现控制与调节高温束源炉工作时的束流大小及开闭，保证裂解区域内温度场的稳定，彻底避免带料大容量坩埚(500cc以上)移动时发生破损的风险，在有效提高源炉束流的稳定与可调节性的同时，降低对驱动结构动力的要求。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、本专利技术的套外置型高温束源炉束流控制结构包括传动板组件、固定导套、源炉坩埚、高温加热区组件及坩埚塞，其中源炉坩埚的一端为储存原料的本体，所述本体固定在源炉腔体内，所述源炉坩埚的另一端为长颈段；所述固定导套安装在源炉腔体上，所述固定导套的
4、其中：所述高温加热区组件包括加热区壳体、加热丝、保温层及支撑结构，所述加热区壳体通过支撑结构安装于源炉腔体上，所述加热区壳体的内壁设有保温层，所述保温层与加热区壳体之间缠绕有加热丝。
5、所述长颈段为中空圆柱，所述长颈段的下端与本体固接或为一体结构，所述长颈段的另一端出口位置内缩，进而形成所述脖颈。
6、所述坩埚塞的一端为上宽下窄的锥台状，用于与所述脖颈卡接，所述坩埚塞的另一端为喇叭口形状，所述坩埚塞支撑套的另一端设有向内翻的翻沿，所述坩埚塞的另一端安装在翻沿上。
7、所述坩埚支撑套位于高温加热区组件外部，源炉工作时处于裂解区温度场外。
8、所述传动板组件包括多个传动板，各所述传动板沿坩埚塞支撑套的圆周方向均布，每个所述传动板的一端穿过源炉腔体的上盖，并通过销钉与坩埚塞支撑套的一端固接，每个所述传动板的另一端通过销钉与控制叉的一端连接，所述控制叉的另一端由源炉腔体引出后与动力源的输出端相连。
9、所述固定导套为具有自润滑功能的导套，所述固定导套的外径与坩埚塞支撑套的内径相等，所述坩埚塞支撑套的内表面与固定导套的外表面滑动抵接。
10、本专利技术导套外置型高温束源炉束流控制结构的控制方法为：所述源炉坩埚的本体固定，控制位于所述高温加热区组件外的坩埚塞支撑套轴向移动，进而带动所述坩埚塞移动，实现控制与调节高温束源炉工作时的束流大小及开闭。具体步骤如下：
11、步骤a，将原料储存于所述源炉坩埚的本体内；
12、步骤b，初始状态，所述坩埚塞堵塞在长颈段出口的脖颈处；
13、步骤c，高温束源炉工作，在所述源炉腔体内对源炉坩埚的本体先进行加热，完成所述本体内原料物态的第一次转变；随后，原料部分蒸发到达长颈段内，再进入到高温加热区组件工作形成的裂解温度块内发生裂解，此时的束流控制结构处于关闭状态，所述坩埚塞堵塞在脖颈处，裂解的原料元素无法流出，无法形成束流，即处于束流关闭状态；
14、步骤d，当需要提供原料元素束流时，所述动力源通过传动板组件传递动力给坩埚塞支撑套，所述坩埚塞支撑套在固定导套的导向作用下带动坩埚塞向上移动，裂解后的原料元素由坩埚塞与脖颈之间的缝隙流过，最终钻过所述坩埚塞上的通孔进入坩埚塞内，形成束流通过所述坩埚塞的另一端喷射向样品台；在所述步骤d过程中，通过调节所述动力源提供的动力大小，控制所述坩埚塞的上移距离，进而控制所述坩埚塞与脖颈形成的缝隙大小，最终实现控制束流的大小以及开关；
15、步骤e，完成使用后，所述动力源驱动坩埚塞支撑套下移回最低点位置，使所述坩埚塞与脖颈紧密贴合，关闭束流，等待下次使用。
16、所述传动板组件、坩埚塞支撑套、固定导套、源炉坩埚、高温加热区组件及坩埚塞均处于超高真空环境中，所述高温加热区组件将内部温度加热至1300～1600℃。
17、本专利技术的优点与积极效果为：
18、本专利技术采用固定源炉坩埚的本体，控制位于高温加热区组件外的坩埚塞支撑套移动坩埚塞的形式实现控制与调节高温束源炉工作时的束流大小及开闭，彻底避免现有结构移动带料大容量坩埚(500cc以上)有发生破损的风险，在有效提高源炉束流的稳定与可调节性的同时，降低对驱动结构动力的要求。
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1.一种导套外置型高温束源炉束流控制结构，其特征在于：包括传动板组件(2)、固定导套(5)、源炉坩埚(6)、高温加热区组件(7)及坩埚塞(8)，其中源炉坩埚(6)的一端为储存原料的本体，所述本体固定在源炉腔体(3)内，所述源炉坩埚(6)的另一端为长颈段(16)；所述固定导套(5)安装在源炉腔体(3)上，所述固定导套(5)的外侧套设有坩埚塞支撑套(4)，所述坩埚塞支撑套(4)的一端通过传动板组件(2)与动力源相连，所述动力源通过传动板组件(2)驱动坩埚塞支撑套(4)沿固定导套(5)的轴向移动；所述固定导套(5)内侧设有安装于源炉腔体(3)上的高温加热区组件(7)，所述长颈段(16)由源炉腔体(3)穿出、并伸入所述高温加热区组件(6)内部；所述坩埚塞(8)的一端位于高温加热区组件(6)的内部，且插设于长颈段(16)内，并卡在所述长颈段(16)出口位置设置的脖颈(15)处，所述坩埚塞(8)的另一端由高温加热区组件(7)伸出，并与所述坩埚塞支撑套(4)的另一端相连，随所述坩埚塞支撑套(4)在动力源的驱动下沿轴向移动，进而控制束流的大小及开闭；所述脖颈(15)上方的坩埚塞(8)上开设有供束
2.根据权利要求1所述的导套外置型高温束源炉束流控制结构，其特征在于：所述高温加热区组件(7)包括加热区壳体(12)、加热丝、保温层(13)及支撑结构，所述加热区壳体(12)通过支撑结构安装于源炉腔体(3)上，所述加热区壳体(12)的内壁设有保温层(13)，所述保温层(13)与加热区壳体(12)之间缠绕有加热丝。
3.根据权利要求1所述的导套外置型高温束源炉束流控制结构，其特征在于：所述长颈段(16)为中空圆柱，所述长颈段(16)的下端与本体固接或为一体结构，所述长颈段(16)的另一端出口位置内缩，进而形成所述脖颈(15)。
4.根据权利要求1所述的导套外置型高温束源炉束流控制结构，其特征在于：所述坩埚塞(8)的一端为上宽下窄的锥台状，用于与所述脖颈(15)卡接，所述坩埚塞(8)的另一端为喇叭口形状，所述坩埚塞支撑套(4)的另一端设有向内翻的翻沿(9)，所述坩埚塞(8)的另一端安装在翻沿(9)上。
5.根据权利要求1所述的导套外置型高温束源炉束流控制结构，其特征在于：所述坩埚支撑套(4)位于高温加热区组件(7)外部，源炉工作时处于裂解区温度场外。
6.根据权利要求1所述的导套外置型高温束源炉束流控制结构，其特征在于：所述传动板组件(2)包括多个传动板(10)，各所述传动板(10)沿坩埚塞支撑套(4)的圆周方向均布，每个所述传动板(10)的一端穿过源炉腔体(3)的上盖，并通过销钉(11)与坩埚塞支撑套(4)的一端固接，每个所述传动板(10)的另一端通过销钉(11)与控制叉(1)的一端连接，所述控制叉(1)的另一端由源炉腔体(3)引出后与动力源的输出端相连。
7.根据权利要求1所述的导套外置型高温束源炉束流控制结构，其特征在于：所述固定导套(5)为具有自润滑功能的导套，所述固定导套(5)的外径与坩埚塞支撑套(4)的内径相等，所述坩埚塞支撑套(4)的内表面与固定导套(5)的外表面滑动抵接。
8.一种权利要求1至7任一权利要求所述导套外置型高温束源炉束流控制结构的控制方法，其特征在于：所述源炉坩埚(6)的本体固定，控制位于所述高温加热区组件(7)外的坩埚塞支撑套(4)轴向移动，进而带动所述坩埚塞(8)移动，实现控制与调节高温束源炉工作时的束流大小及开闭。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：具体步骤如下
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述传动板组件(2)、坩埚塞支撑套(4)、固定导套(5)、源炉坩埚(6)、高温加热区组件(7)及坩埚塞(8)均处于超高真空环境中，所述高温加热区组件(7)将内部温度加热至1300～1600℃。
...【技术特征摘要】
1.一种导套外置型高温束源炉束流控制结构，其特征在于：包括传动板组件(2)、固定导套(5)、源炉坩埚(6)、高温加热区组件(7)及坩埚塞(8)，其中源炉坩埚(6)的一端为储存原料的本体，所述本体固定在源炉腔体(3)内，所述源炉坩埚(6)的另一端为长颈段(16)；所述固定导套(5)安装在源炉腔体(3)上，所述固定导套(5)的外侧套设有坩埚塞支撑套(4)，所述坩埚塞支撑套(4)的一端通过传动板组件(2)与动力源相连，所述动力源通过传动板组件(2)驱动坩埚塞支撑套(4)沿固定导套(5)的轴向移动；所述固定导套(5)内侧设有安装于源炉腔体(3)上的高温加热区组件(7)，所述长颈段(16)由源炉腔体(3)穿出、并伸入所述高温加热区组件(6)内部；所述坩埚塞(8)的一端位于高温加热区组件(6)的内部，且插设于长颈段(16)内，并卡在所述长颈段(16)出口位置设置的脖颈(15)处，所述坩埚塞(8)的另一端由高温加热区组件(7)伸出，并与所述坩埚塞支撑套(4)的另一端相连，随所述坩埚塞支撑套(4)在动力源的驱动下沿轴向移动，进而控制束流的大小及开闭；所述脖颈(15)上方的坩埚塞(8)上开设有供束流经过的通孔(14)，束流最终通过所述坩埚塞(8)的另一端喷出。
2.根据权利要求1所述的导套外置型高温束源炉束流控制结构，其特征在于：所述高温加热区组件(7)包括加热区壳体(12)、加热丝、保温层(13)及支撑结构，所述加热区壳体(12)通过支撑结构安装于源炉腔体(3)上，所述加热区壳体(12)的内壁设有保温层(13)，所述保温层(13)与加热区壳体(12)之间缠绕有加热丝。
3.根据权利要求1所述的导套外置型高温束源炉束流控制结构，其特征在于：所述长颈段(16)为中空圆柱，所述长颈段(16)的下端与本体固接或为一体结构，所述长颈段(16)的另一端出口位置内缩，进而形成所述脖颈(15)。
4.根据权利要求1所述的导套外置型高温束源炉束...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷震霖，毕永生，李重茂，黄成，李治，赵凯，赵崇凌，王启佳，佟雷，张学锋，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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