一种磁吸附微球薄膜制备装置，包括电机、系杆、固定盘、磁体和筛网。一种制备微球碳化硼薄膜的方法，使用安装有上述磁吸附微球薄膜制备装置的电子束蒸发设备，步骤为：(1)将碳化硼膜料放到电子束蒸发设备的坩埚中，将铁磁性微球形衬底吸附在筛网之下并与筛网接触，使铁磁性微球形衬底位于坩埚正上方20～30cm处；(2)在真空条件进行镀膜，衬底温度为室温～300℃；(3)筛网的转动频率为0.001～0.01Hz，镀膜时束流值控制在80～100mA，镀膜时间以膜层厚度达到要求为限。一种碳化硼空心靶丸的制备方法，将以铁磁性微球为衬底的微球碳化硼薄膜在常压、900～1000℃退火处理后，在其表面开孔露出铁芯衬底，然后放入稀硫酸水溶液中腐蚀至少24小时。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于薄膜制备领域，特别涉及一种适用于电子束蒸发技术的微球薄膜制备装置及采用电子束真空蒸发技术制备微球碳化硼薄膜和靶丸的方法。
技术介绍
在惯性约束聚变实验研究中，氘氚燃料需要装进一个空心球容器中，这个容器称为靶丸。聚变原理对靶丸烧蚀层(微球薄膜)提出了很高的要求，如较高的球形度、内外表面光滑、壁厚均勻、靶丸直径在1 2mm等。碳化硼是制备惯性约束聚变高增益燃料靶丸的重要材料之一，由于碳化硼材料硬度大，熔点高，柔韧性差，因此在制备碳化硼靶丸上存在较大的困难。美国Lawrence Livermore国家实验室(LLNL)的Alan K. Burnham等人采用磁控溅射法，在直径为0. 5mm的空心聚苯乙烯微球上仅镀上了厚度0. 15-2. 0 μ m的碳化硼薄膜 (见Alan K. Burnham, Craig S. Alford, Daniel Μ. Makowiecki, et al. Evalutation of B4C as an Ablator Material for NIF Capsules. FUSION TECHNOLOGY,31(4) :456-462 JUL 1997)，该壁厚的微球薄膜远未达到靶丸烧蚀层的厚度指标要求。ZL 200910060287. 6公开了一种电子束蒸发技术制备微球碳化硼薄膜的方法与装置，所述装置为三维沉积装置，包括电机、触杆I、触杆II、活塞式压板、套筒、弹簧、支撑板和筛网反弹盘；支撑板的一端与筛网反弹盘连接，套筒固定在支撑板上，弹簧安装在套筒内，活塞式压板与套筒为动配合，活塞式压板的下端面与弹簧上端接触，活塞式压板的上端面与触杆II的一端连接，触杆II的自由端为斜面，触杆I至少为1根，安装在与电机外壳固连的连接件上，触杆I的长度为在电机带动下转至对应于触杆II的位置时与触杆II接触并触动触杆II运动。因此，在电机的带动下触杆I与触杆II的自由端间隙式接触，从而实现筛网反弹盘的振动，并使放置在筛网反弹盘里的微球形衬底跳动，通过调整电子枪束流、 沉积时间、筛网反弹盘振动频率等工艺参数，得到各种不同结构(物相、厚度、粗糙度)的微球碳化硼薄膜。此种方法和装置在微球碳化硼薄膜制备方面虽然是一种创新，并具有有益的技术效果，但在镀膜过程中，由于微球衬底之间会发生碰撞，微球衬底与筛网反弹盘壁间会发生碰撞，因而对膜层表面会造成一定程度的损伤，另一方面，膜料蒸汽流要透过筛网后才能沉积在微球衬底上，筛网的存在阻隔了部分膜料蒸汽流，因而降低了膜料的沉积速率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁吸附微球薄膜制备装置及使用该装置通过电子束真空蒸发技术制备微球碳化硼薄膜和靶丸的方法，以提高膜料的沉积速率，获得厚度均勻、表面光滑且无损伤的微球碳化硼薄膜。本专利技术所述微球碳化硼薄膜是在铁磁性微球衬底上沉积的碳化硼薄膜，微球衬底的球径根据靶丸需要确定，但一般在Irnm 2mm。本专利技术所述磁吸附微球薄膜制备装置，包括电机、系杆、固定盘、磁体和筛网，所述系杆至少为三根，各系杆的一端与电机的转动部件连接且沿电机转动部件的圆周等间隔分布，各系杆的另一端与筛网连接，磁体为多个，相隔一定间距安装在固定盘的下端面上，安装有磁体的固定盘位于电机、筛网和系杆围成的空间内，其下端面朝向筛网，当安装有磁体的固定盘通过杆件固定在电子束蒸发设备的真空室内时，其下端面与筛网之间的间距Ii1控制在0 < hi ^ 3_。为了更好地实现专利技术目的，本专利技术还采取了以下技术措施1、在固定盘上设置和安装磁体时，相邻磁体之间的间距以各磁体产生的磁场不会改变其它磁体吸附的铁磁性微球衬底的位置为准。固定盘上所安装磁体的数量根据固定盘的面积和上述磁体之间间距的要求确定。2、为了使筛网在转动过程中能产生振动，系杆选用弹性杆，优选直径Imm 3mm的钢丝作为系杆。3、固定盘由在室温 300°C温度区间不变形的非铁磁性材料(例如桐木、耐高温特种工程塑料聚酰亚胺、聚四氟乙烯等)制作。4、筛网网丝由在室温 300°C温度区间不变形的材料(例如不锈钢、磷铜、黄铜等)制作，其网孔的孔径小于铁磁性微球衬底的球径。本专利技术所述磁吸附微球薄膜制备装置的工作原理通过固定盘下端面安装的磁体将铁磁性微球形衬底吸附在筛网之下并与筛网接触(一个磁体吸附一个铁磁性微球形衬底)，当电机带动筛网转动时，所述微球形衬底在筛网所施加的摩擦力与筛网振动的共同作用下随机滚动，在滚动状态下进行镀膜。本专利技术所述电子束蒸发技术制备微球碳化硼薄膜的方法，使用安装有上述磁吸附微球薄膜制备装置的电子束蒸发设备，包括以下步骤(1)将碳化硼膜料放到电子束蒸发设备的坩埚中，将清洗、干燥后的铁磁性微球形衬底吸附在微球薄膜制备装置的筛网之下并与筛网接触，使铁磁性微球形衬底位于坩埚正上方20cm 30cm处；(2)在真空条件进行镀膜，镀膜真空度不低于3. OX 10’a ；衬底温度为室温 300 0C ；(3)调节电子束使其聚焦到碳化硼膜料上的束斑最小(由操作者观察束斑大小即可确定)，调节所述磁吸附微球薄膜制备装置，使筛网的转动频率为0. OOlHz 0. 01Hz，镀膜时束流值控制在80mA 100mA，镀膜时间以膜层厚度达到要求的尺寸为限。本专利技术所述碳化硼空心靶丸的制备方法，是将以铁磁性微球为衬底的微球碳化硼薄膜在常压、900°C 1000°C退火处理后，在其表面开孔露出铁芯衬底，然后放入稀硫酸水溶液中，在常压、室温腐蚀至少M小时形成碳化硼空心靶丸，继后将所形成碳化硼空心靶丸进行清洗，清洗次数以去除残留的硫酸为限。本专利技术所述碳化硼空心靶丸的制备方法，稀硫酸水溶液的浓度优选2mol/L 3mol/L。碳化硼空心靶丸的清洗用去离子水或/和乙醇，若用去离子水和乙醇，则先用去离子水清洗，再用乙醇清洗。本专利技术具有以下有益效果1、使用本专利技术所述磁吸附微球薄膜制备装置，采用本专利技术所述电子束真空蒸发技术制备微球碳化硼薄膜的方法，不仅可在铁磁性微球衬底上沉积厚度均勻、表面光滑且无损伤的微球碳化硼薄膜，而且可提高膜料的沉积速率，缩短形成膜的时间(见实施例5和对比例)。2、本专利技术所述方法制备的碳化硼靶丸，不仅具有较高的球形度，而且内外表面光滑、壁厚均勻。3、本专利技术所述磁吸附微球薄膜制备装置，结构简单，易于加工制作，成本低廉，不仅可用于碳化硼薄膜的沉积，还可用于其它种类薄膜在铁磁性微球衬底上的沉积，为电子束蒸发技术制备微球薄膜提供了一种新型的装置。附图说明图1是本专利技术所述磁吸附微球薄膜制备装置的一种结构示意图，图中，1-电机， 2-系杆、3-固定盘、4-磁体、5-筛网、6-铁磁性微球衬底。图2是磁体在固定盘上的一种分布与安装示意图，图中，3-固定盘、4-磁体。图3是本专利技术所述磁吸附微球薄膜制备装置在真空镀膜设备中的安装示意图，图中，1-电机，2-系杆、3-固定盘、5-筛网、6-铁磁性微球衬底、7-真空室、8-蒸发源。图4是实施例2所制备的碳化硼微球薄膜放大80倍的扫描电镜照片(SEM)，图中， 照片A的滚动速率2. 55mm/s,照片B的滚动速率1. 77mm/s,照片C的滚动速率0. 24mm/s。图5是实施例2所制备的碳化硼微球薄膜放大4000倍的扫描电镜照片(SEM)，图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：廖志君，林涛，于小河，王自磊，陶勇，卢铁城，伍登学，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。