一种用于真空喷雾特性研究的镀膜装置，由石英玻璃管构成的真空喷射室前端与安装有复合式真空规和各种引线法兰的真空门连接，后端通过放气阀CF法兰与抽气装置相接；两雾化喷头采用双流体感应充电气力式喷头，前面有带升降装置的喷嘴挡板；由四个烧杯和两个HPLC液相色谱泵组成的液体输送装置和高压氮气输送装置各自分两路与雾化喷头相接；由外置电磁铁控制基片在喷射室内的移动和取出、放入；由红外线加热管和硅橡胶加热器加热；测试装置由发射光源、CCD高速摄像机、PC机和温度检测装置组成。该装置结构简单，易于操作，直观性好，成本低；用其可实现对真空喷雾各项特性的测试和综合性研究，同时还可制备不同浓度比多基片聚合物功能梯度薄膜和叠层膜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及真空雾化喷射装置，特别是一种用于真空喷雾特性研究的镀膜装置。
技术介绍
纳米薄膜特别是聚合物有机纳米复合薄膜，作为ー种新型高分子材料薄膜，以其质量轻、柔韧性好及易于加工等特点在聚合物太阳能电池、电致发光器件、薄膜晶体管等光 电器件领域具有广泛的应用。传统的蒸发和溅射等镀膜エ艺因高温热致烧蚀和化学分解等问题很难用来制备高分子聚合物有机薄膜。随着跨学科
日渐紧密合作，许多纳米技术エ艺都与液相材料相关。基于溶液的薄膜制备方法主要有旋涂法、喷墨打印法、丝网印刷法、浸涂法、溶胶-凝胶法(sol-gel)、化学溶液沉积法和分解法等。这些方法多是在大气环境中进行，成膜不均匀，多气孔，易受氧气、溶剂以及灰尘污染，影响薄膜器件的使用效率、寿命与性能。而真空喷射法则充分利用了真空条件与液相技术并融合了化学技术，可制备质量轻、面积大的聚合物薄膜，具有膜厚均匀、杂质少及薄膜成份梯度可控等优点。而好的薄膜质量取决于良好的射流雾化结构和较小的雾滴粒度。但雾化是ー个动态过程，受喷嘴的结构形式、喷射压力、外界条件等综合因素的影响。目前，针对大气喷雾特性的研究报道较多，而真空条件下有关喷射的论述多局限于对成膜的形貌、结构和光电特性等范围，对喷雾特性的综合性研究和用于喷雾特性研究的实验装置鲜有报道。即使利用某些真空喷射装置开展的对成膜形貌、结构和光电特性的研究，其所使用的测试仪器因存在结构复杂、投资成本高等缺点，很难推广应用。此外，随着薄膜技术的快速发展，功能梯度薄膜和叠层膜由于其成分和结构的相容性而备受关注，但其制备方法目前多为物理气相沉积(PVD)法和化学气相沉积(CVD)法，这两种方法因存在高温扩散等现象，很难制备出理想的功能梯度薄膜和叠层膜，而采用真空喷射沉积法制备功能梯度薄膜和叠层膜的具体方法和装置的报道也很少。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的问题提供ー种结构简单、易于操作、直观性好、制造成本低的用于真空喷雾特性研究的镀膜装置，利用该装置可实现对真空喷雾各项特性的测试和综合性研究，同时还可制备不同浓度比多基片聚合物功能梯度薄膜和叠层膜。为实现上述目的，本专利技术提供的用于真空喷雾特性研究的镀膜装置，包括台架、真空喷射室、安装在真空喷射室前端的雾化喷头、与雾化喷头相接的液体输送装置和高压氮气输送装置、基片架装置、加热装置和测试装置；所述真空喷射室由石英玻璃管构成，通过喷射室固定架置于所述台架上，石英玻璃管前端通过金属CF法兰和真空门法兰连接，后端通过金属CF法兰和放气阀CF法兰与抽气装置连接，抽气装置由角阀、液氮冷阱、旋片泵和连接管道组成；真空门法兰端盖上安装有高真空复合式真空规、电极引线法兰、测试信号线法兰、高压静电线法兰和两个VCR管件法兰；所述雾化喷头有两个，相邻安装在真空喷射室中轴线横向两侧，分别由喷头主体和喷头组成；其中喷头主体采用双流体金属空气雾化喷头，喷头为感应充电气力式静电喷头；该感应充电气力式静电喷头由喷嘴帽、压紧块、环形电极和喷嘴组成；压紧块和喷嘴由绝缘材料制成，通过喷嘴帽和密封圈压紧并固定在喷头主体上，环形电极由黄铜制成，嵌入压紧块流道雾化区周围，并用一微型插头通过高压静电线和真空门法兰端盖上的高压静电线法兰与置于真空喷射室外部的高压静电发生器相连；在两个雾化喷头的前面设有带升降装置的喷嘴挡板，喷嘴挡板由开有横向槽孔的绝缘材料制成；所述液体输送装置包括四个盛装液体的容器和两个HPLC液相色谱泵；四个盛装液体的容器分为两组，每组两个，分别通过VCR管路与两个HPLC液相色谱泵连接，两个HPLC液相色谱泵出ロ分别通过液体VCR管路和真空门法兰端盖上的VCR管件法兰与所述两个雾化喷头相接；所述高压氮气输送装置包括高压氮气瓶，高压氮气瓶通过两路氮气VCR管路依次 连接变截面流量计、隔膜阀、压カ计和真空门法兰端盖上的VCR管件法兰与所述两个雾化嗔头相接；所述基片架装置包括基片架，基片架通过基片架连接件与可沿内导轨往复移动的轴承座滑块连接，轴承座滑块上部有矩形鉄片，内导轨的两端分别固定在由绝缘材料制成的圆环形内导轨支架上，内导轨支架通过三个对称分布的螺栓B固定在石英玻璃管内壁的两端；在石英玻璃管外部，有与轴承座滑块相对应、可沿外导轨滑动的外置磁控装置，该磁控装置由电永磁铁和滑片组成，外导轨两端固定安装在喷射室固定架上；在轴承座滑块的ー侧安装有标尺，在标尺对应的石英玻璃管外壁上有刻度尺；所述加热装置包括由碳纤维电热元件构成的圆环形红外线加热管和硅橡胶加热器，其中圆环形红外线加热管的直径大于喷射束喷射到此处的液束直径，通过导杆夹持结构固定安装在内导轨上，红外线加热管的导线通过真空门法兰端盖上的电极引线法兰与置于真空喷射室外部的加热装置控制器相连，硅橡胶加热器安装在基片架的背面，加热器导线通过轴承座滑块、内导轨和真空门法兰端盖上的电极引线法兰与所述加热装置控制器相连；所述测试装置包括置于真空喷射室外部的发射光源、与发射光源相对应的CCD高速摄像机、与高速摄像机相连接的PC机和温度检测装置；其中温度检测装置的信号线通过真空门法兰端盖上的测试信号线法兰与安装在基片架下方的温度传感器相接。所述连接基片架与轴承座滑块的连接件包括上端与轴承座滑块固定连接的连接板，与该连接板垂直连接的两个可伸縮式拉杆，拉杆的前端通过与其铰接的基片架转动杆与基片架固定连接，在拉杆的正下方设有后端与连接板固定连接的基片架顶板。所述喷嘴挡板的升降装置由夹持杆、光轴支座和电磁铁吸盘组成；喷嘴挡板上部通过螺钉固定在夹持杆下端，夹持杆由不锈钢材料制成，并套在光轴支座的孔中，其伸出光轴支座的上端有防止其脱落的挡销，光轴支座通过支撑杆与真空门法兰固定连接，电磁铁吸盘通过与真空门法兰固定连接的电磁铁固定杆安装在光轴支座的正上方，并通过弹簧与夹持杆上端相连，电磁铁吸盘的导线通过真空门法兰端盖上的电极引线法兰与外接控制电源相接，喷嘴挡板在自然状态下遮挡雾化喷头的喷嘴，在电磁铁吸盘作用下升起时其横向槽孔对准雾化喷头的喷嘴。所述温度传感器为贴片式钼电阻温度传感器。本专利技术镀膜装置的有益效果是I、利用本专利技术镀膜装置可对真空喷射过程中喷射束宽度、射流贯穿距离、喷雾锥角和雾滴粒度等喷雾特性进行测量，对真空喷射的雾化性能进行系统而全面的分析，为进一歩探究喷雾过程和雾化机理提供实验数据支持。2、本专利技术镀膜装置采用了双流体感应充电气カ式喷头，在真空喷射聚合物溶液沉积成膜过程中，使雾滴的分布更加均匀；通过喷雾过程和基片的双重加热可大大减少残余溶剂，降低镀膜过程的污染程度，从而可制备出光滑致密的聚合物薄膜。 3、利用本专利技术镀膜装置可制备不同溶液不同浓度比的聚合物有机功能梯度薄膜和叠层膜及多层不同成分和结构的多组合、特殊功能的聚合物有机复合薄膜。4、本专利技术镀膜装置整体结构紧凑，占用空间小；采用外置电永磁铁和可伸缩式拉杆控制真空喷射内基片的移动和取出、放入，结构简单，操作方便，制做成本低。附图说明图I是本专利技术用于真空喷雾特性研究的镀膜装置实施例的整体结构原理图；图2是图I中真空喷射室的左视截面图；图3是图I中真空喷射室的结构示意图；图4是图3中真空门法兰的侧视；图5是图4的俯视图；图6是图3中雾化喷头及其流道布置示意图；图7是图3中雾化喷头的结构示意图；图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于真空喷雾特性研究的镀膜装置，包括台架(25)、真空喷射室(14)、安装在真空喷射室前端的雾化喷头(6)、与雾化喷头相接的液体输送装置和高压氮气输送装置、基片架装置、加热装置和测试装置；其特征在于 所述真空喷射室(14)由石英玻璃管(32)构成，通过喷射室固定架(7)置于所述台架上，石英玻璃管前端通过金属CF法兰(61)和真空门法兰(26)连接，后端通过金属CF法兰(61)和放气阀CF法兰(20)与抽气装置连接，抽气装置由角阀(22)、液氮冷阱(23)、旋片泵(24)和连接管道组成；真空门法兰端盖上安装有高真空复合式真空规(27)、电极引线法兰(29),测试信号线法兰(59)、高压静电线法兰(60)和两个VCR管件法兰(28); 所述雾化喷头(6)有两个，相邻安装在真空喷射室中轴线横向两侧，分别由喷头主体(39)和喷头组成；其中喷头主体采用双流体金属空气雾化喷头，喷头为感应充电气力式静电喷头；该感应充电气力式静电喷头由喷嘴帽(40)、压紧块(43)、环形电极(41)和喷嘴(42)组成；压紧块和喷嘴由绝缘材料制成，通过喷嘴帽和密封圈(44)压紧并固定在喷头主体上，环形电极由黄铜制成，嵌入压紧块流道雾化区周围，并用ー微型插头(45)通过高压静电线和真空门法兰端盖上的高压静电线法兰与置于真空喷射室外部的高压静电发生器(11)相连；在两个雾化喷头的前面设有带升降装置的喷嘴挡板(48)，喷嘴挡板由开有横向槽孔的绝缘材料制成； 所述液体输送装置包括四个盛装液体的容器(9)和两个HPLC液相色谱泵(10);四个盛装液体的容器分为两组，每组两个，分别通过VCR管路(5)与两个HPLC液相色谱泵连接，两个HPLC液相色谱泵出ロ分别通过液体VCR管路(63)和真空门法兰端盖上的VCR管件法兰与所述两个雾化喷头相接； 所述高压氮气输送装置包括高压氮气瓶(I )，高压氮气瓶通过两路氮气VCR管路(62)依次连接变截面流量计(2)、隔膜阀(3)、压カ计(4)和真空门法兰端盖上的VCR管件法兰与所述两个雾化喷头相接； 所述基片架装置包括基片架(17)，基片架通过基片架连接件与可沿内导轨(38)往复移动的轴承座滑块(19)连接，轴承座滑块上部有矩形鉄片(58)，内导轨的两端分别固定在由绝缘材料制成的圆环形内导轨支架(33)上，内导轨支架通过三个对称分布的螺栓B (56)固定在石英玻璃管...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建昌，李宏宇，刘必林，宫兴，黎勋，梁启煜，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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