本發(fā)明涉及激光聚變能源研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種摻鈹?shù)奶細渫繉拥闹苽浞椒爸苽溲b置。

背景技術(shù)：

鈹具有許多特殊的性能，廣泛用于很多重要的工程領(lǐng)域，例如核物理、慣性導航、光學系統(tǒng)、導彈、衛(wèi)星、宇航器和航空等。

在激光聚變能源研究中，目前主要采用碳氫聚合物涂層作為燒蝕層材料。然而，與傳統(tǒng)的碳氫燒蝕層材料相比，鈹基燒蝕層材料更具優(yōu)越性，例如具有低原子序數(shù)、高x-ray透明度、高密度、高熱導率、高質(zhì)量燒蝕速率、高燒蝕穩(wěn)定性等。所以，有必要探索研究開發(fā)新的燒蝕層材料以滿足激光聚變能源研究的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一，就在于提供一種摻鈹?shù)奶細渫繉拥闹苽浞椒?，以解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種摻鈹?shù)奶細渫繉拥闹苽浞椒?，包括以下步驟：

(a)氫氣在射頻電感放電激發(fā)下電離形成氫等離子體；

(b)另一路氫氣作為載氣，經(jīng)過預先加熱后，攜帶有機鈹蒸汽進入所述氫等離子體中心；

(c)所述有機鈹在所述氫等離子體中，被打斷成鈹和碳氫片段；

(d)所述鈹和碳氫片段共沉積在基底上，得到摻鈹?shù)奶細渫繉印?/p>

本發(fā)明提供一種采用有機鈹作為前驅(qū)體的化學氣相沉積方法，該方法通過共沉積鈹和碳氫片段，形成均一的、無定形的摻鈹?shù)奶細渚酆衔锿繉硬牧?。本發(fā)明的方法同理可以在等離子體聚合物中摻入其它元素。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述氫氣為高純氫氣。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述高純氫氣預先經(jīng)過除水除氧。

本發(fā)明的目的之二，在于提供一種采用上述制備方法所制得的摻鈹?shù)奶細渫繉印?/p>

本發(fā)明的目的之三，在于提供一種用于制備上述摻鈹?shù)奶細渫繉拥难b置，包括石英放電腔和真空室，所述石英放電腔位于真空室上方，與真空室連通，所述石英放電腔外周設(shè)置有螺旋電感線圈，所述真空室內(nèi)設(shè)置有基底，所述石英放電腔連接載氣氣管和放電氫氣氣管，所述載氣氣管連接有機鈹源瓶，所述有機鈹源瓶位于第二油浴恒溫器內(nèi)，所述有機鈹源瓶另一端還連接載氣氣管。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：還包括尾氣吸收桶和尾氣排放管，所述真空室與尾氣吸收桶連通，所述尾氣排放管一端連接尾氣吸收桶，另一端與大氣連通。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：載氣氣管、放電氫氣氣管上分別設(shè)置有第一質(zhì)量流量控制器、第二質(zhì)量流量控制器。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述載氣氣管、放電氫氣氣管都為不銹鋼氣管。

所述載氣氣管在通入有機鈹源瓶前需要預先加熱，溫度比有機鈹源瓶高5~10℃。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述有機鈹源瓶到所述石英放電腔之間的氣管需要加熱保溫，溫度比有機鈹源瓶溫度高5~10℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本方法通過共沉積鈹和碳氫片段，形成均一的、無定形的摻鈹?shù)奶細渚酆衔锿繉硬牧?，本發(fā)明摻鈹?shù)奶細渚酆衔锿繉硬牧贤瑫r具備了鈹基燒蝕層材料的優(yōu)點，又具有碳氫聚合物涂層的骨架結(jié)構(gòu)和碳氫燒蝕層材料的優(yōu)點，該材料作為激光聚變能源研究中的燒蝕層材料，該材料具有高x射線透過率、高燒蝕穩(wěn)定性等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1所采用的制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1進氣口，2水過濾器，3第一質(zhì)量流量控制器，4第一油浴恒溫器，5第二油浴恒溫器，6有機鈹，7有機鈹源瓶，8第一閥門，9第二閥門，10第三閥門，11水，12尾氣吸收桶，13基底，14真空機組，15氫等離子體，16真空室，17螺旋電感線圈，18石英放電腔，19放電氫氣氣管，20石英玻璃進氣管，21加熱保溫裝置，22第四閥門，23第二質(zhì)量流量控制器，24載氣氣管，25尾氣排放管。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1：

本實施例以二叔丁基鈹作為前驅(qū)體制備摻鈹?shù)奶細渫繉訛槔?，對本發(fā)明的具體實施方式進行描述。實驗操作過程主要包括以下步驟：

第一步：抽真空

在樣品臺上固定放置硅基片作為基底13，采用真空機組14將真空室16連帶載氣氣管24和放電氫氣氣管19預抽真空到1.0×10^-5pa；

第二步：沖洗管路

打開第一質(zhì)量流量控制器3、第二質(zhì)量流量控制器23并設(shè)定為10毫升/分鐘（sccm），然后打開第四閥門22、第三閥門10，關(guān)閉第一閥門8，關(guān)閉第二閥門9，沖洗管路1hr；二叔丁基鈹極容易與氧氣、水反應(yīng)生成白色的高毒性的氧化鈹固體粉塵，因此在輸送二叔丁基鈹蒸汽前需要沖洗管路，除去水、氧氣；

第三步：射頻放電

關(guān)閉第三閥門10，結(jié)束管路沖洗；打開第四閥門22，調(diào)節(jié)第二質(zhì)量流量控制器23流量為10sccm，調(diào)節(jié)真空室16的閘板閥使石英放電腔18和真空室16中的氫氣氣壓為30pa；開啟射頻電源，調(diào)節(jié)匹配器，將反射功率調(diào)節(jié)到最低，再逐漸增加入射功率，二叔丁基鈹蒸汽通過石英玻璃進氣管20進入石英放電腔18中，然后在石英放電腔18中形成氫等離子體15，最后將入射功率調(diào)節(jié)到180w，本實施例采用的是三倍頻（43.68mhz）晶體管射頻電源，經(jīng)匹配器調(diào)節(jié)后將功率加載到螺旋電感線圈17，在石英放電腔18中激發(fā)射頻電場形成氫等離子體15；

第四步：沉積實驗

將第一油浴恒溫器4的溫度設(shè)定為30℃，第二油浴恒溫器5的溫度設(shè)定為25℃，加熱保溫裝置21溫度設(shè)置為30℃，預熱時間1hr；然后，打開第一閥門8、第二閥門9，第一質(zhì)量流量控制器3流量設(shè)為10sccm；本實施例采用高純氫氣（99.999%）作為載氣，經(jīng)水過濾器2干燥，再預熱，然后通入有機鈹源瓶7，有機鈹源瓶7內(nèi)裝有有機鈹6（即二叔丁基鈹），通過鼓泡攜帶二叔丁基鈹蒸氣到石英放電腔18中的氫等離子體15中心處，二叔丁基鈹被打斷成鈹和碳氫片段，在基底13上共沉積形成摻鈹?shù)奶細渫繉樱?/p>

第五步：沖洗管路

沉積6hr后，關(guān)閉第四閥門22，結(jié)束射頻放電，打開第三閥門10，關(guān)閉第一閥門8、第二閥門9，沖洗管路1hr后，關(guān)閉第三閥門10，關(guān)閉射頻電源，實驗過程結(jié)束。

本實施例的原理為：高純氫氣從進氣口1進入，然后經(jīng)水過濾器2除水后分為兩路，一路高純氫氣經(jīng)第二質(zhì)量流量控制器23控制流量后進入石英放電腔18，在螺旋電感線圈17射頻電場的激發(fā)下，高純氫氣在石英放電腔18中起輝形成氫等離子體15；另一路高純氫氣作為載氣，經(jīng)第一質(zhì)量流量控制器3控制后，在第一油浴恒溫器4中預熱，再通入有機鈹源瓶7中，采用鼓泡的方式攜帶二叔丁基鈹蒸氣進入氫等離子體15的中心處，被打斷成鈹和碳氫片段，鈹和碳氫片段共沉積在基底13上，形成摻鈹?shù)奶細渚酆衔锿繉印?/p>

由于鈹和含鈹化合物具有高度性，全過程必須有嚴格的防護措施。該制備過程有三層防護系統(tǒng)：第一層防護系統(tǒng)是專用鈹實驗室，實驗室密封，配備抽風排氣系統(tǒng)，使實驗室始終保持在負壓狀態(tài)，氣流從實驗室外流向?qū)嶒炇覂?nèi)，防止含鈹粉塵物質(zhì)溢出到實驗室外。含鈹塵的氣體經(jīng)過濾塔過濾達標后，排入大氣；第二層防護系統(tǒng)是設(shè)備防護，實驗設(shè)備置于負壓防護罩內(nèi)，氣流從操作人員流向設(shè)備并從排風系統(tǒng)排出，防止含鈹塵的氣體從設(shè)備逸出；第三層防護系統(tǒng)是個人防護，包括防護服和呼吸保護器。此外，二叔丁基鈹蒸汽易擴散，具有高毒性，與氧氣、水蒸汽接觸會發(fā)生劇烈反應(yīng)，因此該制備裝置的配氣系統(tǒng)嚴格密封，防止二叔丁基鈹泄露，尾氣中殘留的二叔丁基鈹通過尾氣吸收桶12中的水11反應(yīng)除去，然后通過排風系統(tǒng)過濾后通過尾氣排放管25排入大氣。

實施例2

采用二乙基鈹作為前驅(qū)體，其它與實施例1相同。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。