專利名稱：一種用于準(zhǔn)分子激光輻照的可調(diào)溫調(diào)壓氣氛裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于氣氛爐技術(shù)領(lǐng)域，特別指一種用于準(zhǔn)分子激光輻照系統(tǒng)的可調(diào)溫 調(diào)壓氣氛控制裝置，屬于激光與物質(zhì)相互作用的研究領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從激光技術(shù)問世以來，由于激光具有單色性、相干性和方向性三大特點，激光技術(shù) 越來越多的被應(yīng)用于材料研究領(lǐng)域。激光與物質(zhì)相互作用也日漸成為一項非常熱門的交叉 學(xué)科研究領(lǐng)域。例如準(zhǔn)分子激光由于具有紫外波長、短脈沖寬度及高峰值功率等特點，利用 準(zhǔn)分子激光與物質(zhì)相互作用，可以顯著改善某些功能材料的物理性能，如浸潤性、導(dǎo)電性、 光致發(fā)光等。目前，對功能材料進(jìn)行激光輻照，使其功能改性的過程大多在空氣、常溫、常壓下 以及開放環(huán)境的條件下進(jìn)行，這樣做的缺點是材料容易受到污染，而且易被氧化，輻照的條 件也比較單一，不能在輻照過程中進(jìn)行氣氛控制和補償，也不能進(jìn)行溫度和壓力的控制，對 功能材料的性能改善有很大的影響，制約了該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。例如，對氧化鋅薄膜進(jìn)行準(zhǔn)分子激光輻照時，由于氧化鋅薄膜很容易處于缺氧狀 態(tài)，如果在輻照過程中不補償氧氣，氧化鋅薄膜的一些性能就不能得到改善，從而不能獲得 最佳的實驗結(jié)果。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服了在空氣、常溫、常壓以及開放環(huán)境下對激光輻照功 能材料造成的諸多不利影響，提供了一種用于準(zhǔn)分子激光輻照的可調(diào)溫調(diào)壓氣氛裝置。該 裝置實現(xiàn)了輻照環(huán)境的氣氛控制，能對輻照溫度、壓力進(jìn)行調(diào)控，從而能夠?qū)崿F(xiàn)輻照氛圍、 輻照溫度、輻照壓力等多種輻照條件的最優(yōu)化組合，有利于優(yōu)化輻照效果，為進(jìn)一步探索準(zhǔn) 分子激光與物質(zhì)相互作用規(guī)律提供了有利條件。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案。本裝置包括一密閉腔體，腔 體上設(shè)置有一進(jìn)氣口、一出氣口。進(jìn)氣口依次通過擋板閥、微調(diào)充氣閥、穩(wěn)壓閥與氣瓶管道 相連，在連接管道上設(shè)置有壓力表；進(jìn)氣口還依次通過擋板閥、隔斷放氣閥與機械泵管道連 接，在連接管道上設(shè)置有真空計。出氣口與放氣閥管道連接，在連接管道上設(shè)置有流量計。 在腔體內(nèi)設(shè)置有樣品臺，樣品臺能夠從腔體側(cè)壁取出，在樣品臺內(nèi)設(shè)置有用于對樣品臺進(jìn) 行加熱的碘鎢燈，碘鎢燈與溫度控制器相連接，溫度控制器與控制箱相連接。在腔體側(cè)壁上 還設(shè)置有用于觀測樣品臺的觀察窗。在腔體上還留有用于激光照射的窗口，該窗口與樣品 臺在同一水平高度。在腔體頂部留有用于外接分子泵的真空泵接口。本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型可以實現(xiàn)激光輻照區(qū)域在不同溫度、不同壓強條件下氣體成分以及流 速的穩(wěn)定控制。
圖1是本實用新型功能示意圖。101.氣瓶，102.穩(wěn)壓閥，103.微調(diào)充氣閥，104.壓力表，105.電阻規(guī)，106.擋板 閥，107.進(jìn)氣口，108.分子泵接口，109.出氣口，110.流量計，111.放氣閥，112.觀察窗， 113.碘鎢燈，114.樣品臺，115.石英玻璃窗口，116.腔體，117.機械泵，118.隔斷放氣閥， 119.真空計，120.溫度控制器，121.控制箱，122.分子泵，123.循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明如圖1所示，該裝置包括一密封腔體116，腔體要保證氣密性。腔體116上設(shè)置有 一進(jìn)氣口 107、一出氣口 109。進(jìn)氣口 107依次通過擋板閥106、微調(diào)充氣閥103、穩(wěn)壓閥102 與氣瓶101管道相連，在連接管道上設(shè)置有壓力表104。進(jìn)氣口還依次通過擋板閥106、隔斷放氣閥118與機械泵117管道連接，外接機械 泵對腔體進(jìn)行抽真空。在連接管道上設(shè)置有真空計119，真空計119能實時顯示腔體內(nèi)的壓 力大小。出氣口 107與放氣閥111管道連接，在連接管道上設(shè)置有流量計110。在腔體116內(nèi)設(shè)置有樣品臺114，樣品臺114能夠從腔體側(cè)壁取出，在樣品臺內(nèi)設(shè) 置有用于對樣品臺進(jìn)行局部加熱的碘鎢燈113，碘鎢燈113與溫度控制器120相連接，溫度 控制器120與控制箱121相連接，溫度控制器通過碘鎢燈能實時顯示腔體內(nèi)的溫度。在腔體116側(cè)壁上還設(shè)置有用于觀測樣品臺的觀察窗112，方便實驗人員監(jiān)控整 個輻照過程。在腔體上還留有用于激光照射的窗口，本實施例為石英玻璃窗口 115，該窗口與樣 品臺在同一水平高度。本實施例在腔體外接控制箱，根據(jù)溫度控制器和真空計的顯示，通過對控制箱的 操作，能對腔內(nèi)溫度、氣壓、氣氛進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到實驗所需的溫度、氣壓以及氣氛環(huán)境。本實施例中腔體頂部預(yù)留有用于外接分子泵的的真空泵接口，用于備用分子泵連 接使用。腔體頂部預(yù)留接口連接循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，在用分子泵抽真空時，開啟冷卻系統(tǒng)對設(shè) 備進(jìn)行冷卻。本實施例通過壓力表104，可顯示氣氛爐內(nèi)的實時壓力值；通過流量計110可以顯 示氣體的流速；通過放氣閥門111，可在腔體內(nèi)壓力高于設(shè)定值時，進(jìn)行放氣。通過真空計 119的讀數(shù)，通過調(diào)節(jié)穩(wěn)壓閥102、微調(diào)充氣閥103和放氣閥111可以在0. 5pa Iatm之間 任意設(shè)定腔體內(nèi)的氣氛壓強，如果在預(yù)留的分子泵接口 108接上分子泵122，則腔體116內(nèi) 真空度最高可達(dá)10_5Pa。通過溫度控制器120的讀數(shù)，通過調(diào)節(jié)控制箱121的溫度控制按 鈕，調(diào)節(jié)電阻規(guī)105的大小，改變碘鎢燈112的發(fā)光功率，使得氣氛裝置能在室溫 600°C范 圍內(nèi)進(jìn)行溫度控制，從而可以實現(xiàn)對功能材料進(jìn)行恒溫、恒壓、流動氣氛的激光輻照。本實 用新型可以實現(xiàn)對激光輻照區(qū)域進(jìn)行調(diào)溫調(diào)壓以及氣體成分、流速的穩(wěn)定控制。本實施例以KrF準(zhǔn)分子激光器輻照Al2O3基ZnO半導(dǎo)體薄膜為例，本實用新型亦可 用于其他激光輻照實驗，以針對特定氣氛、氣壓、溫度以及流速下的激光輻照材料改性及制 備。圖1是本實用新型功能示意圖，實驗開始前，將Al2O3基ZnO半導(dǎo)體薄膜固定在樣品臺114上，并將樣品臺114與腔體116密封連接，將激光光源對準(zhǔn)用于激光照射的窗口， 窗口裝有用于M8nm激光照射的有增透膜的石英玻璃窗口 115。接著打開擋板閥106，打 開機械泵117對腔體116抽真空，等到真空計119顯示為0. 35Pa時，關(guān)閉機械泵117與腔 體116的隔斷放氣閥118。打開穩(wěn)壓閥102，氣體經(jīng)氣瓶101、穩(wěn)壓閥102、微調(diào)充氣閥103、 壓力表104進(jìn)入腔體116，使Al2O3基ZnO半導(dǎo)體薄膜暴露在特定氣氛環(huán)境下。氣體通過出 氣口 109，經(jīng)過流量計110、放氣閥111排入空氣中。當(dāng)腔體116內(nèi)壓強過大時，通過放氣閥 111放到空氣中。通過穩(wěn)壓閥102和微調(diào)充氣閥103，根據(jù)壓力表104顯示，調(diào)節(jié)腔體116 內(nèi)壓力。通過放氣閥111，根據(jù)流量計110顯示，調(diào)節(jié)出氣口 109的氣體流速。通氣一定時 間后，腔體116內(nèi)充滿所需氣體，關(guān)閉擋板閥106。接通碘鎢燈113電源，對樣品臺114進(jìn) 行局部加熱，設(shè)定溫度為400°C。通過控制箱121調(diào)節(jié)電阻規(guī)105，調(diào)節(jié)腔體116內(nèi)的溫度。 當(dāng)溫度控制器120所顯示的溫度都達(dá)到所需要求時，即可打開激光光源，248nm激光經(jīng)有增 透膜的石英玻璃窗口 115后輻射Al2O3基ZnO半導(dǎo)體薄膜，實驗人員可以通過觀察窗112觀 察實驗進(jìn)展。 當(dāng)需要腔體116內(nèi)的氣氛純度較高時，可以經(jīng)過預(yù)留的分子泵接口 108連接分子 泵122，在機械泵117抽真空后繼續(xù)用分子泵122抽真空，并同時打開循環(huán)水冷卻系統(tǒng)123。
權(quán)利要求1.一種用于準(zhǔn)分子激光輻照的可調(diào)溫調(diào)壓氣氛裝置，其特征在于包括 一密閉腔體，腔體上設(shè)置有一進(jìn)氣口、一出氣口 ；進(jìn)氣口依次通過擋板閥、微調(diào)充氣閥、穩(wěn)壓閥與氣瓶管道相連，在連接管道上設(shè)置有壓 力表；進(jìn)氣口還依次通過擋板閥、隔斷放氣閥與機械泵管道連接，在連接管道上設(shè)置有真空 計；出氣口與放氣閥管道連接，在連接管道上設(shè)置有流量計；在腔體內(nèi)設(shè)置有樣品臺，樣品臺能夠從腔體側(cè)壁取出，在樣品臺內(nèi)設(shè)置有用于對樣品 臺進(jìn)行加熱的碘鎢燈，碘鎢燈與溫度控制器相連接，溫度控制器與控制箱相連接； 在腔體側(cè)壁上還設(shè)置有用于觀測樣品臺的觀察窗； 在腔體上還留有用于激光照射的窗口，該窗口與樣品臺在同一水平高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于準(zhǔn)分子激光輻照的可調(diào)溫調(diào)壓氣氛裝置，其特征在 于在腔體頂部留有用于外接分子泵的真空泵接口。
專利摘要本實用新型是一種用于準(zhǔn)分子激光輻照系統(tǒng)的可調(diào)溫調(diào)壓氣氛控制裝置，屬于激光與物質(zhì)相互作用的研究領(lǐng)域。一密閉腔體，腔體上設(shè)置有一進(jìn)氣口、一出氣口。進(jìn)氣口依次通過擋板閥、微調(diào)充氣閥、穩(wěn)壓閥與氣瓶管道相連，在連接管道上設(shè)置有壓力表；進(jìn)氣口還依次通過擋板閥、隔斷放氣閥與機械泵管道連接，在連接管道上設(shè)置有真空計。出氣口與放氣閥管道連接，在連接管道上設(shè)置有流量計。在腔體內(nèi)設(shè)置有樣品臺，樣品臺能夠從腔體側(cè)壁取出，在樣品臺內(nèi)設(shè)置有用于對樣品臺進(jìn)行加熱的碘鎢燈，碘鎢燈與溫度控制器相連接，溫度控制器與控制箱相連接。本實用新型可以實現(xiàn)激光輻照區(qū)域在不同溫度、不同壓強條件下氣體成分以及流速的穩(wěn)定控制。
文檔編號H01L21/428GK201904311SQ20102028657
公開日2011年7月20日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者曾勇, 蔣毅堅, 趙艷 申請人:北京工業(yè)大學(xué)