可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟的制作方法

本实用新型涉及一种电阻式加热器具，特别是涉及一种电阻加热式蒸发舟，应用于热蒸发技术和热蒸发器具技术领域。

背景技术：

蒸发舟的形状不一，形态各异，但归根结底主要是由两部分构成。如图1所示为一个典型的蒸发舟示意图，主要由一个中间下凹的深槽及加热时与外接电源相连接的电极组成。使用时将蒸发料装入凹槽中，然后将电极固定在加热电源的电极固定端即可。由于制作蒸发舟的材料一般都使用耐高温且电阻较大的金属材料，如钨、钽、钼等，所以通入一定的电流后蒸发舟会大量的发热，当达到所蒸发材料所需的蒸发温度时，就会将蒸发料蒸发出去沉积到指定基板上。

传统的热蒸发舟一般都是用模具压制而成，凹槽与电极是同种材料且为一体的。因为利用蒸发舟蒸发材料主要是靠凹槽部分的发热从而使蒸发料熔化达到蒸发的目的，而传统的蒸发舟的缺点就是由于电极与凹槽部分是同种材料且为一体，所以当电流顺着电极流到凹槽部分时，有一部分电能在电极处就会产生消耗，最明显直观的就是实际应用中电极会发红发热，从而造成能源的浪费。另外，我们在利用多源共蒸发技术制备REBCO超导薄膜的过程中，最开始蒸发金属单质钡所使用的蒸发舟材料为金属钽。金属钽的价格为4000元左右人民币每千克，目前购买一个如图2所示尺寸的蒸发舟价格在1500元—2000元左右人民币，比较昂贵。金属钼也是一种熔点较高的金属，价格大约为200元左右每千克，而如图2同样尺寸的一个金属钼蒸发舟价格就相对便宜得多，大约在200元—300元左右人民币。但是，与钽相比金属钼在高温下电阻要小得多，达到所需要的蒸发速率时，全钼的蒸发舟所需要的电能较全钽的蒸发舟所需要的电能更多。其次就是，电极发热与蒸发舟凹槽部分发热加在一起会对真空腔体的内的其他不耐高温器件造成影响，甚至损坏。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本实用新型的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟，能实现在使用蒸发舟蒸发材料的过程中，减小电能在电极处消耗过大造成的能源浪费，具有低成本和电极可拆卸循环使用的优点。

为达到上述实用新型创造目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟，包括蒸发舟凹槽和蒸发舟电极，采用较蒸发舟凹槽材料价格便宜、熔点高且高温下电阻相对小的金属制成蒸发舟电极形状组件，采用较蒸发舟电极材料熔点高且高温下电阻相对大的金属制成蒸发舟凹槽形状组件，采用金属材料制成压片，采用压片将蒸发舟凹槽和蒸发舟电极进行可拆卸式的连接，为蒸发舟凹槽配套安装可拆卸式的多孔蒸发舟盖子。

优选利用固定螺丝，通过螺纹连接结构，对蒸发舟凹槽、压片和蒸发舟电极进行可拆卸式连接组装。

作为本发明优选的技术方案，在上述蒸发舟凹槽与蒸发舟电极的连接处，使用压片将蒸发舟凹槽与蒸发舟电极压紧后，将固定螺丝穿过蒸发舟凹槽、压片和蒸发舟电极预先制作的并排通孔，进行螺纹拧紧连接固定，组装成整体式热蒸发舟。

优选蒸发舟电极材料厚度要大于蒸发舟凹槽材料壁厚度。

优选蒸发舟电极材料厚度不低于0.5毫米。

优选蒸发舟凹槽材料壁厚度不大于1.0毫米。

优选多孔蒸发舟盖子的小孔直径不低于1.0毫米。

作为本发明优选的技术方案，蒸发舟电极通过多片重叠，通过滑槽连接或者螺纹连接结构，使组合式的蒸发舟电极形成的整体式电极长度可调。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：

1.本实用新型可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟结构简单，使用方便，较传统的同种材料一体式蒸发舟可有效减小电能的消耗及制作成本，蒸发舟破损不能继续使用后只需更换蒸发舟凹槽即可且操作简便，尤其电极可循环多次使用，节约资源减少不必要的浪费；

2.本实用新型可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟的电极与凹槽处采用螺丝及压片固定，当凹槽破损后方便拆卸更换，且电极不易损坏可多次循环使用。

附图说明

图1是传统的热蒸发舟结构示意图

图2是本实用新型实施例一可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟外部尺寸图。

图3是本实用新型实施例一可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图2和图3，一种可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟，包括蒸发舟凹槽2和蒸发舟电极1，采用较蒸发舟凹槽2材料价格便宜、熔点高且高温下电阻相对小的金属制成蒸发舟电极1形状组件，采用较蒸发舟电极1材料熔点高且高温下电阻相对大的金属制成蒸发舟凹槽2形状组件，采用金属材料制成压片3，采用压片3将蒸发舟凹槽2和蒸发舟电极1进行可拆卸式的连接，为蒸发舟凹槽2配套安装可拆卸式的多孔蒸发舟盖子5。

在本实施例中，参见图2和图3，利用固定螺丝4，通过螺纹连接结构，对蒸发舟凹槽2、压片3和蒸发舟电极1进行可拆卸式连接组装。

在本实施例中，参见图2和图3，在蒸发舟凹槽2与蒸发舟电极1的连接处，使用压片3 将蒸发舟凹槽2与蒸发舟电极1压紧后，将固定螺丝4穿过蒸发舟凹槽2、压片3和蒸发舟电极1预先制作的并排通孔，进行螺纹拧紧连接固定，组装成整体式热蒸发舟。

在本实施例中，参见图2和图3，蒸发舟电极1材料厚度要大于蒸发舟凹槽2材料壁厚度。蒸发舟电极1材料厚度为0.5毫米。蒸发舟凹槽2材料壁厚度为0.1毫米。多孔蒸发舟盖子5的小孔6直径为1.0毫米。

本实施例蒸发舟电极1材料纯度高、较蒸发舟凹槽2材料价格便宜、熔点高，且高温下电阻相对小，蒸发舟凹槽2材料纯度高、熔点高、且高温下电阻相对蒸发舟电极1材料大，制成的压片4材料与蒸发舟电极1同种材料，固定螺丝4的材料也与蒸发舟电极1同种材料，多孔蒸发舟盖子5采用纯度高、熔点高金属制成。蒸发舟电极1在高温环境下的电阻远小于蒸发舟凹槽2的电阻，可以有效避免电极的发热造成能源浪费。蒸发舟凹槽2与蒸发舟电极 1连接处使用压片3压紧后，每一端都并排打两个一定尺寸的孔，然后用尺寸相当的固定螺丝4拧紧固定。采用此种方法固定蒸发舟电极1与蒸发舟凹槽2连接处，可在凹槽部分出现破损时将固定螺丝4拧松取下破损的凹槽2并换上一个新的即可，方便快捷且电极不易破损可循环多次使用，节约能源减少浪费。采用压片3压紧蒸发舟电极1与蒸发舟凹槽2连接处，由于压片3的作用可以增大接触面积减少由于弱连接导致的电阻从而降低不必要的能量损失。本实施例采用钽制蒸发舟凹槽2与传统利用模具压制而成不同，是采用的折纸方法制作，更加简便且尺寸不受限制。

在本实施例中，参见图2和图3，在利用多源共蒸发技术制备REBCO超导薄膜的过程中，传统操作规程一般对金属单质钡进行加热蒸发最开始是使用的全钽的热蒸发舟，若尺寸如图 2所示。可以看到，电极比较长，这样就会导致大量的电能在电极处产生消耗。由于电极与蒸发舟凹槽一起发热，导致真空腔体温度过高，造成了速率探测器件的损坏。而且，这样尺寸的一个全钽蒸发舟价格也不菲，大约在1500～2000元左右人民币。而本实施例采用价格低廉且在高温环境下电阻远小于钽电阻的金属钼来作为蒸发舟的电极，这样不但可以减少电能的浪费，还可以降低成本循环利用并对真空腔体内的其他器件进行保护。本发明蒸发舟制作简单，与同种材料制做的一体式蒸发舟相比更加节能即蒸发同样数量的蒸发料所需的电能更少。

在本实施例中，参见图2和图3，下面就以本实施例所使用的钽钼两种金属结合制作的此种实用新型蒸发舟为例，其具体制作过程如下：

a.根据需要，选择一块厚0.1毫米的高纯钽板，使用折纸的方法折出一个如图2所示尺寸的蒸发舟凹槽2部分，并留出电极焊接端；

b.选择一块厚度0.5毫米的高纯钼板裁出如图2所示的蒸发舟电极1的尺寸；

c.选择与蒸发舟电极1同样厚度的钼板，或者可不一样，可压紧电极连接处不变形即可，裁出图2所示尺寸的蒸发舟电极1与蒸发舟凹槽2连接处钼压片3；

d.将钼压片3在蒸发舟电极1与蒸发舟凹槽2连接处压紧增大连接处的接触面积，在每一端打两个直径3毫米左右孔洞，然后将对应尺寸的图2所示钼螺丝拧紧固定，即可得到一个本实施例蒸发舟。

在实际应用中，进行了对比实验测试：本实施例蒸发舟与同尺寸的全钽蒸发舟相比，在蒸发同样的15g金属钡时，达到钡的蒸发点所需要的电流远小于全钽的蒸发舟。本实施例所需电流大约为100安培，而全钽的蒸发舟所需要的电流大约为150安培，蒸发舟电极1材料为钽且蒸发舟凹槽2材料为钼的蒸发舟所需电流180安培左右，节能效果十分显著，且价格成本较全钽的蒸发舟大大降低。

在使用本实施例蒸发舟时，首先将蒸发舟电极1两端固定在电源的电极固定处，然后将蒸发料钡加入到蒸发舟凹槽2内；然后将蒸发舟盖子5盖上，关闭真空腔体门并抽真空，待真空达到蒸发所需要求时，即可打开电源，让电流流过蒸发舟。缓慢增加电流，当速率探测器显示达到所需的蒸发速率时即可完成蒸发。由于钡蒸发温度大概为800℃左右，所以此时钽的电阻远远大于钼的电阻，这样就会让大部分电流在凹槽部分发热，有效避免电极发热对电能的消耗。本实施例蒸发舟与传统的全钽或者全钼的蒸发舟相比，本实施例这种钽钼结合的蒸发舟对真空腔体不会产生过高的温度来影响其他器件。蒸发结束，待冷却完成后即可取出蒸发舟。多次蒸发后，蒸发舟凹槽2处会出现破损等问题，这时可以将电极与凹槽连接处的钼固定螺丝4拧松，取下破损的蒸发舟凹槽2，换上一个新的钽制蒸发舟凹槽2即可。操作简便，十分实用，达到了预期的效果。

在本实施例中，参见图2和图3，可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟包括：纯度高、熔点高且高温下电阻大的金属所制成的蒸发舟凹槽2；较蒸发舟凹槽2的材料价格便宜、熔点高且高温下电阻要小的金属所制成的蒸发舟电极1；与蒸发舟电极1同种材料的设置于蒸发舟电极1与蒸发舟凹槽2连接处固定螺丝4、压片3及纯度高耐高温金属制成的带有均匀小孔6的蒸发舟盖子5组成。如图3所示，蒸发舟电极1材料厚度较凹槽处材料厚度要厚，设计蒸发舟电极1材料厚度大于凹槽部分材料厚度时，根据公式R＝ρl/s可知，在其他条件一定的情况下，材料厚度增加导致横截面积增加从而减小电阻，达到减小点能在蒸发舟电极1处的消耗；蒸发舟凹槽2部分材料厚较蒸发舟电极1处材料厚度要薄，蒸发舟凹槽 2部分采用折纸方法制作成一个长方体状，与蒸发舟电极1连接处使用压片3压紧，并打两个并排孔，利用固定螺丝4进行固定连接。最后就是一个多孔蒸发舟盖子5，其上的小孔6 直径为1毫米。本实施例提供一种更加实用、成本低廉的蒸发舟，对于降低能耗和节约成本是十分有必要的。由于蒸发舟凹槽2涉及到与蒸发料直接接触以及加热的效率等问题，所以蒸发舟凹槽2处的材料尽量选择比较稳定、高温下电阻较大且熔点高的金属，而蒸发舟电极 1处的发热是所不需要的，故将蒸发舟电极1处金属换成如钼一样的便宜、高温下电阻相对较小且耐高温的材料。特别的是，在所需要的蒸发金属钡800℃左右的温度环境下，钽的电阻大约是钼的两倍，所以将钽和钼结合起来设计一种二金属结合的蒸发舟具有重要意义。当然，选择电阻小、耐高温且价格便宜金属作为蒸发舟电极1，耐高温电阻大的金属作为蒸发舟凹槽2也都是可行的。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟的蒸发舟电极1通过多片重叠，通过滑槽连接或者螺纹连接结构，使组合式的蒸发舟电极1形成的整体式电极长度可调，满足对电极长度有要求的使用场合，满足多种需求。

使用本实施例蒸发舟时，将蒸发舟电极1固定在电源电极连接处，将蒸发料加入蒸发舟凹槽2内，盖上多孔蒸发舟盖子5即可。关闭真空腔体的门进行抽真空，当真空度达到所需的目标即可给蒸发舟通入电流进行蒸发。多次蒸发后，蒸发舟凹槽2部分出现破损时可以将凹槽与电极连接处的固定螺丝4取下，重新换上一个新的蒸发舟凹槽2并压紧压片，拧紧固定螺丝4即可。相对比传统的一体式蒸发舟，本实施例可拆卸的方式可以大大的减少材料的浪费，可循环多次使用，是一种理想的设计方案。

总之，本发明上述本实施例提供一种经济高效的可拆卸式二金属结合热蒸发舟，能应用于真空镀膜领域中使用的加热器具。传统的一体式如全钽的热蒸发舟不但价格昂贵且电能在电极处会产生大量不必要的消耗。本发明上述实施例结合了诸如钽这一类在高温下电阻相对大、熔点高与诸如钼这一类价格便宜、熔点高且高温下电阻相对较小的金属特点，将前者用作蒸发舟凹槽部分的材料，后者用作电极处材料二者结合起来制成了二金属结合可拆卸式的蒸发舟。此种蒸发舟的优点是，成本低，且由于材料在高温下的电阻属性及电极材料厚度略大于凹槽材料的厚度等原因，可以减少电能在电极处的不必要损失。电极与凹槽处采用螺丝及压片固定，当凹槽破损后方便拆卸更换，且电极不易损坏可多次循环使用。

上面结合附图对本实用新型实施例进行了说明，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的实用新型创造的目的做出多种变化，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本实用新型的实用新型目的，只要不背离本实用新型可拆卸式的不同材料组件结合型的热蒸发舟的技术原理和实用新型构思，都属于本实用新型的保护范围。