一种等离子体辅助感应加热法制备石墨烯的装置

本技术涉及石墨烯制备领域，尤其是涉及等离子体辅助感应加热法制备石墨烯的装置。

背景技术：

1、气相沉积法是制备石墨烯的常用方法之一，制备时通常需要配合真空环境。因而常规的利用气相沉积法制备石墨烯的装置需要采用真空机制造真空的环境。

2、相关技术中的一种用于制备石墨烯的装置，制备出的石墨烯直接沉积在工件表面，制备和沉积过程中利用两组抽真空装置抽真空，其中一组抽真空装置用于维持沉积腔体内的真空度，利用气流带动石墨烯沉积在工件的表面。沉积腔内通过等离子体中的ar离子在电场作用下轰击工件，对工件进行等离子体清洗，同时也对工件进行预热。清洗后，启动固定在工作腔内的感应线圈，使工件表面迅速加热，通入反应气体（一般为烃类气体）后即在等离子体和加热的共同作用下，使反应气体产生化学反应，制备石墨烯材料，另一组抽真空装置在沉积腔内形成压差，在工件上形成负偏压的吸引，使石墨烯沉积在工件表面。

3、由于沉积腔内的真空度与负偏压吸引所需要的真空度不同，使用时需要分别启动两组抽真空装置，不仅操作复杂整个制备石墨烯的装置体积大。

技术实现思路

1、为了改善结构复杂、体积大的问题，本技术提供一种等离子体辅助感应加热法制备石墨烯的装置。

2、本技术提供的一种等离子体辅助感应加热法制备石墨烯的装置采用如下的技术方案：

3、一种等离子体辅助感应加热法制备石墨烯的装置，包括沉积腔、真空发生机构、加热机构、等离子体发生机构和工件夹持机构，所述真空发生机构与所述沉积腔连通，所述工件夹持机构设于所述沉积腔的内壁用于夹持工件，所述加热机构设于所述沉积腔的内壁用于加热工件，所述等离子发生机构与所述沉积腔连通；

4、所述真空发生机构的抽气口与沉积腔通过管道连通，所述沉积腔上设有第一出气通道和第二出气通道，所述第一出气通道和第二出气通道所述第一出气通道置于所述工件夹持机构的上方，所述第二出气通道置于所述工件夹持机构的下方；

5、所述第一出气通道与所述第二出气通道与所述管道连通，所述管道上设有调节阀，所述调节阀调节所述第一出气通道与所述第二出气通道的开度，所述第一出气通道的开度减少时所述第二出气通道的开度增大。

6、通过采用上述方案，石墨烯制备过程与石墨烯沉积过程中所需的不同的真空度通过调节阀进行调节，不需要使用两组独立的真空发生机构进行调节，一方面调节更加简单，另一方面简化了整个装置的结构，使整个装置的体积缩小。

7、可选的，所述调节阀包括三通壳体，所述三通壳体上开设第一进气孔、第二进气孔和出气孔，所述三通壳体内设有空心球，所述空心球在抵接在所述三通壳体的内壁上并在所述三通壳体内转动，所述空心球的外壁上开设第一混合孔、第二混合孔、第一单进孔、第二单进孔和单出孔，所述空心球的外壁上设有拨动轴，所述拨动轴的远离空心球的一端穿出所述三通壳体；

8、所述空心球顺时针转动时所述第一进气孔依次与第一单出孔和第一混合孔连通，所述空心球逆时针转动时所述第二进气孔依次与第二混合孔和第二单出孔连通且所述第二混合孔与所述第二进气孔连通时所述第一进气孔与所述第一混合孔连通。

9、通过采用上述技术方案，当空心球被顺时针拧到极限为止时第一单出孔被打开使得第一出气通道或第二出气通道择一与真空发生机构连通，实现抽真空的操作，反之相同，从而实现利用同一台真空发生机构在石墨烯制备与沉积过程中提供不同的真空度，一方面调节更加简单，另一方面简化了整个装置的结构，使整个装置的体积缩小。

10、可选的，所述工件夹持机构包括底板、传动组件和夹持组件，所述传动组件设于所述底板上，所述夹持组件与所述传动组件啮合，所述传动组件驱动所述夹持组件抵接在工件的侧壁上。

11、通过多采用上述技术方案，工件放置在夹持机构上时工件的自重带动传动组件，利用传动组件驱动夹持组件抵接在工件的侧壁上，即工件自重越大夹持的越牢固，在石墨烯沉积过程中减少工件移动的可能，沉积效果更好。

12、可选的，所述传动组件包括传动齿轮、左传动齿条、右传动齿条和下传动杆齿条；

13、所述底板内设有空腔，所述空腔的左侧壁上开设左伸出孔，所述空腔的右侧壁上开设右伸出孔，所述空腔的底部开设下伸出孔；

14、所述左传动齿条的一端由所述左伸出孔伸入所述空腔内并与所述传动齿轮啮合，所述右传动齿条的一端由所述右伸出孔伸入所述空腔内并与所述传动齿轮啮合，所述下传动齿条的一端由所述下伸出孔伸入所述空腔内与所述传动齿轮啮合；

15、所述下传动齿条上下移动时带动所述左传动齿条和所述右传动齿条相互靠近或相互远离。

16、通过采用上述技术方案，工件放置在夹持组件上时左传动齿条与右传动齿条相互靠近，从而使得夹持组件抵接在工件的侧壁，并且工件的自重越大，抵接的力度越大，从而使得工件在沉积过程中减少工件移动的可能，沉积效果更好。

17、可选的，所述夹持组件包括左夹爪、右夹爪和下夹爪，所述左夹爪固定在所述左传动齿条伸出空腔的一端，所述右夹爪固定在所述右传动齿条伸出空腔的一端，所述下夹爪固定在所述下传动齿条伸出空腔的一端，工件放置于所述下夹爪上，所述左夹爪和所述右夹爪抵接在工件的侧壁上。

18、通过采用上述技术方案，工件放置于所述下夹爪上，带动左夹爪和右夹爪抵接在工件的侧壁上。工件的自重越大，给下夹爪的压力越大，从而推动左夹爪和右夹爪抵接在工件的侧壁上抵接的越发紧密。

19、可选的，所述加热机构包括加热导体和电源，所述加热导体固定在所述沉积腔内并绕设于所述工件夹持机构周围，电源固定在沉积腔的外壁上并与加热导体通过导线电连接，所述导线从所述沉积腔的底部穿出所述沉积腔。

20、通过采用上述技术方案，加热导体绕设于工件夹持机构周围，工件夹持机构可以使用耐火的非金属材料制作，在加热导体内通入交流电，利用感应磁场进行加热，加热速度快。

21、可选的，所述等离子发生机构包括微波发生器和耦合腔，所述耦合腔与沉积腔连通，所述耦合腔的外壁上设有与所述耦合腔连通的进气孔，所述进气孔与氩气源连通向所述耦合腔内通入氩气。

22、通过采用上述技术方案，微波发生器发射微波，通过耦合腔进行波形转换，使耦合腔内的氩气变成等离子体并喷射到沉积腔内作用在工件上对工件表面进行清洁。

23、可选的，所述沉积腔的外壁上设有伸缩杆，所述伸缩杆上设有固定板，所述微波发生器固定在固定板上。

24、通过采用上述技术方案，微波发生器的位置可以通过伸缩杆调整位置，适应不同的工况。

25、可选的，所述固定板上开设螺栓孔，所述微波发生器通过固定螺栓固定在所述固定板上。

26、通过采用上述技术方案，微波发生器可拆卸的固定，更加方便更换。

27、可选的，所述微波发生器的外壳上设有固定孔，所述固定螺栓的端部插入所述固定孔内；

28、所述固定孔包括插孔和挂孔，所述插孔和所述挂孔分别设于所述微波发生器的外壳上，所述挂孔设于所述插孔的上方且与插孔连通，所述插孔的孔径大于固定螺栓的端部直径，所述挂孔的直径大于所述固定螺栓的螺柱直径小于所述固定螺栓的端部直径。

29、通过采用上述技术方案，微波发生器直接挂载在伸缩杆上，更加方便拆卸更换，而固定孔下大上小，插入后由于微波发生器的自重，螺栓在挂孔内，需要拆卸时需要上推超声波发生器，因而在整个工作过程中微波发生器能够更加稳固。

30、综上所述，本技术包括以下至少一种有益效果：

31、1、石墨烯制备过程与石墨烯沉积过程中所需的不同的真空度通过调节阀进行调节，不需要使用两组独立的真空发生机构进行调节，一方面调节更加简单，另一方面简化了整个装置的结构，使整个装置的体积缩小；

32、2、工件放置在夹持组件上时左传动齿条与右传动齿条相互靠近，从而使得夹持组件抵接在工件的侧壁，并且工件的自重越大，抵接的力度越大，从而使得工件在沉积过程中减少工件移动的可能，沉积效果更好。