一种测量化学气相沉积炉原料蒸发量的装置和方法_2

文档序号:9838973阅读:来源:国知局
可实时显示的计量器相连接。
[0039]本发明对所述化学气相沉积炉没有特别限制,以本领域技术人员熟知的化学气相沉积炉即可。
[0040]在本实施例中,所述测量化学气相沉积炉的原料蒸发量的装置(测量装置)中浮力装置与化学气相沉积炉内的固体原料顶部接触,其作用在于随着温度的升高,固体原料变为液态,浮力装置得到初始位置;随着温度的继续升高,液态的原料被消耗,浮力装置的高度又会发生变化,从而能够实时得到炉内原料的消耗量,从而为后续更加准确地检测化学沉积过程中固体原料的消耗量。
[0041]在本实施例中,所述浮力装置与所述轴丝的一端相连接,其作用在于将浮力装置的变化进行计量;在其他实施例中,浮力装置也可以与轴丝的任意位置相连接,以能够准确体现浮力装置的变化为优选方案。
[0042]在本实施例中,所述浮力装置优选为中空圆柱体或中空球体,更优选为中空圆柱体,其作用在于浮在熔融状态的金属液面上,能够准确的随液态的原料的高度变化而变化位置;在其他实施例中,所述浮力装置的直径和形态没有特殊的要求,本领域技术人员可根据原料的密度、液体原料的体积计算得出满足上述要求的体积的浮力装置。
[0043]在本实施例中,所述浮力装置的材质优选为高纯石墨、C/C复合材料或石英,更优选为高纯石墨;在其他实施例中,所述浮力装置也可以为其他材质,以性能稳定,不与其他反应物发生反应,不会影响化学气相沉积终产品的品质为优选方案。
[0044]在本实施例中,所述轴丝为钼丝、铜丝或钨丝,其作用在于能够准确计量浮力装置的位置变化;在其他实施例中,所述轴丝也可以为其他材质,以热膨胀系数小、可耐高温、直径较小的金属丝为优选方案。
[0045]在本实施例中,所述轴丝的直径小于等于0.2_,其作用在于密度均匀的缠绕在所述卷绕装置上;在其他实施例中,所述轴丝的直径也可以进行其他选择,以能够密度均匀的缠绕在所述卷绕装置上为优选方案。
[0046]本发明所述轴丝的另一端与所述卷绕装置相连接,所述卷绕装置固定在化学气相沉积炉内的固体原料上方。
[0047]在本实施例中,所述卷绕装置优选固定在化学气相沉积炉内的固体原料上方,其作用在于能够准确的体现轴丝与浮力装置的变化关系;在其他实施例中,所述卷绕装置也可以固定在其他位置,以准确的体现轴丝与浮力装置的变化关系为优选方案。
[0048]在本实施例中,所述卷绕装置为轴芯或轴套,其作用在于能够方便轴丝准确的进行缠绕;在其他实施例中,所述卷绕装置也可以为其他形态,以方便轴丝准确缠绕为优选方案。
[0049]在本实施例中,所述卷绕装置的材质与轴丝相同,其作用在于高温条件下,能够与轴丝热膨胀相同;在其他实施例中,所述卷绕装置也可以为其他材质,以能够尽量减小热膨胀对准确测量的影响为优选方案。
[0050]本发明所述卷绕装置的轴心与所述可实时显示的计量器相连接。
[0051]在本实施例中,所述卷绕装置的轴心与所述可实时显示的计量器相连接,其作用在于计量过程中,所述卷绕装置上已有的轴丝减少的圈数,能够通过可实时显示的计量器进行计量;在其他实施例中,所述卷绕装置的其他位置也可以与所述可实时显示的计量器相连接,以能够准确的显示并计量轴丝的变化距离为优选方案。
[0052]在本实施例中,所述计量器优选为旋转编码器,其作用在于准确记录所述卷绕装置上已有的轴丝减少的圈数;在其他实施例中,所述计量器也可以为其他可实时显示的设备,以能够准确的显示并计量轴丝的变化距离为优选方案。
[0053]本发明提供了一种测量化学气相沉积炉的原料蒸发量的装置,能够实时监测和控制原料的蒸发量,具有较高的精确度。尤其是在高温、真空等密闭条件下,本发明采用轴丝式测量,减小了温度对部件热膨胀的影响,从而大大提高了测量精度,而且本发明采用的金属轴丝和轴芯等部件,在实际的使用过程中安全性较高,而且本发明的连接方式,在实际的使用过程中也不会影响化学气相沉积炉对高气密性的要求。
[0054]本发明还提供了一种测量化学气相沉积炉的原料蒸发量的方法,包括以下步骤:
[0055]A)将测量装置中的卷绕装置固定在化学气相沉积炉内的固体原料上方,浮力装置置于化学气相沉积炉内的固体原料顶部,并使轴丝垂直无曲张;
[0056]B)将所述固体原料全部熔化为液体原料时,所述测量装置测得初始计数;
[0057]C)将所述液体原料变为蒸汽的过程中,所述测量装置测得第二计数;
[0058]D)根据所述初始计数、第二计数、卷绕装置的周长与测定初始计数和第二计数的时间差,得到单位时间内的原料蒸发量。
[0059]本发明首先将测量装置中的卷绕装置固定在化学气相沉积炉内的固体原料上方,浮力装置置于化学气相沉积炉内的固体原料顶部,并使轴丝垂直无曲张;所述卷绕装置上优选缠绕有轴丝。本发明对上述步骤并未特别限制,本领域技术人员可以依据实际情况进行调整,以稳定测量初始状态为优选方案。
[0060]本发明随后将所述固体原料全部熔化为液体原料时,所述测量装置测得初始计数。本发明对所述固体原料没有特别限制,以本领域技术人员熟知的常规采用化学气相沉积法的金属原料即可,本发明优选为金属锌。
[0061]本发明再将所述液体原料变为蒸汽的过程中,所述测量装置测得第二计数。本发明对所述液体原料变为蒸汽的过程没有特别限制,可以为全部变为蒸汽也可以为部分变为蒸汽。本发明对所述第二计数也优选为统称,在本发明中,在上述液体原料变为蒸汽的过程中,所述测量装置可以实时测得多个计数。
[0062]本发明最后根据所述初始计数、第二计数、卷绕装置的周长与测定初始计数和第二计数的时间差,得到单位时间内的原料蒸发量。本发明上述步骤具体优选为先根据所述第二计数与初始计数的差值,再乘以卷绕装置的周长,得到所述液体原料变为蒸汽的过程中轴丝的卷绕长度;再根据轴丝的卷绕长度和盛放所述液体原料的器具的横截面积,得到变为蒸汽的液体的体积;最后根据测定的初始计数和第二计数的时间差、所述变为蒸汽的液体的体积以及所述液体原料的密度,得到单位时间内原料蒸发量。
[0063]更具体示例可以为在高温真空的状态下,金属由固体变化为液态,当金属开始蒸发的时候,浮球位于金属液面的A位置,经过一段时间后,浮球下降至液面的B位置,此段时间内对应的编码器显示数值为C,轴丝绕在轴套上一圈的距离为L,从而计算出浮球下降的距离为C*L,再通过金属的密度和坩祸的面积,即可计算出单位时间内原料蒸发量,即金属的蒸发速率。
[0064]本发明提供的方法采用测量装置对化学气相沉积炉的原料蒸发量进行测定,通过测定液体蒸发过程中的液面下降的位移,得到原料的蒸发量。本发明提供的方法采用的测量组件,其浮力装置和卷绕装置设置在原料的顶部,能够实时反映原料的液面的变换;采用热膨胀系数更小的轴丝和轴芯,以及相应的连接方式得到的检测结果更加准确,能够实时反映原料的变换,从而精确的控制反应过程中原料的比例,提高产品的性能。
[0065]本发明还提供了一种上述任意一项技术方案所述的装置或上述任意一项技术方案所述的方法在计算固体蒸发量中的应用。所述固体蒸发量优选具体为,在密闭容器、高温和真空中的一种或多种情况下的固体蒸发量,更优选为在密闭容器、高温和真空中的固体蒸发量。所述需要计算固体蒸发量的设备为化学
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