[实用新型]多功能组合式纳米材料发生装置

说明书

本实用新型属于纳米技术中的发生装置，具体涉及纳米材料发生装置。

在物质的等离子体状态下，由于等离子体的高温特性，粒子具有很高的活化能，粒子之间发生化学反应的几率比常规化学反应大很多，并能进行常规状态下无法发生的化学反应，这样就能获得非常独特的效果。同时，当高能等离子体撞击物体表面时，经常导致物体表面微观构形发生很大变化，由此也能产生特定的结构和性质。

现有的生成纳米材料的方法主要有等离子体化学和等离子体物理的方法，即等离子体化学气相沉积CVD或等离子体物理气相沉积PVD。

本实用新型的目的在于提供一种既能实现等离子体化学反应，也能实现等离子体物理变化的纳米材料发生装置。

为实现本实用新型的目的，发明人提出如下技术方案：多功能组合式纳米材料发生装置包括支架与钟罩组成的真空容器，监控装置，真空容器外设粒子束发生器，真空容器内设样品台、靶台，真空容器壁设粒子束入射窗口及观察窗口，样品台与靶台之间或样品台与真空容器壁之间设电场，样品台与靶台之间设约束磁场。

本装置能很容易地将金属材料等离子体化，并能形成等离子体态的金属与气体等离子体单独、交替或混合撞击样件的情况，结果是在样件表面生成单一或复合纳米材料膜。

图1多功能组合式纳米材料发生装置结构示意图

图2约束磁场结构示意图

实施例

如图1所示，支架1与上设钟罩2组成真空容器，钟罩2外设粒子束发生器3。真空容器设至少两个进气装置即进气阀18。钟罩2内设样品台4、靶台5，靶台5设靶6。钟罩壁2-1设粒子束入射口7，它为透明窗口。样品台4与靶台5均为导体并分别接直流电源。样品台4、靶台5设在导轨10、11上，可旋转移动。样品台4与靶台5之间设约束磁场8。监控装置包括温度计15，朗缪尔探针16，法拉第筒探测器17，压强控制器等。支架1上设有冷阱20，并接泵。钟罩壁2-1上设门14。

如图2所示，约束磁场8为圆筒式线圈磁场，它包括圆筒8-1，圆筒外缠绕两种线圈，一种为磁场线圈8-2，另一种为偏转磁场线圈8-3，圆筒8-1内壁附着保护层8-4。

外来高能粒子束，可采用激光束，以一定角度从钟罩2外射到固体靶6上，引出靶材料等离子体，旋转移动式靶台为高能粒子提供一个理想入射角和打击点。

圆筒式线圈产生的磁场作用为：引导、约束和控制高温等离子体。圆筒式线圈内壁可安保护层8-4，以防被烧毁。

旋转移动式样品台4可让样品与产生的等离子体有一个合适的距离及被轰击的角度。

样品台4和靶台5的移动、旋转由旋转移动控制系统控制。

多个进气阀18可以同时向真空容器内输入多种不同气体。

冷阱20的使用可以提高真空容器内的真空度。

朗缪尔探针16和法拉第筒探测器17为测量电子温度和等离体密度。

自动压强控制器的作用为：当发生真空变化时，控制器可自动反馈控制阀门送气量的大小，以达到稳定压强的目的。

转换开关控制阳极设置，可以将靶台设为阳极，也可以将钟罩壁设为阳极，并接地，样品台总为阴极，也就是样品台4与靶台5之间或样品台4与钟罩壁2-1之间设电场，即加负高压。由于强电场的电势作用，使得等离子体中的正离子加速，轰击样品。

当钟罩壁为阳极时，钟罩壁根据需要进行冷却，可采用水冷。

整个装置设计思路为：高能粒子束引发，磁场控制，电场加速。