[发明专利]脉冲激光镀膜装置

说明书

本发明提供了一种脉冲激光镀膜装置，包括：激光器(1)、光路系统(2)、镀膜腔体(3)；所述激光器(1)产生脉冲激光光束(21)；所述光路系统(2)将脉冲激光光束(21)引入镀膜腔体(3)内部，使得靶材(341)表面上形成羽辉(211)，来将靶材(341)的材料溅射到基带(336)上形成超导层。本发明能够提高脉冲激光镀膜的质、量以及设备的使用。

本申请是以下原申请的分案申请：

--原申请的申请日：2017年12月27日

--原申请的申请号：201711451135.X

--原申请的发明创造名称：脉冲激光镀膜装置

技术领域

本发明涉及超导材料技术领域，更具体地，涉及脉冲激光镀膜装置，尤其是涉及一种第二代高温超导带材超导层的制作装置。

背景技术

1911年荷兰莱顿大学的卡末林·昂纳斯教授在实验室首次发现超导现象以来，超导材料及其应用一直是当代科学技术最活跃的前沿研究领域之一。在过去的十几年间，以超导为主的超导电力设备的研究飞速发展，在超导储能、超导电机、超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导磁悬浮、核磁共振等领域取得显著成果。

相对于低温超导材料而言，高温超导材料的冷却媒介由成本较高的液氦变为了成本较低的液氮，因此在高温超导材料发现之后，人们就致力于实现高温超导电性的应用。

目前进入商业化的高温超导带材分为铋系和钇系。铋系超导体即第一代超导材料，也称BSCCO超导体；钇系超导体即第二代超导材料，也称YBCO或ReBCO超导体。

以BSCCO为材料的第一代超导带材，采用银包套生产工艺，具有较高的超导转变温度(Tc～110K)。特别是其层状的晶体结构导致的片状晶体很容易在应力的作用下沿铜－氧面方向滑移。所以，利用把铋－2223先驱粉装入银管加工的方法(PIT法)，经过拉拔和轧制加工，就能得到很好的织构。另外，在铋－2223相成相热处理时，伴随产生的微量液相能够很好地弥合冷加工过程中产生的微裂纹，从而在很大程度上克服了弱连接的影响。正由于这两个基本特性，使人们通过控制先驱粉末、加工工艺及热处理技术，成功地制备出了高性能长带。

但是铋系超导材料不可逆场Hirr低，材料的Jc(B)特性在77K和0.1T以上的外磁场下性能将有严重的退化。虽经过种种努力，如引入有效钉扎中心等，但迄今为止铋系带材能不能有效的在77K高磁场下运用，这也严重影制约了铋系带材的应用范围。

以ReBCO(Re为稀土元素)为材料的第二代超导带材，也被称为涂层导体，因其具有相比铋系带材更强的载流能力、更高的磁场性能和更低的材料成本，在医疗、军事、能源等众多领域具备更广更佳的应用前景。

作为第二代高温超导的材料，YBCO晶体具有典型的缺氧钙钛矿结构，其b轴点阵常数略大于a轴，c轴的点阵常数约为a或b轴的3倍，晶格常数分别为正交相的YBCO晶格具有超导特性。通常认为正交相的YBCO是由四方相畸变而来的，其在结构上是不稳定的。但可以通过控制工艺条件来控制YBCO晶体由四方相到正交相的转变。

YBCO的生长模式中，最常见的是延a轴生长和c轴生长两种模式。因为YBCO薄膜延a轴和b轴的晶格常数相近，因此YBCO薄膜的沿a轴或者b轴生长，统称为沿a轴生长，即YBCO薄膜的a轴或者b轴垂直于基底生长。YBCO薄膜延c轴生长，统称为沿c轴生长，即YBCO薄膜的c轴垂直于基底生长。当YBCO薄膜沿a轴生长时，会形成单轴织构，容易引入大角度晶界，不利于电流在a-b面内传输；当YBCO薄膜沿c轴生长时，形成了双轴织构，YBCO会有较高的Jc，因此一般希望YBCO薄膜沿c轴方向双轴织构生长。