[发明专利]一种真空环境下面积扩展制备金属薄膜的装置及方法

权利要求书

1.一种真空环境下面积扩展制备金属薄膜的装置，其特征在于，包括真空炉，所述的真空炉内设有实验台，所述的实验台上方设有加压装置，所述的加压装置设有反射平面镜和聚光凸透镜，所述的实验台固定于机械手装置，所述的实验台表面设有高熔点金属圈，所述的高熔点金属圈为可面积扩展金属圈，所述的高熔点金属圈固定于机械手装置；所述的机械手装置包括X轴、Y轴和Z轴，所述的X轴、Y轴和Z轴为可滑动轴。

2.根据权利要求1所述的真空环境下面积扩展制备金属薄膜的装置，其特征在于，所述的实验台为可升降实验台，所述的高熔点金属圈固定于X轴和Y轴。

3.根据权利要求1所述的真空环境下面积扩展制备金属薄膜的装置，其特征在于，所述的机械手装置设有滑道，能够实现XYZ轴滑动，所述的X轴两端旋转连接部件与真空炉底座支架固定连接。

4.根据权利要求1所述的真空环境下面积扩展制备金属薄膜的装置，其特征在于，所述的装置内设有温度测定仪，所述的装置设有透光观察窗和支座。

5.采用权利要求1所述的真空环境下面积扩展制备金属薄膜的装置进行真空环境下面积扩展制备金属薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)向实验台上高熔点金属圈内放入金属块，调节聚光凸透镜控温，金属块完全融化后，控制加热温度保持在金属块熔点以上0.5℃-100℃；

(2)推动机械手装置Y轴沿X轴方向移动，以推动高熔点金属圈延伸段，实现高熔点金属圈拉伸，使金属薄膜直径按＜10mm/min的速度扩展，高熔点金属圈线拉伸速度＜31.4mm/min，并在拉伸过程中，通过Y轴和Z轴方向移动，保证金属液粘着在高熔点金属圈上，通过拉伸高熔点金属圈，扩大高熔点金属圈所围面积，带动金属液实现面积扩展，金属液中心的厚度逐渐减薄至目标尺寸；

(3)完成拉伸后，关闭光源，并移动实验台远离光源，冷却至室温，制得金属薄膜，所述的金属薄膜直径为10mm-100m，厚度为≥50nm。

6.根据权利要求5所述的真空环境下面积扩展制备金属薄膜的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，高熔点金属圈由金属丝交叉连接形成，所述的金属丝交叉连接后，包括有延伸段，所述的延伸段固定于机械手装置X轴和Y轴，具体的，所述的延伸段一端部弯折紧固于机械手装置Y轴，所述的延伸段另一端部紧固于机械手装置X轴，所述的延伸段中部间隙固定于机械手装置X轴，所述的间隙以能够实现高熔点金属圈顺利通过。

7.根据权利要求5所述的真空环境下面积扩展制备金属薄膜的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，高熔点金属圈交叉处设有矩形线圈，以保证在高熔点金属圈拉伸过程中实现完全水平方向拉伸，避免发生纵向错动。

8.根据权利要求5所述的真空环境下面积扩展制备金属薄膜的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，金属块材质为低熔点的铜、铝、锡、铋、镓、镁、锂、镍纯金属，或其组合形成的合金。

9.根据权利要求5所述的真空环境下面积扩展制备金属薄膜的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，高熔点金属圈为镍基高温合金、钴基合金、钨钼、铌或钽材质，所述的高熔点金属圈的熔点高于实验加热温度，所述的高熔点金属圈的金属丝直径范围在0.1~5mm。

10.根据权利要求5所述的真空环境下面积扩展制备金属薄膜的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，通过X轴和Y轴横向运动，实现实验台横向靠近和远离光源，通过Z轴纵向运动实现实验台纵向靠近和远离光源。