[实用新型]用于气相沉积法的硫进气量控制装置

说明书

本实用新型公开了一种用于气相沉积法的硫进气量控制装置，包括加热仓体、进出气机构、加热机构、检测机构和升降机构，加热仓体由外向内依次为密封外壳、保温夹层和抗腐蚀隔板，所述密封外壳为不锈钢制成的空心长方体，进出气机构固定在加热仓体的左右两侧，加热机构、检测机构和升降机构均固定在加热仓体内部。本装置结构简单、设计合理，利用PLC和传感器配合，实现对加热机构和进出气机构的自动调整，精准控制进入气相沉积法反应区域的硫粉的温度和流量，具有极强的实际应用价值。

技术领域

本实用新型涉及化学反应装置技术领域，具体涉及一种用于气相沉积法的硫进气量控制装置。

背景技术

二维过渡族金属二硫化物 MS₂（M = Mo，W，Nb， Ta，Ti，Re）因其独特的电学、磁学、光学、热学、力学、界面等特性，在催化、锂电池、储氢析氢、光电、半导体等领域有着广泛的应用前景，因而引起国内外研究者的广泛关注。高质量、产业化制备单层MS₂还面临着巨大的困难。现有的制备方法主要有：机械剥离法、水热法和化学气相沉积法。机械剥离是常用的二维材料制备方法，但是此方法无法精准控制薄膜层数和大小，制备效率不高。水热法要在液相中进行，这不可避免地在材料制备过程中会改变MS₂薄层的晶格结构或引进外部缺陷。化学气相沉积法制备单层MS₂具有层数可控、薄膜质量高等优点，因而成为研究热点。

目前使用化学气相沉积法合成MS₂大多使用硫粉与前驱体加热升华为气体在基底上反应生成MS₂的过程，其中硫粉与前驱体加热温度不同，需要分开加热，前驱体加热在化学气相沉积管式炉中，而硫粉加热在外部使用加热带加热，温度控制不准确，并且不能控制进入反应硫的量，会造成合成出的MS₂尺寸较小，层数不可控等情况。因此急需设计一款能够准确控温，并且可以控制流量的装置，使参与气相沉积法反应的硫的量和温度可以精确控制。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于气相沉积法的硫进气量控制装置，其结构简单、设计合理，利用PLC和传感器的配合，实现对硫气体流量和加热仓内温度的精密控制，既节省反应成本，也能实现对试验条件的精确控制。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

用于气相沉积法的硫进气量控制装置，包括加热仓体、进出气机构、加热机构、检测机构和升降机构，所述加热仓体由外向内依次为密封外壳、保温夹层和抗腐蚀隔板，所述密封外壳为不锈钢制成的空心长方体，进出气机构固定在加热仓体的左右两侧，加热机构、检测机构和升降机构均固定在加热仓体内部。

所述进出气机构包括位于加热仓体右侧的进气管和位于加热仓体左侧的出气管，进气管和出气管均沿气体流动方向横向设置，加热仓体的左右两侧各开有一个与进气管和出气管尺寸匹配的通孔，进气管和出气管均穿过通孔并插入加热仓体内部。

所述进气管和出气管处各固定有一个用来控制流量的电动球阀，两个电动球阀均固定在进气管和出气管位于加热仓体外部的部分，便于对加热仓体内部的进气量和出气量控制。

所述进气管和出气管均为内径为21mm、外径为25mm的石英管。

所述加热机构为镍铬电热丝，镍铬电热丝整体呈连续S型、固定在加热仓体内部顶端，镍铬电热丝加热范围广，且其结构稳定，耐腐蚀性强，使用寿命长，适合用于提高腔体中的温度。

所述检测机构包括气体浓度检测器和温度传感器，气体浓度检测器和温度传感器均设有相同的两个，分别固定在加热仓体内壁左右两侧，实时监测加热仓体内硫的浓度和仓体内的温度，每种传感器设置两个能保证测量数值更为精确。

所述升降机构为电动升降台，固定在加热仓体内部底面上侧、且居中放置，电动升降台顶面还放置有用于盛放硫粉的刚玉舟，利用电动升降台能在加热过程中将硫粉置于加热仓体中间位置，使硫粉整体受热均匀，提高加热效率。