一种圆管外壁镀膜装置

1.本发明涉及薄膜制备技术领域，具体涉及一种圆管外壁镀膜装置。


背景技术：

2.薄膜材料有广泛的用途，从科研到生产，从工业行业到日常生活无处不见薄膜的身影。由于薄膜成分、形态和应用条件的千差万别，制备薄膜的方法也多种多样，目前广泛使用的薄膜制备方法有几十种之多，其中喷雾热解法就是常见的一种。这种方法本质上属于化学制膜方法，主要环节包括前驱体的雾化、前驱体气溶胶的输运、热分解成膜和尾气处置。由于这种方法原料可选择性大、设备结构简单、操作方便安全、二次污染轻微、生产效率高和综合成本低等优点，在科研和生产中使用规模都比较大。
3.喷雾热解法在平面衬底(薄膜附着的固体材料)上制膜时，通常都需要对衬底进行加热，以实现前驱体物料在近衬底表面热分解所需要的温度，加热方式主要是电加热(电阻丝、碘钨灯烘烤等)。如果是在圆管材料外壁上使用喷雾热解法来制膜，采用常规的电阻加热方式会存在一定的困难，特别是小管径圆管样品，其内部空间有限，加热元件很难布局。如果需要的样品的管径有变化，那么传统方式就更难有效发挥作用了。


技术实现要素：

4.针对目前存在的技术问题，本发明提供一种圆管外壁镀膜装置，采用了新的加热方式，可以方便实现不同外径和长度的样品管外壁镀膜的需求。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
6.一种圆管外壁镀膜装置，包括第一安装板，该第一安装板上滑动连接有第二安装板和样品管组件，所述第二安装板上滑动连接有第三安装板和第四安装板，所述第四安装板上设雾化源组件，所述第三安装板上设加热组件；
7.所述加热组件包括固定在所述第三安装板上的第一支架，所述第一支架上沿水平方向设加热管，所述加热管从外向内依次包括加热体外管、加热体内管、双螺旋硅碳棒和导气管，所述加热体外管、加热体内管、双螺旋硅碳棒和导气管同轴设置，所述导气管的一端与输入风机连通，其另一端连接气体喷嘴，所述双螺旋硅碳棒伸出所述加热体外管和所述加热体内管的一端设加热电极；所述气体喷嘴正对样品管组件的样品管，所述第三安装板在移动过程中能带动所述加热组件向远离或靠近所述样品管的方向移动，所述第四安装板在移动过程中能带动所述雾化源组件向远离或靠近所述样品管的方向移动，所述第二安装板的移动方向与所述样品管的轴心线相平行。
8.上述技术方案，使用时通过加热电极接通电源，进入导气管的气体获得来自双螺旋硅碳棒辐射的热量，利用加热后的气体对样品管进行加热，可获得较高的加热效率；同时第三安装板能带动加热组件向远离或靠近样品管的方向移动，以调整气体喷嘴与样品管之间的距离，第四安装板能带动所述雾化源组件向远离或靠近样品管的方向移动，以调整雾化源组件中的气溶胶喷嘴与样品管之间的距离，用来适应不同样品管管径的薄膜制备，且
第二安装板移动方向与所述样品管的轴心线相平行，以使雾化源组件与加热组件沿样品管长度方向移动，实现了在圆管外壁上无掩膜版辅助情况下的局部成膜。
9.优选的，所述导气管内设螺纹槽柱，该螺纹槽柱与所述导气管同轴设置。
10.如此设置，能够使进入导气管的气体最大可能的获得来自双螺旋硅碳棒辐射的热量，获得较高的加热效率。
11.优选的，在所述加热体外管和所述加热体内管之间、所述加热体内管和所述双螺旋硅碳棒之间均分布有c型垫环。
12.如此设置，通过设置c型垫环来保证结构的稳定和同轴性。
13.优选的，所述雾化源组件包括固定在所述第四安装板上的雾化罐，所述雾化罐的出口端连通气溶胶管的一端，所述气溶胶管的另一端连通气溶胶喷嘴，所述气溶胶喷嘴的入射方向与所述样品管的轴心线之间形成夹角。
14.优选的，所述气溶胶管包括竖直管段、水平管段和倾斜管段，所述竖直管段的下端与所述雾化罐的出口端连通，其上端与所述水平管段连通，所述水平管段的另一端与所述倾斜管段的下端连通，所述倾斜管段的上端连通所述气溶胶喷嘴；在所述水平管段上设有向下延伸的回流储液腔，该回流储液腔与所述水平管段的内腔连通。
15.如此设置，气溶胶具有与管道内部碰撞后凝结为液体的性质，因此设计了回流储液腔，用于收集上述凝结液体，避免重力作用下回流到雾化杯中造成污染。
16.优选的，所述样品管组件包括两组第二支架，两组所述第二支架之间的距离能够调节，在两组所述第二支架之间通过样品固定杆可转动地连接有所述样品管，所述样品固定杆由驱动电机进行驱动，且所述驱动电机与电机调速器电连接。
17.如此设置，两组第二支架之间的距离能够调节可以适应不同长度的样品管的镀膜要求，同时样品管的旋转方向和速度由样品管电机调速器来调节。
18.优选的，所述第一支架上还固定有隔热罩，所述加热管位于该隔热罩内。
19.优选的，还包括尾气收集组件，所述尾气收集组件包括位于所述样品管上方的尾气罩，该尾气罩通过尾气管道与抽排风机连通。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果：
21.(1)本方案采用了气体加热方式，利用高温气体实现样品管镀膜区域的制备温度，有别于常规的电加热方式，对待镀膜样品的适应性更强，这种加热方式可以方便的移植到平面样品镀膜的情况；
22.(2)本方案雾化源组件中的气溶胶喷嘴相对于样品管轴线方向可以纵向运动，，因此可以实现在圆管外壁上无掩膜版辅助情况下的局部成膜；
23.(3)本方案可以适应一定范围内不同长度和不同管径的样品管的外壁镀膜，具有较大的灵活性。
附图说明：
24.图1为本发明的结构示意图；
25.图2为图1去掉主机箱后的另一个角度的结构示意图；
26.图3为图1中的加热组件、尾气收集组件和样品管的装配示意图；
27.图4为图1中的加热管的剖视图。
具体实施方式
28.下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
31.如附图1-附图4所示的一种圆管外壁镀膜装置，包括主机箱8，主机箱1前面设计有操作面板11，其上具有设备运转需要的部分开关、旋钮和显示屏等，主机箱内部为各种完成控制所需要的电气部件。在主机箱8的一个侧面有与位于内部的步进电机输出轴相连的电机驱动轮和与之匹配的同步带，同步带与从动轮连接在一起传递动力。步进电机布局在主机箱8顶部，内部有必要的强度加强结构。
32.主机箱8上部设第一安装板1，该第一安装板1上滑动连接有第二安装板2和样品管组件，第二安装板2上滑动连接有第三安装板3和第四安装板4，以上滑动方式可以通过滑轨与滑块配合的方式实现，滑动方式属于非常常规的技术，以图中示出的为准，第四安装板4上设雾化源组件，第三安装板3上设加热组件。
33.所述样品管组件包括两组平行设置的第二支架12，两组第二支架12之间的距离能够调节，具体到本实施例中为其中一组第二支架12固定在第一安装板1上，另一组第二支架12通过滑轨与滑块配合的方式设置在第一安装板1上。在两组第二支架12之间通过样品固定杆61可转动地连接有样品管6，样品固定杆61通过轴承转动连接在两组第二支架12之间，样品管6连接在样品固定杆61上，样品固定杆61与样品管6接触的一端为锥形结构，以保证对样品管可靠对顶加持，样品固定杆61由驱动电机62进行驱动，且驱动电机62与电机调速器63电连接。两组第二支架12之间的距离能够调节可以适应不同长度的样品管的镀膜要求，同时样品管的旋转方向和速度由样品管电机调速器来调节。
34.从图3和图4可看出，加热组件包括固定在第三安装板3上的第一支架501，第一支架501上沿水平方向设加热管，加热管从外向内依次包括加热体外管51、加热体内管52、双螺旋硅碳棒53和导气管54，加热体外管51、加热体内管52、双螺旋硅碳棒53和导气管54同轴设置，导气管54的一端与输入风机50连通，其另一端连接气体喷嘴59，双螺旋硅碳棒53伸出加热体外管51和加热体内管52的一端设加热电极55，通过加热电极55接通电源，导气管54内设螺纹槽柱58，该螺纹槽柱58与导气管54同轴设置。为了保证结构的稳定和同轴性，在加热体外管51和所述加热体内管52之间、加热体内管52和双螺旋硅碳棒53均分布有c型垫环56。加热体外管51、c型垫环56、加热体内管52、导气管54、气体喷嘴59和螺纹槽柱58均为石英材质，保证高温条件下使用的可靠性。第一支架501上还固定有隔热罩500，加热管位于该
隔热罩500内。
35.隔热罩500上固定有尾气收集组件，所述尾气收集组件包括位于样品管6上方的尾气罩7，该尾气罩7通过尾气管道与抽排风机71连通，尾气管道和抽排风机固定在隔热罩500上。
36.所述雾化源组件包括固定在第四安装板4上的雾化罐41，雾化罐41的出口端连通气溶胶管42的一端，气溶胶管42的另一端连通气溶胶喷嘴43，气溶胶喷嘴43的入射方向与样品管6的轴心线之间形成夹角。
37.从图3可看出，气溶胶管42包括竖直管段、水平管段和倾斜管段，竖直管段的下端与雾化罐41的出口端连通，其上端与水平管段连通，水平管段的另一端与倾斜管段的下端连通，倾斜管段的上端连通气溶胶喷嘴43；在水平管段上设有向下延伸的回流储液腔44，该回流储液腔44与水平管段的内腔连通。设计回流储液腔44，用于收集气溶胶凝结后的凝结液体，避免重力作用下回流到雾化杯中造成污染。
38.所述气体喷嘴59正对的样品管6设置，第三安装板3在移动过程中能带动加热组件向远离或靠近样品管6的方向移动，以调整气体喷嘴与样品管之间的距离，第四安装板4在移动过程中能带动雾化源组件向远离或靠近样品管6的方向移动，以调整雾化源组件中的气溶胶喷嘴与样品管之间的距离，用来适应不同样品管管径的薄膜制备，第二安装板2的移动方向与样品管6的轴心线相平行，以使雾化源组件与加热组件沿样品管长度方向移动，实现了在圆管外壁上无掩膜版辅助情况下的局部成膜。
39.在实际制膜过程中，气体喷嘴59、气溶胶喷嘴43与样品管6的相互位置关系，样品管6旋转方向和旋转速度是核心工艺参数，需要根据不同的工况进行调节。
40.本方案设备可以适应一定范围内不同长度、管径的样品管的外壁镀膜，具有较大的灵活性；本方案设备采用了气体加热方式，利用高温气体实现样品管镀膜区域的制备温度，有别于常规的电加热方式，对待镀膜样品的适应性更强。这种加热方式可以方便的移植到平面样品镀膜的情况；由于样品管旋转的方向、速度可调，气溶胶喷嘴相对于样品管轴线方向可以纵向运动，且方向速度亦可调，因此本设备可以实现在圆管外壁上无掩膜版辅助情况下的局部成膜；本方案只显示布局了一套雾化源的情形，如果简单增加布局多套雾化源，则可以实现无间断连续多层膜的制备，更加贴近连续化生产的情况。
41.以上描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种圆管外壁镀膜装置，其特征在于：包括第一安装板(1)，该第一安装板(1)上滑动连接有第二安装板(2)和样品管组件，所述第二安装板(2)上滑动连接有第三安装板(3)和第四安装板(4)，所述第四安装板(4)上设雾化源组件，所述第三安装板(3)上设加热组件；所述加热组件包括固定在所述第三安装板(3)上的第一支架(501)，所述第一支架(501)上沿水平方向设加热管，所述加热管从外向内依次包括加热体外管(51)、加热体内管(52)、双螺旋硅碳棒(53)和导气管(54)，所述加热体外管(51)、加热体内管(52)、双螺旋硅碳棒(53)和导气管(54)同轴设置，所述导气管(54)的一端与输入风机(50)连通，其另一端连接气体喷嘴(59)，所述双螺旋硅碳棒(53)伸出所述加热体外管(51)和所述加热体内管(52)的一端设加热电极(55)；所述气体喷嘴(59)正对样品管组件的样品管(6)，所述第三安装板(3)在移动过程中能带动所述加热组件向远离或靠近所述样品管(6)的方向移动，所述第四安装板(4)在移动过程中能带动所述雾化源组件向远离或靠近所述样品管(6)的方向移动，所述第二安装板(2)的移动方向与所述样品管(6)的轴心线相平行。2.根据权利要求1所述的一种圆管外壁镀膜装置，其特征在于：所述导气管(54)内设螺纹槽柱(58)，该螺纹槽柱(58)与所述导气管(54)同轴设置。3.根据权利要求1所述的一种圆管外壁镀膜装置，其特征在于：在所述加热体外管(51)和所述加热体内管(52)之间、所述加热体内管(52)和所述双螺旋硅碳棒(53)之间均分布有c型垫环(56)。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种圆管外壁镀膜装置，其特征在于：所述雾化源组件包括固定在所述第四安装板(4)上的雾化罐(41)，所述雾化罐(41)的出口端连通气溶胶管(42)的一端，所述气溶胶管(42)的另一端连通气溶胶喷嘴(43)，所述气溶胶喷嘴(43)的入射方向与所述样品管(6)的轴心线之间形成夹角。5.根据权利要求4所述的一种圆管外壁镀膜装置，其特征在于：所述气溶胶管(42)包括竖直管段、水平管段和倾斜管段，所述竖直管段的下端与所述雾化罐(41)的出口端连通，其上端与所述水平管段连通，所述水平管段的另一端与所述倾斜管段的下端连通，所述倾斜管段的上端连通所述气溶胶喷嘴(43)；在所述水平管段上设有向下延伸的回流储液腔(44)，该回流储液腔(44)与所述水平管段的内腔连通。6.根据权利要求5所述的一种圆管外壁镀膜装置，其特征在于：所述样品管组件包括两组第二支架(12)，两组所述第二支架(12)之间的距离能够调节，在两组所述第二支架(12)之间通过样品固定杆(61)可转动地连接有所述样品管(6)，所述样品固定杆(61)由驱动电机(62)进行驱动，且所述驱动电机(62)与电机调速器(63)电连接。7.根据权利要求1所述的一种圆管外壁镀膜装置，其特征在于：所述第一支架(501)上还固定有隔热罩(500)，所述加热管位于该隔热罩(500)内。8.根据权利要求7所述的一种圆管外壁镀膜装置，其特征在于：还包括尾气收集组件，所述尾气收集组件包括位于所述样品管(6)上方的尾气罩(7)，该尾气罩(7)通过尾气管道与抽排风机(71)连通。

技术总结
本发明公开了一种圆管外壁镀膜装置，包括第一安装板，该第一安装板上滑动连接有第二安装板和样品管组件，第二安装板上滑动连接有第三安装板和第四安装板，第四安装板上设雾化源组件，第三安装板上设加热组件；加热组件包括第一支架，第一支架上设加热管，加热管从外向内依次包括加热体外管、加热体内管、双螺旋硅碳棒和导气管，导气管的一端与输入风机连通，其另一端连接气体喷嘴，气体喷嘴正对样品管组件的样品管，第二安装板的移动方向与所述样品管的轴心线相平行。本方案采用了气体加热方式，利用高温气体实现样品管镀膜区域的制备温度，对待镀膜样品的适应性更强。对待镀膜样品的适应性更强。对待镀膜样品的适应性更强。


技术研发人员：龚恒翔
受保护的技术使用者：重庆理工大学
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/20