一种在腔体外控制阴极移动的等离子体电弧炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及等离子体电弧炉，特别提供一种可在腔体外控制在腔体产生等离子体状态下的金属阴极在二维方向移动的等离子体电弧炉。
【背景技术】
[0002]等离子体电弧炉是制备纳米颗粒的核心设备，通过阴极与阳极在氩气、氮气、氢气、乙醇气体条件下，将气体电离产生气体等离子体，等离子体产生的高温使阳极金属熔化，恪化的阳极被蒸发形成金属气体，这些金属气体在电弧炉水冷内壁上凝结成纳米颗粒，并聚集制备得到各种类型的金属纳米颗粒。在制备过程中，阴极需要与蒸发的阳极中心对准，当阳极不断熔化蒸发时，阳极形状发生变化，导致阴极与阳极间距离不断变化，等离子体电弧也不断改变位置与形状，为保证电弧在阳极靶材的正中心，使阳极稳定蒸发，需要在制备过程中移动阴极。由于在制备纳米颗粒过程中，电弧炉工作腔体中存在反应气体，不能打开腔体移动阴极，因此，在不破坏腔体中气氛的情况下，必须在腔体外原位移动腔体内的阴极，且移动的范围较大，每移动一个位置后，必须保证阴极在此位置能稳定不动。
[0003]本实用新型在不破坏腔体中气氛的情况下，通过移动平台在电弧炉腔体外原位调节阴极在腔体中的位置，保证阴极原位实时的对准阳极中心，从而保证蒸发的长时间稳定进行，得到高产量的纳米颗粒样品。
【实用新型内容】
[0004]为解决上述问题，本实用新型提供了一种可在腔体外控制阴极移动的等离子体电弧炉，该电弧炉在现有常规等离子体电弧炉基础上加设移动平台，采用该移动平台可以在腔体外控制阴极在腔体内二维方向自由、定量移动，且每个移动位置可固定，从而保证阴极在制备纳米颗粒时始终位于蒸发阳极的正中间。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]—种在腔体外控制阴极移动的等离子体电弧炉，其特征在于:所述等离子体电弧炉上设有阴极样品移动平台10，该移动平台包括水冷紫铜枪杆2、阴极枪绝缘套3、真空波纹管4、Z轴驱动器5、阴极安装法兰6、X轴驱动器7、固定底座8 ;
[0007]其中，X轴驱动器7安装在固定底座8上，且可以沿X轴方向水平位移，Z轴驱动器5垂直安装于X轴驱动器7上，且可以沿Z轴方向竖直位移，Z轴驱动器5和X轴驱动器7分别通过各自的运动调节钮9控制其位移；
[0008]真空波纹管4的一端与Z轴驱动器5密封连接，另一端通过阴极安装法兰6与等离子体电弧炉的炉壁相连；水冷紫铜枪杆2的一端与电焊机相连，另一端穿过真空波纹管4以及等离子体电弧炉炉壁进入等离子体电弧炉腔体内，且在端头处设有阴极夹头，用来固定阴极针I <1轴驱动器5可带动水冷紫铜枪杆2上下运动，X轴驱动器7可带动Z轴驱动器5沿水冷紫铜枪杆2的轴向运动；阴极枪绝缘套3套于水冷紫铜枪杆2上，且一端紧靠等离子体电弧炉内壁，用于保证阴极针I不与炉内壁接触。
[0009]本实用新型所述等离子体电弧炉，其特征在于a轴驱动器5包括螺杆、螺母、运动调节钮9和固定支架，运动调节钮9设于螺杆一端，可带动螺杆转动；螺母套在螺杆上，并与真空波纹管4固定连接，螺杆转动带动螺母上下运动；固定支架用于连接Z轴驱动器5和X轴驱动器7，并支撑Z轴驱动器5使其保持垂直于X轴驱动器7。
[0010]采用本实用新型所述离子体电弧炉，可以保证在不破坏腔体中气氛的情况下，阴极在腔体内原位可调，从而保证阴极位于蒸发阳极的正中间。
【附图说明】
[0011]图1阴极样品移动平台结构示意图(其中1.阴极；2.水冷紫铜枪杆；3.阴极枪绝缘套；4.真空波纹管；5.Z轴驱动器；6.阴极安装法兰；7.X轴驱动器；8.固定底座；9.运动调节钮)。
[0012]图2等离子体电弧炉整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
[0014]如图1、2所示，本实用新型所述等离子体电弧炉上设有阴极样品移动平台10，该移动平台包括水冷紫铜枪杆2、阴极枪绝缘套3、真空波纹管4、Z轴驱动器5、阴极安装法兰
6、X轴驱动器7和固定底座8 ;
[0015]其中，X轴驱动器7安装在固定底座8上，且可以沿X轴方向水平位移，Z轴驱动器5垂直安装于X轴驱动器7上，且可以沿Z轴方向竖直位移，Z轴驱动器5和X轴驱动器7分别通过各自的运动调节钮9控制其位移；
[0016]离子体电弧炉炉壁上设有通孔，真空波纹管4的一端与Z轴驱动器5密封连接，另一端通过阴极安装法兰6与等离子体电弧炉炉壁上的通孔密封连接；水冷紫铜枪杆2的一端与电焊机相连，另一端穿过真空波纹管4以及等离子体电弧炉炉壁上的通孔进入等离子体电弧炉腔体内，且在端头处设有阴极夹头，用来固定阴极针I 2轴驱动器5可带动水冷紫铜枪杆2上下运动，调节Z轴驱动器5的运动调节钮9，可改变阴极与阳极间的垂直间距，X轴驱动器7可带动Z轴驱动器5沿水冷紫铜枪杆2的轴向运动，以保证腔体内阴极在X方向的自由移动；阴极枪绝缘套3套于水冷紫铜枪杆2上，且一端紧靠等离子体电弧炉内壁，用于保证阴极针I不与炉内壁接触。
[0017]Z轴驱动器5包括螺杆、螺母、运动调节钮9和固定支架，运动调节钮9设于螺杆一端，可带动螺杆转动；螺母套在螺杆上，并与真空波纹管4固定连接，螺杆转动带动螺母上下运动；固定支架用于连接Z轴驱动器5和X轴驱动器7，并支撑Z轴驱动器5使其保持垂直于X轴驱动器7。
[0018]其中，X轴驱动器的移动范围为:0cm?1cm ;Z轴驱动器的移动范围为:0cm?5cm ；
[0019]实施例2
[0020]用阴极夹头夹紧阴极针1，在等离子体电弧炉腔体达到真空状态后，引入反应气氛，通过在阴极与阳极间施加电压，使反应气体产生等离子体，高温等离子体使阳极熔化蒸发，随着阳极的不断熔化蒸发，导致其形状不断变化，调节腔体外与阴极连接的阴极样品移动平台10，可原位在腔体外调节腔体内阴极在X方向与Z方向自由移动，保证将阴极对准阳极中心，当对准中心后，阴极样品移动平台10可使腔体内阴极保持稳定不动。
[0021]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种在腔体外控制阴极移动的等离子体电弧炉，其特征在于:所述等离子体电弧炉上设有阴极样品移动平台(10)，该移动平台包括水冷紫铜枪杆(2)、阴极枪绝缘套(3)、真空波纹管(4)、Z轴驱动器(5)、阴极安装法兰(6)、X轴驱动器(7)、固定底座⑶； 其中，X轴驱动器(7)安装在固定底座(8)上，且可以沿X轴方向水平位移，Z轴驱动器(5)垂直安装于X轴驱动器(7)上，且可以沿Z轴方向竖直位移，Z轴驱动器(5)和X轴驱动器(7)分别通过各自的运动调节钮(9)控制其位移； 真空波纹管(4)的一端与Z轴驱动器(5)密封连接，另一端通过阴极安装法兰(6)与等离子体电弧炉的炉壁相连；水冷紫铜枪杆(2)的一端与电焊机相连，另一端穿过真空波纹管(4)以及等离子体电弧炉炉壁进入等离子体电弧炉腔体内，且在端头处设有阴极夹头，用来固定阴极针(I) 2轴驱动器(5)可带动水冷紫铜枪杆(2)上下运动，X轴驱动器(7)可带动Z轴驱动器(5)沿水冷紫铜枪杆(2)的轴向运动；阴极枪绝缘套(3)套于水冷紫铜枪杆(2)上，且一端紧靠等离子体电弧炉内壁，用于保证阴极针(I)不与炉内壁接触。2.按照权利要求1所述等离子体电弧炉，其特征在于:Z轴驱动器(5)包括螺杆、螺母、运动调节钮(9)和固定支架，运动调节钮(9)设于螺杆一端，可带动螺杆转动；螺母套在螺杆上，并与真空波纹管(4)固定连接，螺杆转动带动螺母上下运动；固定支架用于连接Z轴驱动器(5)和X轴驱动器(7)，并支撑Z轴驱动器(5)使其保持垂直于X轴驱动器(7)。
【专利摘要】本实用新型提供了一种在腔体外控制阴极移动的等离子体电弧炉，该电弧炉设有移动平台，该移动平台包括水冷紫铜枪杆、阴极枪绝缘套、真空波纹管、Z轴驱动器、阴极安装法兰、X轴驱动器、固定底座；其中X轴驱动器安装在固定底座上，Z轴驱动器垂直安装于X轴驱动器上，固定底座固定在等离子体电弧炉的外壁上；真空波纹管的一端与Z轴驱动器密封连接，另一端通过阴极安装法兰与等离子体电弧炉的炉壁相连；水冷紫铜枪杆的一端与电焊机相连，另一端穿过真空波纹管以及等离子体电弧炉炉壁进入等离子体电弧炉腔体内，且在端头处设有阴极夹头；阴极枪绝缘套套于水冷紫铜枪杆上，且一端紧靠等离子体电弧炉内壁，用于保证阴极针不与炉内壁接触。
【IPC分类】B22F9/06
【公开号】CN204724853
【申请号】CN201520384061
【发明人】马嵩, 冯昊阳, 耿殿禹, 刘伟, 颜晨晖, 魏锋, 张志东
【申请人】中国科学院金属研究所
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月4日