多样品单通道自动切换进样系统及其进样方法
【专利摘要】本发明提供的一种多样品单通道自动切换进样系统，包括直线丝杠传动机构与行星齿轮式转动切换机构；一种使用上述多样品单通道自动切换进样系统的进样方法，包括利用直线丝杠传动机构中的推送杆，将行星齿轮式转动切换机构中的各种样品推送入工作区域。本发明结构简单、使用方便，能够实现多样品的单个有序进出切换，可实现多层沉积薄膜的一次性试验，无需多次打开实验设备，操作快速稳定，并有效的避免了污染的产生。
【专利说明】多样品单通道自动切换进样系统及其进样方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及材料研究设备技术领域，具体涉及一种多样品单通道自动切换进样系统及其进样方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]目前，随着材料研究技术的不断发展，对二维材料的研究贯穿着整个材料研究行业。现有技术中，更多的材料研究集中在了对固态和液态沉积源的多层沉积生长方向上。现有的沉积设备，由于多层沉积需要对沉积源进行切换，很多实验是在一层沉积完后再次更换沉积源和设备进行2-3次的沉积。由于被沉积物与沉积源需要打开设备后更换，无法避免污染，并且沉积需要反复的打开停止设备以用来更换样品，所以需要一种简化操作，在一次实验中可以实现切换样品的设备。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种操作方便，可实现多层沉积薄膜的一次性试验的多样品单通道自动切换进样系统及其进样方法。
[0007]本发明还提供一种使用上述多样品单通道自动切换进样系统的进样方法。
[0008]本发明的第一方面提供一种多样品单通道自动切换进样系统，包括机架，机架上安装有进样机构，切换机构及控制系统，
进样机构，设有推送杆；
切换机构，设有多组用于分别存放各种样品的物料舱室；
控制系统，控制推送杆推送各物料舱室的样品。
[0009]作为上述技术方案的进一步描述:
所述进样机构为直线丝杠传动机构。
[0010]作为上述技术方案的进一步描述:
所述切换机构为行星齿轮式转动切换机构。
[0011 ]作为上述技术方案的进一步描述:
所述进样机构包括左导轨台及右导轨台，左导轨台及右导轨台之间连接设有导轨及直线丝杠，导轨及直线丝杠上穿设有可沿其往复移动的滑动台，滑动台的一侧设有为其提供滑动动力的进样电机，直线丝杠上还平行设有内置温度传感器的推送杆，推送杆一端固定在滑动台上，另一端架设于右导轨台，并设有连接接口，滑动台与连接接口之间的推送杆密封套设在压缩波纹管中。
[0012]作为上述技术方案的进一步描述:
所述切换机构包括具有真空腔的舱室，舱室的两开口端分别盖设有前盖板及后盖板，舱室内密封设有行星齿轮机构，行星齿轮机构包括沿舱室直径方向隔设的齿轮固定盘，齿轮固定盘的中部设有传动主轴孔，传动主轴孔的周围沿圆周方向均布设有大行星轮孔，相邻的大行星轮孔之间设有小行星轮孔，传动主轴插设在传动主轴孔中，前盖板朝向舱室的面上，设有套设在传动主轴上的太阳轮，大行星轮及小行星轮通过轴承分别安装在大行星轮孔及小行星轮孔中，大行星轮与小行星轮啮合设置在太阳轮的周围，小行星轮与相邻的大行星轮相啮合，大行星轮孔中还穿设有物料舱室，物料舱室一端从大行星轮的中心孔穿过，另一端延伸至后盖板，后盖板上开设有出料口及放置口，各物料舱室可对接在出料口及放置口上，前盖板外设有切换电机、同步带及磁流体，传动主轴通过磁流体密封后与切换电机的输出轴通过同步带传动连接，前盖板上设有与进样机构的连接接口相接，并可与各物料舱室分别对应相通的推送接口。
[0013]作为上述技术方案的进一步描述:
所述样品放置在物料坩祸中，推送杆可与物料坩祸相连接。
[0014]本发明的第二方面提供一种使用上述多样品单通道自动切换进样系统的进样方法，包括以下步骤:
(I )、将各种样品分别对应放于各物料坩祸后，分别放入切换机构中的各物料舱室，推送杆位于切换机构的外部，物料坩祸与出料口错位；
(2)、行星齿轮机构运行，各物料舱室相对转动，推送其中一个物料舱室的物料坩祸对准一个出料口，推送杆连接该物料坩祸；
(3)、推送杆推动该物料坩祸进入工作区域；
(4)、推送杆带动该物料坩祸收回至其对应的物料舱室，推送杆脱离该物料坩祸；
(6 )、重复步骤(2 )-(5 )，依次完成对其它各物料舱室中物料坩祸的推送及收回。
[0015]本发明结构简单、使用方便，能够实现多样品的单个有序进出切换，可实现多层沉积薄膜的一次性试验，无需多次打开实验设备，操作快速稳定，并有效的避免了污染的产生。
[0016]所采用的行星齿轮式转动切换机构，能够有效保证在切换时，物料舱室始终处于水平状态，防止其中的样品倾翻，性能极为稳定;并且可兼容多个物料舱室，可实现多层沉积薄膜的一次性试验，完全满足多层沉积的实验要求。
[0017]
【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中进样机构的结构示意图；
图3、4、5为本发明中切换机构的结构示意图；
图6为本发明中行星齿轮机构的结构示意图。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]参见图1，本发明提供的一种多样品单通道自动切换进样系统，包括机架I，机架I上安装有进样机构2，切换机构3及控制系统， 进样机构2，设有推送杆；
切换机构3，设有多组用于分别存放各种样品的物料舱室；
控制系统，控制推送杆推送各物料舱室的样品。
[0021 ]使用时，切换机构3中的物料舱室通过动力机构带动，进行切换，推送杆能够依次将各物料舱室的样品送入试验设备中，无需更换沉积源和设备，在一次实验中可实现多层沉积。
[0022]本实施例中，
参见图2，进样机构2包括左导轨台201及右导轨台202，左导轨台201及右导轨台202之间连接设有导轨203及直线丝杠204，导轨203及直线丝杠204上穿设有可沿其往复移动的滑动台205，滑动台205的一侧设有为其提供滑动动力的进样电机206，直线丝杠204上还平行设有内置温度传感器的推送杆207，推送杆207—端固定在滑动台205上，另一端架设于右导轨台202，并设有连接接口 208，滑动台205与连接接口 208之间的推送杆207密封套设在压缩波纹管209中；
使用时，通过利用滑动台205在导轨203上的移动，使推送杆207从连接接口 208中伸出/回缩，实现对切换机构3中各样品的推拉抽送。
[0023]参见图3，切换机构3，包括具有真空腔的舱室301，舱室301的两开口端分别盖设有前盖板302及后盖板303，舱室301内密封设有行星齿轮机构304，参见图4，行星齿轮机构304包括沿舱室301直径方向隔设的齿轮固定盘305，齿轮固定盘305的中部设有传动主轴孔306，传动主轴孔306的周围沿圆周方向均布设有大行星轮孔307，相邻的大行星轮孔307之间设有小行星轮孔308，结合图5及图6，传动主轴309插设在传动主轴孔306中，前盖板302朝向舱室301的面上，设有套设在传动主轴309上的太阳轮310，大行星轮311及小行星轮319通过轴承分别安装在大行星轮孔307及小行星轮孔308中，大行星轮311与小行星轮319啮合设置在太阳轮310的周围，小行星轮319与相邻的大行星轮311相啮合，大行星轮孔307中还穿设有物料舱室312，物料舱室312—端从大行星轮311的中心孔穿过，另一端延伸至后盖板303，后盖板303上开设有出料口 313及取放口 314，各物料舱室312可对接在出料口 313及取放口 314上，结合图3，前盖板302外设有切换电机315、同步带316及磁流体317，传动主轴309通过磁流体317密封后与切换电机315的输出轴通过同步带316传动连接，前盖板302上设有与进样机构2的连接接口 208相接，并可与各物料舱室312分别对应相通的推送接口 318;
使用时，将前盖板302的推送接口 318对接进样机构2的连接接口 208，开启切换电机315(电机314可采用步进电机，输入固定的脉冲后转动固定的角度)带动传动主轴309转动，太阳轮310与小行星轮319正向自旋转，小行星轮319带动大行星轮311与大行星轮311中的物料舱室312形成反向自旋转，从而构成切换系统的运转，由于行星齿轮机构304的行星轮会由于该机构特有的传动机理使其无论转动任意角度其水平面会一直平行于水平线，导致内部样品的不会因为做圆周运动出现倾倒现象，在本实施例中，物料舱室312为四个，呈圆周状均匀布置，在每个物料舱室312旋转90°后便可与出料口 313对接;后盖板303上的出料口313与物料舱室312形成对接，可与高温管式炉等设备的炉管4(如图1所示)连接，取放口 314用来放置和拿出对应物料舱室312中的样品(样品可放置于坩祸中，将坩祸置于物料舱室312，可便于样品的取放)，取放口 314与出料口 313交替运行，作用相互替换，磁流体为行星齿轮机构304的转动提供了动态的转动密封，该设置完成了切换机构3的密封状态。
[0024]其整体的运行原理为:
进样机构2为一个直线推送机构，该进样机构带动一根内置温度传感器的推送杆207进入切换机构3内，进样机构2可设定任意位移点可将样品推送至炉内的任意位置，推送杆207在于样品(坩祸)连接后依靠自动化的控制程序可以推进样品(坩祸)以一定的速率移动至指定的位移位置并且在该位置的停留时间，也可进行缓慢的速度移动，进样机构2的温度传感器可实时监测物料的实时温度，切换机构3可以在任意时间点进行物料切换，该进样机构和切换机构的密封连接采用压缩波纹管209连接，用来实现真空和气氛环境的直线传动，在进样机构2进给拉出等动作时，压缩波纹管209可以实现动态密封，该推送杆207在进入切换机构3内部的物料舱室312后，通过行星齿轮机构304的转动与样品(坩祸)连接，整个切换机构3类似于左轮手枪换弹装置，进样机构2由进样电机206驱动推送杆207推送样品(坩祸)到指定位置，并且内部的温度传感器会探知该位置的温度，在指定沉积时间到达后，推送杆207拉出样品(坩祸)至切换机构3内部的物料舱室312，随后切换机构3通过旋转工位至下一个舱室重复上一步骤，实现物一次试验下的多重样品进给，该机构可兼容2-16舱室，可实现2-16层沉积薄膜的一次性试验，完全满足多层沉积的实验要求。以上的进样系统和切换机构为PLC自动化控制，输入各个样品的切换时间点，工作时间，工作位移点，便可进行自动化的类似于左轮手枪切换进样工作，实现了多样品在密封环境下的自动切换进给。
[0025]—种使用上述多样品单通道自动切换进样系统的进样方法，包括以下步骤:
(I )、将各种样品分别对应放于各物料坩祸后，分别放入切换机构3中的各物料舱室，推送杆位于切换机构3的外部，物料坩祸与出料口错位；
(2)、行星齿轮机构运行，各物料舱室相对转动，推送其中一个物料舱室的物料坩祸对准一个出料口 313，推送杆连接该物料坩祸；
(3)、推送杆推动该物料坩祸进入工作区域；
(4)、推送杆带动该物料坩祸收回至其对应的物料舱室，推送杆脱离该物料坩祸；
(6 )、重复步骤(2 )-(5 )，依次完成对其它各物料舱室中物料坩祸的推送及收回。
[0026]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种多样品单通道自动切换进样系统，其特征在于:包括机架，机架上安装有进样机构，切换机构及控制系统， 进样机构，设有推送杆； 切换机构，设有多组用于分别存放各种样品的物料舱室； 控制系统，控制推送杆推送各物料舱室的样品。2.根据权利要求1所述的多样品单通道自动切换进样系统，其特征在于:所述进样机构为直线丝杠传动机构。3.根据权利要求1所述的多样品单通道自动切换进样系统，其特征在于:所述切换机构为行星齿轮式转动切换机构。4.根据权利要求2所述的多样品单通道自动切换进样系统，其特征在于:所述进样机构包括左导轨台及右导轨台，左导轨台及右导轨台之间连接设有导轨及直线丝杠，导轨及直线丝杠上穿设有可沿其往复移动的滑动台，滑动台的一侧设有为其提供滑动动力的进样电机，直线丝杠上还平行设有内置温度传感器的推送杆，推送杆一端固定在滑动台上，另一端架设于右导轨台，并设有连接接口，滑动台与连接接口之间的推送杆密封套设在压缩波纹管中。5.根据权利要求3所述的多样品单通道自动切换进样系统，其特征在于:所述切换机构包括具有真空腔的舱室，舱室的两开口端分别盖设有前盖板及后盖板，舱室内密封设有行星齿轮机构，行星齿轮机构包括沿舱室直径方向隔设的齿轮固定盘，齿轮固定盘的中部设有传动主轴孔，传动主轴孔的周围沿圆周方向均布设有大行星轮孔，相邻的大行星轮孔之间设有小行星轮孔，传动主轴插设在传动主轴孔中，前盖板朝向舱室的面上，设有套设在传动主轴上的太阳轮，大行星轮及小行星轮通过轴承分别安装在大行星轮孔及小行星轮孔中，大行星轮与小行星轮啮合设置在太阳轮的周围，小行星轮与相邻的大行星轮相啮合，大行星轮孔中还穿设有物料舱室，物料舱室一端从大行星轮的中心孔穿过，另一端延伸至后盖板，后盖板上开设有出料口及放置口，各物料舱室可对接在出料口及放置口上，前盖板外设有切换电机、同步带及磁流体，传动主轴通过磁流体密封后与切换电机的输出轴通过同步带传动连接，前盖板上设有与进样机构的连接接口相接，并可与各物料舱室分别对应相通的推送接口。6.根据权利要求5中所述的多样品单通道自动切换进样系统，其特征在于:所述样品放置在物料坩祸中，推送杆可与物料坩祸相连接。7.—种使用如权利要求6所述的多样品单通道自动切换进样系统的进样方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)、将各种样品分别对应放于各物料坩祸后，分别放入切换机构中的各物料舱室，推送杆位于切换机构的外部，物料坩祸与出料口错位； (2)、行星齿轮机构运行，各物料舱室相对转动，推送其中一个物料舱室的物料坩祸对准一个出料口，推送杆连接该物料坩祸； (3)、推送杆推动该物料坩祸进入工作区域； (4)、推送杆带动该物料坩祸收回至其对应的物料舱室，推送杆脱离该物料坩祸； (6)、重复步骤(2)-(5)，依次完成对其它各物料舱室中物料坩祸的推送及收回。
【文档编号】G01N35/10GK105911303SQ201610396132
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】朱沫浥, 王伟, 邾根祥, 江晓平, 王卫
【申请人】合肥科晶材料技术有限公司