一种电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜的装置的制作方法

本发明涉及石墨烯晶体薄膜制备技术领域，特别是涉及一种电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜的装置。

背景技术：

石墨烯粉体、石墨烯晶体薄膜是目前得到行业领域公认的两种石墨烯。当前，石墨烯粉体的生产装置和工艺技术日趋成熟，但是石墨烯晶体薄膜的制备技术尚处于实验室阶段。与石墨烯粉体相比，石墨烯晶体薄膜在各行业领域应用的优越性更加明显。在航空航天领域，基于石墨烯晶体薄膜的导线可以代替金属导线，或者按照导线布局直接在聚酰亚胺基底的复合材料上制备出来，可以减轻飞行器结构重量，有效提高飞行器整体性能。石墨烯晶体薄膜还可以制成储能装置，以其储能量高、充电速度快、重量轻、寿命长、无污染等优越性，可替代传统的铅酸电池、锂电池，可为电池、电动车等产业发展带来新的变革。而在日常生活中，石墨烯晶体薄膜可以制成可穿戴衣物。

目前，石墨烯晶体薄膜的制备主要有化学气相沉积法、外沿生长法、剥离法等，上述几种方法均无法适应大规模批量化生产需求。近年来，国内外一些研究机构开始采用电子束辐照、激光扫描方法制备石墨烯晶体薄膜，但是仍不能满足规模化高品质石墨烯晶体薄膜制备的需求。其中，采用电子束辐照技术制备石墨烯晶体薄膜时，虽然能够控制石墨烯的宽度和层数，但束斑直径小于50nm，辐照时间需要10s～120s，生产效率太低，无法适应大规模批量化生产需求；采用激光扫描技术制备石墨烯晶体薄膜时，通常在大气环境下进行，激光扫描碳聚合物薄膜的过程中，产生的碳粉，容易污染周围环境，且产生石墨烯晶体薄膜质量易受到气体杂质的影响，导致质量难以大幅提高。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜的装置，可以大规模批量化制备石墨烯晶体薄膜，同时提高制备石墨烯晶体薄膜的质量。

一种电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜的装置，包括真空室及设于所述真空室顶部的电子枪，所述真空室的内部设有工作台，所述工作台上设有绝缘板，所述绝缘板上设有金属基板，所述金属基板上设有碳聚合物薄膜；

所述碳聚合物薄膜外侧至所述真空室内侧顶部的电子束流输出口的区域笼罩有碳粉吸附罩，所述碳粉吸附罩包括内层和外层，所述内层和外层之间设有多个绝缘陶瓷块，所述内层接地，所述外层与第一直流电源电性连接，以使所述内层和外层之间形成第一吸附静电场，该第一吸附静电场用于吸附所述电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜过程中产生的碳粉。

进一步地，所述碳粉吸附罩由无磁金属材料制成，且结构尺寸由所述碳聚合物薄膜外侧至所述真空室内侧顶部的电子束流输出口处逐渐减小。

进一步地，所述内层与外层上分别均匀密布1～3mm的第一吸附孔，所述内层与外层上的第一吸附孔错位分布。

进一步地，所述电子枪包括壳体，所述壳体的内部从上到下依次同轴安装有阴极、栅极、绝缘子、阳极、阳极固定盘、聚焦线圈、扫描线圈、线圈固定盘和碳粉吸附栅；

所述栅极安装在所述绝缘子上，所述阴极通过灯丝座固定在所述栅极上；

所述阳极固定盘上方至所述壳体顶部之间的腔体设置第一真空泵接口，所述第一真空泵接口连接第一真空泵组；

所述聚焦线圈、扫描线圈安装在所述线圈固定盘上，且安装于所述阳极固定盘的下端，所述碳粉吸附栅安装于所述线圈固定盘的下端；

所述碳粉吸附栅下方至所述壳体底部之间的腔体设置第二真空泵接口，所述第二真空泵接口连接第二真空泵组。

进一步地，所述碳粉吸附栅包括正电栅网和接地栅网，所述正电栅网位于所述接地栅网的上方，且两者之间通过陶瓷套环连接，所述正电栅网、接地栅网和陶瓷套环之间形成连通的束流通道；

所述正电栅网与第二直流电源电性连接，所述接地栅网连接所述壳体接地，以使所述正电栅网和接地栅网之间形成第二吸附静电场，该第二吸附静电场用于吸附带负电且飘逸至所述碳粉吸附栅与壳体底部之间的碳粉。

进一步地，所述束流通道的直径为40～60mm，所述正电栅网的尺寸小于所述接地栅网的尺寸，所述正电栅网与接地栅网之间间距为3～5mm；

所述正电栅网与接地栅网上分别均匀设置1mm的第二吸附孔，所述正电栅网与接地栅网上的第二吸附孔错位分布。

进一步地，所述扫描线圈依序与扫描驱动电路、工控机电性连接，并组成电子束扫描系统；

所述扫描线圈包括x向扫描线圈和y向扫描线圈，所述x向扫描线圈通过x向扫描驱动电路与所述工控机中的波形发生卡电性连接，所述y向扫描线圈通过y向扫描驱动电路与所述工控机中的波形发生卡电性连接。

进一步地，所述阴极两端通过高压电缆与高压电源中的灯丝加热电源电性连接，所述栅极通过高压电缆与高压电源中的栅极电源电性连接；

所述聚焦线圈通过聚焦驱动电路与所述工控机电性连接；

所述金属基板通过电流传感器接地，且所述电流传感器与所述金属基板之间电性连接有成形质量采样电路，所述成形质量采样电路的另一端与所述工控机电性连接，所述工控机还与plc系统电性连接。

进一步地，所述工作台为x-y工作台，所述碳粉吸附罩内部安装有红外ccd系统，所述红外ccd系统与所述真空室外的显示器电性连接。

进一步地，所述工作台为x工作台，所述工作台上设有平台工装，所述平台工装的两侧分别安装原料安装转轴和成品安装转轴；

所述绝缘板安装在所述平台工装上，所述碳聚合物薄膜一端安装在所述原料安装转轴，另一端紧贴所述金属基板并由所述成品安装转轴进行卷绕。

综上，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)在真空室内电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜区域安装了碳粉吸附罩，可以最大限度吸附加工过程产生的碳粉，可以有效防止加工过程产生的碳粉对真空泵组、真空室的污染，提高设备的使用寿命；

(2)在电子枪的阴极、栅极、阳极组成的束源段设置了第一真空泵组，并在电子枪束流输出口附近设置了第二真空泵组和碳粉吸附栅，可以有效防止在电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜过程中产生的碳粉对电子枪束源段及其它位置的污染，减少放电现象发生，保证加工过程稳定进行；

(3)可通过调节工作电压、束流大小、扫描频率、聚焦电流等参数，调整电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜的石墨烯层数、单次扫描制备石墨烯晶体宽度、碳聚合物基底厚度等，满足不同用途需求；

(4)可以在工作区域内进行任意图案扫描制备石墨烯晶体薄膜，也可以成卷制备石墨烯晶体薄膜，既能满足实验室科研工作需求，又能满足大规模批量化生产需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一实施例中一种电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜装置的结构示意图。

图2是图1中电子枪的结构示意图。

图3(a)是图1中碳粉吸附罩的轴侧图。

图3(b)是图1中碳粉吸附罩的局部剖面图。

图4(a)是图1中碳粉吸附栅的俯视图。

图4(b)是图1中碳粉吸附栅的剖面图。

图5是图1中电子束扫描系统的示意图。

图6是本发明另一实施例中一种电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜装置的结构示意图。

图中：1-电子枪；101-阴极；102-栅极；103-绝缘子；104-阳极；105-第一真空泵接口；106-聚焦线圈；107-扫描线圈；107a-x向扫描线圈；107b-y向扫描线圈；108-碳粉吸附栅；1081-正电栅网；1082-接地栅网；1083-陶瓷套环；1084-束流通道；109-第二真空泵接口；110-阳极固定盘；111-线圈固定盘；112-第一真空泵组；113-第二真空泵组；114-电子束；2-高压电源；3-工控机；301-波形发生卡；4-真空室；401-第三真空泵组；5-x-y工作台；6-绝缘板；7-金属基板；8-碳聚合物薄膜；9-碳粉吸附罩；901-内层罩；902-外层罩；903-陶瓷绝缘块a；904-陶瓷绝缘块b；905-陶瓷绝缘块c；906-陶瓷绝缘块d；10-电流传感器；11-plc系统；12-成形质量采样电路；13-扫描驱动电路；13a-x向扫描驱动电路；13b-y向扫描驱动电路；14-聚焦驱动电路；15-原料安装转轴；16-成品安装转轴；17-x工作台；18-平板工装；19-高压电缆；20-第一直流电源；21-第二直流电源；22-红外ccd系统；221-显示器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参阅图1至图5，本发明提供了一种电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜的装置，包括真空室4及设于所述真空室4顶部的电子枪1，所述真空室4的内部设有工作台，所述工作台上设有绝缘板6，所述绝缘板6上设有金属基板7，所述金属基板7上设有碳聚合物薄膜8；

所述碳聚合物薄膜8外侧至所述真空室4内侧顶部的电子束流输出口的区域笼罩有碳粉吸附罩9，所述碳粉吸附罩9包括内层901和外层902，所述内层901和外层902之间设有多个绝缘陶瓷块，所述内层901接地，所述外层902与第一直流电源20电性连接，以使所述内层901和外层902之间形成第一吸附静电场，该第一吸附静电场用于吸附所述电子枪1在电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜过程中产生的碳粉。

需要明确的是，本发明中，所述第一直流电源为+24v，所述电子枪1输出的电子束114透过所述碳粉吸附罩打在所述碳聚合物薄膜8上，且在所述电子枪1的内部磁场的作用下按照预定轨迹进行扫描图案，以制备石墨烯晶体薄膜。

请参阅图3(a)和图3(b)，所述碳粉吸附罩9由无磁金属材料制成，且结构尺寸由所述碳聚合物薄膜8外侧至所述真空室4内侧顶部的电子束流输出口处逐渐减小。

具体的，本实施例中，所述碳粉吸附罩9为四棱锥结构，所述内层901和外层902之间设有陶瓷绝缘块a903、陶瓷绝缘块b904、陶瓷绝缘块c905、陶瓷绝缘块d906。可以理解的，在其它实施例中，所述碳粉吸附罩9还可以为其它棱锥结构或圆锥结构，但要确保其底部包围所述碳聚合物薄膜8。

在本发明一优选实施方式中，所述内层901与外层902上分别均匀密布1～3mm的第一吸附孔，所述内层901与外层902上的第一吸附孔错位分布，以便于具有更好的吸附效果。

请参阅图2，所述电子枪1包括壳体，所述壳体的内部从上到下依次同轴安装有阴极101、栅极102、绝缘子103、阳极104、阳极固定盘110、聚焦线圈106、扫描线圈107、线圈固定盘111和碳粉吸附栅108；

所述栅极102安装在所述绝缘子103上，所述阴极101通过灯丝座固定在所述栅极102上；

所述阳极固定盘110上方至所述壳体顶部之间的腔体设置第一真空泵接口105，所述第一真空泵接口105连接第一真空泵组112，以保证所述阴极101、栅极102、阳极104组成的束源激发空间的真空度；

所述聚焦线圈106、扫描线圈107安装在所述线圈固定盘111上，且安装于所述阳极固定盘110的下端，所述碳粉吸附栅108安装于所述线圈固定盘111的下端；

所述碳粉吸附栅108下方至所述壳体底部之间的腔体设置第二真空泵接口109，所述第二真空泵接口109连接第二真空泵组113，用于保持所述电子枪1束流输出位置的真空度。

需要说明的是，本发明中，所述碳粉吸附栅108用于吸附在电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜过程中产生的碳粉，防止碳粉飘逸到所述电子枪1的束源激发空间，导致所述电子枪1放电现象发生。

请参阅图4(a)和图4(b)，所述碳粉吸附栅108包括正电栅网1081和接地栅网1082，所述正电栅网1081位于所述接地栅网1082的上方，且两者之间通过陶瓷套环1083连接，所述正电栅网1081、接地栅网1082和陶瓷套环1083之间形成连通的束流通道1084；

所述正电栅网1081与第二直流电源21电性连接，所述接地栅网1082连接所述壳体接地，以使所述正电栅网1081和接地栅网1082之间形成第二吸附静电场，该第二吸附静电场用于吸附带负电且飘逸至所述碳粉吸附栅108与壳体底部之间的碳粉。

需要说明的是，本发明中，所述第二直流电源为+12v，所述第二吸附静电场可以使带负电飘逸到此处的碳粉被所述正电栅网1081吸附，不会再污染所述电子枪1其它部位。

在本发明一优选实施方式中，所述束流通道1084的直径为40～60mm，所述正电栅网1081的尺寸小于所述接地栅网1082的尺寸，所述正电栅网1081与接地栅网1082之间间距为3～5mm；

所述正电栅网1081与接地栅网1082上分别均匀设置1mm的第二吸附孔，所述正电栅网1081与接地栅网1082上的第二吸附孔错位分布，以达到更好的吸附效果。

请参阅图1和图5，所述扫描线圈107依序与扫描驱动电路13、工控机3电性连接，并组成电子束扫描系统；

所述扫描线圈107包括x向扫描线圈107a和y向扫描线圈107b，所述x向扫描线圈107a通过x向扫描驱动电路13a与所述工控机3中的波形发生卡301电性连接，所述y向扫描线圈107b通过y向扫描驱动电路13b与所述工控机3中的波形发生卡301电性连接。

需要明确的是，本发明中，所述波形发生卡301可以输出至少两路波形，其中一个通道将一路波形输送到所述x向扫描驱动电路13a，另外一个通道将一路波形输送到所述y向扫描驱动电路13b。所述x向扫描驱动电路13a、y向扫描驱动电路13b用于将所述波形发生卡301的微弱波形信号放大成驱动x向扫描线圈107a、y向扫描线圈107b强电流信号。所述工控机3的波形控制程序，可以设置任意波形，经过x向扫描驱动电路13a、y向扫描驱动电路13b放大后，分别传输给x向扫描线圈107a、y向扫描线圈107b，在电子束流通道产生交互作用磁场，可以使电子束114在所述碳聚合物薄膜表面一定范围内扫描出任意图案。

请参阅图1，所述阴极101两端通过高压电缆19与高压电源2中的灯丝加热电源电性连接，所述栅极102通过高压电缆19与高压电源2中的栅极电源电性连接；

所述聚焦线圈106通过聚焦驱动电路14与所述工控机3电性连接；

所述金属基板7通过电流传感器10接地，且所述电流传感器10与所述金属基板7之间电性连接有成形质量采样电路12，所述成形质量采样电路12的另一端与所述工控机3电性连接，所述工控机3还与plc系统11电性连接，所述plc系统11根据工控机3主程序控制工作台按照预定逻辑运动。

需要明确的是，本发明中，灯丝加热电源输出电流范围0～15a，用于加热灯丝及产生电子，栅极电源电压输出范围0～-2000v，用于调节束流大小。所述高压电缆19包括加热阴极101的两个导体和连接栅极102的导体，各个导体之间相互绝缘，各个导体之间耐压8000v。所述聚焦驱动电路14根据工控机3给出的聚焦电流调节信号，调整聚焦线圈106电流大小，使电子束焦点位置得到调整，调整电子束114束斑能量分布状态。

所述成形质量采样电路12用于对电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜加工过程中出现碳聚合物薄膜8基底被烧穿的现象进行检测，当所述成形质量采样电路12检测到电流传感器10检测电压信号为高时，则判断出现碳聚合物薄膜8基底被烧穿的现象发生，并将该信号传输给工控机3，由工控机3主程序调整电子束扫描策略避免再出现碳聚合物薄膜8基底被烧穿的现象。

进一步地，所述真空室4通过真空管道与第三真空泵组401连接，所述第三真空泵组401用于维持真空室4内的真空环境。

具体的，所述工控机3联接高压电源2，采用rs485通讯接口将加速电压、灯丝加热电流、栅极电压设定值、启动/停止信号传输给高压电源2，同时，高压电源2将加速电压、灯丝加热电流、束流采样值反馈给工控机3，用于人机交互系统。

综上，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)在真空室4内电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜区域安装了碳粉吸附罩9，可以最大限度吸附加工过程产生的碳粉，可以有效防止加工过程产生的碳粉对真空泵组、真空室4的污染，提高设备的使用寿命；

(2)在电子枪1的阴极101、栅极102、阳极104组成的束源段设置了第一真空泵组112，并在电子枪1束流输出口附近设置了第二真空泵组113和碳粉吸附栅108，可以有效防止在电子束114扫描制备石墨烯晶体薄膜过程中产生的碳粉对电子枪束源段及其它位置的污染，减少放电现象发生，保证加工过程稳定进行；

(3)可通过调节工作电压、束流大小、扫描频率、聚焦电流等参数，调整电子束扫描制备石墨烯晶体薄膜的石墨烯层数、单次扫描制备石墨烯晶体宽度、碳聚合物基底厚度等，满足不同用途需求；

(4)可以在工作区域内进行任意图案扫描制备石墨烯晶体薄膜，也可以成卷制备石墨烯晶体薄膜，既能满足实验室科研工作需求，又能满足大规模批量化生产需求。

实施例1

请参阅图1，所述工作台为x-y工作台5，所述碳粉吸附罩9内部安装有红外ccd系统22，所述红外ccd系统22与所述真空室4外的显示器221电性连接，所述红外ccd系统22和显示器221用于观测石墨烯晶体薄膜制备状态，调整石墨烯制备工作区域，以便操作人员观察工作区域状态。

本实施例中，详细工作过程如下：

步骤一，将x-y工作台5开到真空室4外，在x-y工作台5铺设绝缘板6，然后再铺设金属基板7，将金属基板7与电流传感器10联接，在金属基板7上覆盖碳聚合物薄膜8；

步骤二，将铺设了金属基板7及其上覆盖碳聚合物薄膜8的x-y工作台5开到真空室4内，关闭真空室4大门，通过红外ccd系统22，观测加工区域状态，调整x-y工作台5位置，使需要加工的碳聚合物薄膜区域被笼罩在碳粉吸附罩9内；

步骤三，启动第一真空泵组112、第二真空泵组113、第三真空泵组401；

步骤四，检测电子枪1、真空室4的真空度是否到达设定要求，未达到设定要求，使电子枪1、真空室4继续抽真空；

步骤五，电子枪1、真空室4的真空度均达到设定要求，系统工作主程序将预设聚焦电流参数通过工控机3传输给聚焦驱动电路14，使聚焦线圈106加载预定聚焦电流；

步骤六，系统工作主程序通过工控机3与高压电源2的rs485通讯接口，将加速电压、灯丝加热电流、栅极电压设定值传输给高压电源2；所述加速电压设置范围-20kv～-30kv，灯丝加热电流设置范围7a～15a，束流设定值2ma～3ma；

步骤七，系统工作主程序调用预设扫描图案，分解成x向、y向扫描波形传输给波形发生卡301，再分别由x向扫描驱动电路13a、y向扫描驱动电路13b进行电流信号放大后，分别传输给x向扫描线圈107a、y向扫描线圈107b；同时启动高压电源2，电子枪1输出电子束114，扫描线圈产生的磁场使电子束114开始按照预定轨迹扫描图案；

步骤八，系统工作主程序检测预定轨迹扫描图案是否完成，没有完成继续扫描，在电子束114扫描过程中，同时工控机3中主程序检测成形质量检测电路12的信号，当检测到成形质量检测电路12输入信号为高电平时，则判断在电子束114扫描过程中，出现碳聚合物薄膜8烧损现象，通过散焦或降低束流方式，避免在下一行扫描过程中进一步损坏碳聚合物薄膜8基底；

步骤九，预定图案扫描完成，主程序关闭高压电源2输出，电子枪1束流输出关断，同时使x向扫描驱动电路13a、y向扫描驱动电路13b输入均为零；

步骤十，检测碳聚合物薄膜8表面是否还有其它区域需要加工，存在其它区域需要加工，则工控机3通过plc系统11控制x-y工作台5移动，并通过红外ccd系统22观测，使电子束114输出位置正对需要扫描区域的坐标原点；

步骤十一，重复步骤六～步骤十；

步骤十二，当碳聚合物薄膜8表面没有其它区域需要加工时，系统工作主程序通过工控机3与高压电源2的rs485通讯接口，将加速电压、灯丝加热电流、栅极电压均设置为零；

步骤十三，真空室4放气，打开真空室4大门，开出x-y工作台5，取出制备完成的石墨烯晶体薄膜；

步骤十四，是否需要再次制备石墨烯晶体薄膜，如需要，则清理x-y工作台5上的金属基板7，在金属基板7上覆盖碳聚合物薄膜8；再次重复步骤二～步骤十三；

步骤十五，否则，关闭所有真空泵组，关闭工控机3及其它系统，结束工作。

实施例2

请参阅图6，所述工作台为x工作台17，所述x工作台17上设有平台工装18，所述平台工装18的两侧分别安装原料安装转轴15和成品安装转轴16；

所述绝缘板6安装在所述平台工装18上，所述碳聚合物薄膜8一端安装在所述原料安装转轴15，另一端紧贴所述金属基板7并由所述成品安装转轴16进行卷绕。

本实施例中，详细工作过程如下：

步骤一，将x工作台17开到真空室4外，在x工作台17安装平台工装18，将金属基板7放置在平台工装18上，并与电流传感器10联接；将原料安装转轴15、成品安装转轴16安装在平台工装18两侧；

步骤二，在原料安装转轴15上安装卷绕的碳聚合物薄膜8，卷绕的碳聚合物薄膜8宽度200mm以上，长度根据工艺需求设置为十米到数十米不等，将卷绕的碳聚合物薄膜8紧贴金属基板7铺设，并在成品安装转轴16预绕数匝，保证成品安装转轴16转动时可将原料安装转轴15同步转动送进的碳聚合物薄膜8进行绕制完成；

步骤三，将安装卷绕的碳聚合物薄膜8的x工作台17开到真空室4内，使需要加工的碳聚合物薄膜8区域被笼罩在碳粉吸附罩9内，关闭真空室4大门；

步骤四，启动第一真空泵组112、第二真空泵组113、第三真空泵组401；

步骤五，检测电子枪1、真空室4真空度是否到达设定要求，未达到设定要求，电子枪1、真空室4继续抽真空；

步骤六，电子枪1、真空室4的真空度均达到设定要求，系统工作主程序将预设聚焦电流参数通过工控机3传输给聚焦驱动电路14，使聚焦线圈106加载预定聚焦电流；

步骤七，系统工作主程序通过工控机3与高压电源2的rs485通讯接口，将加速电压、灯丝加热电流、栅极电压设定值传输给高压电源2，加速电压设置范围-20kv～-30kv，灯丝加热电流设置范围7a～15a，束流设定值2ma～3ma；

步骤八，系统工作主程序将x向扫描波形、y向扫描波均设置为锯齿波，y向扫描波频率1khz，其y向电流幅值根据需要扫描最大区域进行设定，x向扫描周期根据y向扫描频率、x向扫描长度计算获得，系统工作主程序将设置的x向扫描波形、y向扫描波传输给波形发生卡，再分别由x向扫描驱动电路13a、y向扫描驱动电路13b进行电流信号放大后，分别传输给x向扫描线圈107a、y向扫描线圈107b；同时启动高压电源2，电子枪1输出电子束114，扫描线圈107产生的磁场使电子束114沿x工作台17运动方向逐行扫描碳聚合物薄膜8表面；

步骤九，系统工作主程序检测x向扫描波形一个周期是否完成，没有完成继续扫描，在电子束114扫描过程中，同时工控机3中主程序检测成形质量检测电路12的信号，当检测到成形质量检测电路12输入信号为高电平时，则判断在电子束扫描过程中，出现碳聚合物薄膜8烧损现象，通过散焦或降低束流方式，避免在下一行扫描过程中进一步损坏碳聚合物薄膜8基底；

步骤十，当x向扫描波形一个周期扫描完成，主程序关闭高压电源2输出，电子枪1束流输出关断，同时使x向扫描驱动电路13a、y向扫描驱动电路13b输入均为零；

步骤十一，工作主程序通过工控机3与plc系统11的接口电路，向plc系统11发出原料安装转轴15、成品安装转轴16同步同向转动指令，plc系统11控制成品安装转轴16转动，使制备完成的石墨烯晶体薄膜卷绕在成品安装转轴16；同时，plc系统11控制原料安装转轴转动15，将需要制备石墨烯晶体薄膜的碳聚合物薄膜8铺设到金属基板7上；原料安装转轴15与成品安装转轴16的转速、动作时间及前后两次制备石墨烯晶体薄膜搭接区域大小可通过早期工艺试验获得；

步骤十二，重复步骤八～步骤十一；

步骤十三，当成品安装转轴16绕制的石墨烯晶体薄膜达到最大量或原料安装转轴15上没有可以再加工的碳聚合物薄膜，系统工作主程序通过工控机3与高压电源2的rs485通讯接口，将加速电压、灯丝加热电流、栅极电压均设置为零；

步骤十四，真空室4放气，打开真空室4大门，开出x工作台17，取出制备完成的石墨烯晶体薄膜；

步骤十五，是否需要再次制备石墨烯晶体薄膜，如需要，则清理x工作台17上的金属基板7，检查原料安装转轴15是否需要重新装载卷绕碳聚合物薄膜，需要则重新装载，将卷绕碳聚合物薄膜紧贴金属基板7铺设，并在成品安装转轴16预绕数匝，保证成品安装转轴16转动时可将原料安装转轴15同步转动送进的碳聚合物薄膜进行绕制完成；再次重复步骤三～步骤十四。

步骤十六，否则，关闭所有真空泵组，关闭工控机3及其它系统，结束工作。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。