阅读说明：本技术 真空镀膜气源快换装置 (Vacuum coating air source quick-change device ) 是由 王涛 汪健 刘艳松 何小珊 李俊 何智兵 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种真空镀膜气源快换装置,属于真空镀膜领域,解决现有气源装置通过可伐封接技术制作,存在成本高、难度大和不便于更换气源的问题。本发明的技术方案是：真空镀膜气源快换装置,包括支座、储气瓶、进气管和出气管,支座设置圆形沉孔,沉孔侧面螺纹连接压紧螺帽；储气瓶贯穿压紧螺帽,瓶口位于圆形沉孔内并通过压紧螺帽紧固,储气瓶、支座和压紧螺帽之间设置密封圈；圆形沉孔的底部设置两个通孔,通孔内设置进气管和出气管,进气管、出气管与支座间密封焊接,进气管和出气管分别密封连接载气接头。本发明采用金属密封焊接与可拆卸螺纹连接,以及密封圈对气源进行密封,避免了可伐封接,可快速、安全地更换易挥发固液体气源。(The invention discloses a quick change device for a vacuum coating air source, belongs to the field of vacuum coating, and solves the problems of high cost, high difficulty and inconvenience in air source replacement of the existing air source device manufactured by a Kovar sealing technology. The technical scheme of the invention is as follows: the vacuum coating air source quick-change device comprises a support, an air storage bottle, an air inlet pipe and an air outlet pipe, wherein the support is provided with a round counter bore, and the side surface of the counter bore is in threaded connection with a compression nut; the gas storage bottle penetrates through the compression nut, the bottle mouth is positioned in the circular counter bore and is fastened through the compression nut, and a sealing ring is arranged among the gas storage bottle, the support and the compression nut; the bottom of the round counter bore is provided with two through holes, an air inlet pipe and an air outlet pipe are arranged in the through holes, the air inlet pipe, the air outlet pipe and the support are welded in a sealing mode, and the air inlet pipe and the air outlet pipe are respectively connected with a carrier gas connector in a sealing mode. The invention adopts metal seal welding and detachable threaded connection, and the sealing ring seals the gas source, thereby avoiding kovar sealing, and being capable of rapidly and safely replacing the volatile solid-liquid gas source.)

真空镀膜气源快换装置

技术领域

本发明属于真空镀膜技术领域，具体是一种真空镀膜气源快换装置。

背景技术

在现代科研生产中，多功能、低维度的薄膜材料在电子、生物、能源、化工等诸多领域具有广泛的应用前景。物理气相沉积、化学气相沉积技术是制备多功能、低维度薄膜材料的常用手段。以鼓泡法将储存在气源存储装置中的特殊气源通过载气载入到沉积室，在气相沉积过程中可以实现不同特征的薄膜的生长。为了适应真空镀膜高强度、大压差、高密封性的特点，目前大多采用玻璃与金属间的可伐封接技术制作气源装置，制作成本较高。

对于现有的气源装置，存在以下两方面的不足。一方面，在加工制造方面，为保证气密性，需要极高的焊接工艺做技术支撑，制作成本高、难度大。另一方面，在使用上，需要更换气源时操作极不方便，易破坏可伐封接导致气源装置报废，也易造成危险气源的泄露，存在安全隐患。

发明内容

本发明提供一种真空镀膜气源快换装置，解决现有气源装置通过可伐封接技术制作，存在成本高、难度大，以及不便于更换气源的问题。

本发明采用的技术方案是：真空镀膜气源快换装置，包括支座、压紧螺帽、储气瓶、进气管和出气管，支座呈圆柱形或包括呈圆柱形的部位，圆柱的一个底面的中心处设置圆形沉孔，圆柱靠近圆形沉孔的侧面设置外螺纹，压紧螺帽设置与圆形沉孔的孔径一致的穿孔并螺纹连接于支座的外螺纹；

储气瓶的瓶口为敞口状且呈圆环形，瓶口的外径与圆形沉孔的直径适配，储气瓶贯穿压紧螺帽的穿孔，瓶口位于支座的圆形沉孔内并通过压紧螺帽紧固，储气瓶外壁、支座的底面和压紧螺帽之间还设置密封圈；

支座的圆形沉孔的底部设置两个通孔，两个通孔内分别设置进气管和出气管，进气管的出口端和出气管的入口端均位于储气瓶内，进气管的入口端和出气管的出口端分别密封连接载气接头，进气管、出气管和支座均为金属材质且材质相同，进气管的外壁和支座之间密封焊接，出气管的外壁和支座之间密封焊接。

进一步的是：进气管、出气管和载气接头的材质相同，进气管的入口端和出气管的出口端分别焊接载气接头，并且漏率不高于10^-10Pa·L/s；进气管与支座之间、出气管与支座之间的漏率均不高于10^-10Pa·L/s。

进一步的是：进气管的出口端位于储气瓶的瓶底，出气管的入口端位于储气瓶的瓶口。

进一步的是：支座在经过圆柱中心线的剖面上呈π或Π字形，π和Π字的下部开口为支座的圆形沉孔。

进一步的是：密封圈和压紧螺帽之间设置硬质的垫圈，垫圈的内径与储气瓶的外径适配。例如，垫圈的材质为铜。

进一步的是：支座的外侧还固定设置外罩，储气瓶和压紧螺帽均位于外罩内。

具体的：外罩为敞口的圆筒，圆筒的周围设置观察口，圆筒的筒口套于支座的圆柱形的外侧并通过螺钉固定于支座。

更具体的：储气瓶为石英材质且呈透明状。

具体的：载气接头为VCR接头，进气管、出气管、支座和载气接头均为不锈钢材质。

本发明的有益效果是：真空镀膜气源快换装置采用金属密封焊接与可拆卸螺纹连接相结合的方式进行连接，利用密封圈对气源进行密封，避免了金属与玻璃间较难且昂贵的可伐封接方式。同时，能轻易实现对易挥发固体和液体气源进行快速、安全地更换。

进气管的出口端位于储气瓶的瓶底，出气管的入口端位于储气瓶的瓶口，有利于顺畅地出气。密封圈和压紧螺帽之间设置硬质的垫圈，压紧螺帽旋紧过程通过垫圈向密封圈均匀地施加压力，密封圈变形更加均匀，利于提高密封效果。支座的外侧固定设置外罩，外罩对储气瓶形成保护作用。外罩设置观察口，便于通过观察口观察储气瓶的气源损耗情况。

附图说明

图1是本发明真空镀膜气源快换装置的结构示意图。

附图标记：支座1、压紧螺帽2、储气瓶3、进气管4、出气管5、密封圈6、载气接头7、垫圈8、外罩9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明真空镀膜气源快换装置，包括支座1、压紧螺帽2、储气瓶3、进气管4和出气管5。支座1选用金属材质，以利于与进气管4和出气管5进行密封焊接，例如支座1为不锈钢材质。支座1呈圆柱形或包括呈圆柱形的部位，圆柱的一个底面的中心处设置圆形沉孔，在图1中，直接与密封圈6接触的面即为支座1的底面，圆柱的中心线与圆形沉孔的中心线重合。例如，支座1在经过圆柱中心线的剖面上呈π或Π字形，π和Π字的下部开口为支座1的圆形沉孔。支座1的圆柱靠近圆形沉孔的侧面设置外螺纹，外螺纹可覆盖圆柱的整个侧面，也可以仅覆盖圆柱的一段。压紧螺帽2设置与支座1的外螺纹适配的内螺纹，压紧螺帽2设置与圆形沉孔的孔径一致的穿孔，穿孔用于供储气瓶3穿过，压紧螺帽2螺纹连接于支座1的外螺纹，以便于拆卸。

储气瓶3的瓶口为敞口状，瓶身和瓶底均封闭。储气瓶3最好选用透明且不易与气源发生反应的材质，以便于直接观察，例如储气瓶3为石英材质。储气瓶3还最好设置体积刻度。储气瓶3的瓶口呈圆环形，瓶口的外径与圆形沉孔的直径适配，储气瓶3贯穿压紧螺帽2的穿孔，瓶口位于支座1的圆形沉孔内并通过压紧螺帽2紧固，瓶口的外壁与圆形沉孔之间的间隙在可满足安装的情况下应尽量小。储气瓶3外壁、支座1的底面和压紧螺帽2之间还设置密封圈6，密封圈6通过压紧螺帽2的挤压作用，使支座1与储气瓶3之间保持密封，漏率不高于10^-10Pa·L/s。密封圈6在自然状态下的内径应该等于或小于储气瓶3瓶口的外径。密封圈6可直接通过压紧螺帽2进行挤压；或者，密封圈6和压紧螺帽2之间设置硬质的垫圈8，垫圈8的内径与储气瓶3的外径适配，压紧螺帽2在旋紧过程中直接向垫圈8施压，垫圈8挤压密封圈6实现均匀变形。例如，垫圈8的材质为铜或不锈钢。储气瓶3的瓶口和瓶身呈等大的圆柱状，压紧螺帽2、密封圈6和垫圈8可从瓶口或瓶底方向套于储气瓶3外侧；或者，储气瓶3的瓶口呈圆柱状，瓶身呈其他形状，压紧螺帽2、密封圈6和垫圈8从瓶口方向套于储气瓶3外侧。

支座1的圆形沉孔的底部设置两个通孔，两个通孔的直径别与进气管4和出气管5的外径一致，两个通孔内分别设置进气管4和出气管5，进气管4的外壁和支座1之间密封焊接，出气管5的外壁和支座1之间密封焊接。进气管4、出气管5和支座1均为金属材质且材质相同，以降低焊接难度并保证密封性，例如，支座1、进气管4和出气管5均为不锈钢，进气管4与支座1之间、出气管5与支座1之间的漏率均不高于10^-10Pa·L/s。进气管4的出口端和出气管5的入口端均位于储气瓶3内。为了提高出气管5的气流的稳定，进气管4的出口端位于储气瓶3的瓶底，出气管5的入口端位于储气瓶3的瓶口，如图1所示。

进气管4的入口端和出气管5的出口端分别密封连接载气接头7。为了保证进气管4、出气管5与载气接头7之间的密闭性，进气管4、出气管5和载气接头7的材质相同，例如均为不锈钢材质，进气管4的入口端和出气管5的出口端分别焊接载气接头7，并且漏率不高于10^-10Pa·L/s。载气接头7可选用现有的接头，例如载气接头7为VCR接头。

为了保护储气瓶3，支座1的外侧还固定设置外罩9，储气瓶3和压紧螺帽2均位于外罩9内。外罩9最好选用金属材质，例如选择不锈钢。外罩9上可以设置孔洞，孔洞既可以作为观察储气瓶3的窗口，也可以作为装卸压紧螺帽2的窗口。此外，还可以通过拆开外罩9后，再装卸压紧螺帽2。例如，外罩9为敞口的圆筒，圆筒的周围设置条状的观察口，便于直接通过观察口观察储气瓶3内的气源含量；圆筒的筒口套于支座1的圆柱形的外侧并通过多颗螺钉固定于支座1。

在图1所示实施例中，支座1在剖面呈π字形，π的一横和两竖均为平直状，并且两竖轴对称布置，一横的两端分别用于连接外罩9，两竖之间为圆形沉孔，两竖的外侧设置外螺纹，两竖的下端为支座1的底面。另外，支座1在剖面可呈Π字形，此时支座1呈圆柱形，Π字一横和两竖均为平直状，并且两竖呈轴对称布置，两竖之间为圆形沉孔，两竖的外侧为外螺纹，两竖的下端为支座1的底面，外罩9直接安装于两竖的外侧，外罩9的安装位置只要处于紧螺帽2的行程之外即可。

更换气源时，首先，将储气瓶3内的气压升至大气压状态，卸下外罩9，再卸下压紧螺帽2，将储气瓶3、密封圈6和垫圈8一起从支座1取下；然后，将所需剂量的固体或液体气源注入到储气瓶3内，将密封圈6、垫圈8和压紧螺帽2套于储气瓶3外侧，将储气瓶3的瓶口放入支座1的圆形沉孔内，旋紧压紧螺帽2；最后，将外罩9安装于支座1外侧。