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CN108624849B - 一种电阻蒸发器 - Google Patents

一种电阻蒸发器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电阻蒸发器。该电阻蒸发器的蒸发器本体通过法兰接口设置在真空设备内，真空设备用于使蒸发器本体处于真空环境中；水冷电极与蒸发器本体连接，并穿过法兰接口延伸至真空设备外；蒸发器本体包括坩埚、加热器、屏蔽层、控温热电偶和PID控制器；坩埚的侧面的外壁上包裹有加热器，加热器通过水冷电极与真空设备外的加热电源电连接；加热器的外侧对应设置多层屏蔽层；控温热电偶的一端与PID控制器电连接，另一端穿过屏蔽层与加热器对应设置；PID控制器与加热电源电连接。该电阻蒸发器能够对其所处环境的温度进行实时监控，保证了坩埚内温度的稳定，提高了待蒸发物质蒸发速率的稳定性。

Description

一种电阻蒸发器
技术领域
本发明涉及材料蒸发技术领域，特别是涉及一种电阻蒸发器。
背景技术
在太阳能电池、OLED发光器件等行业对真空蒸发速率的稳定性的要求越来越高。例如，在钙钛矿薄膜太阳能电池制备时，需要碘化铅、碘甲氨两种材料以稳定的蒸发速率达到一定的配比；在制备OLED发光器件时，需要4种有机材料以一定配比混合蒸发，稳定材料的蒸发速率是核心技术之一；在制备柔性太阳能电池及其显示器件时，需要大面积连续蒸镀，蒸镀过程需要长时间稳定速率蒸发材料以满足工业生产的稳定性。而现有的蒸发器的蒸发速率的稳定性不高，还没有蒸发速率的稳定性达到0.1A/s级别的蒸发器出现。
发明内容
基于此，有必要提供一种电阻蒸发器，以提高蒸发速率的稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电阻蒸发器，包括：蒸发器本体、水冷电极和法兰接口；所述蒸发器本体通过所述法兰接口设置在真空设备内，所述真空设备用于使所述蒸发器本体处于真空环境中；所述水冷电极与所述蒸发器本体连接，并穿过所述法兰接口延伸至所述真空设备外；
所述蒸发器本体包括坩埚、加热器、屏蔽层、控温热电偶和PID控制器；所述坩埚用于放置待蒸发物质；所述坩埚的侧面的外壁上包裹有加热器，所述加热器通过所述水冷电极与所述真空设备外的加热电源电连接；所述加热器的外侧对应设置多层屏蔽层，所述屏蔽层用于吸收所述加热器的外侧散发的热量；所述控温热电偶的一端与所述PID控制器电连接，另一端穿过所述屏蔽层与所述加热器对应设置，用于检测所述加热器的外侧温度；所述PID控制器与所述加热电源电连接，用于控制所述加热器加热温度的稳定。
可选的，所述蒸发器本体还包括校准热电偶；所述校准热电偶的一端与所述PID控制器电连接，另一端插入到所述坩埚内，用于对所述坩埚内部的温度进行校准。
可选的，所述蒸发器本体还包括保护罩；所述保护罩设置在所述加热器的上方，且位于所述坩埚和所述屏蔽层之间，用于防止所述坩埚内的蒸气扩散到所述加热器内。
可选的，所述蒸发器本体还包括坩埚支撑杆；所述坩埚支撑杆的一端固定在所述屏蔽层上，另一端与所述坩埚的底部固定，用于支撑所述坩埚。
可选的，所述蒸发器本体还包括屏蔽支撑杆；所述屏蔽支撑杆的一端固定在所述法兰接口上，另一端与所述屏蔽层固定，用于支撑所述屏蔽层。
可选的，所述加热器的材料为金属钼或金属钽。
可选的，所述坩埚的材料为AL2O3。
可选的，所述坩埚支撑杆的材料为AL2O3。
可选的，所述屏蔽支撑杆的材料为金属钼。
可选的，所述保护罩的材料为金属钼。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种电阻蒸发器，包括：蒸发器本体、水冷电极和法兰接口；蒸发器本体通过法兰接口设置在真空设备内，真空设备用于使蒸发器本体处于真空环境中；水冷电极与蒸发器本体连接，并穿过法兰接口延伸至真空设备外；蒸发器本体包括坩埚、加热器、屏蔽层、控温热电偶和PID控制器；坩埚的侧面的外壁上包裹有加热器，加热器通过水冷电极与真空设备外的加热电源电连接；加热器的外侧对应设置多层屏蔽层；控温热电偶的一端与PID控制器电连接，另一端穿过屏蔽层与加热器对应设置；PID控制器与加热电源电连接。该电阻蒸发器能够对其所处环境的温度进行实时监控，使其稳定在固定的温度范围内，保证了坩埚内温度的稳定，提高了待蒸发物质蒸发速率的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种电阻蒸发器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例一种电阻蒸发器的结构示意图。
参见图1，实施例的电阻蒸发器，包括：蒸发器本体、水冷电极1和法兰接口2；所述蒸发器本体通过所述法兰接口2设置在真空设备内，所述真空设备用于使所述蒸发器本体处于真空环境中；所述水冷电极1与所述蒸发器本体连接，并穿过所述法兰接口2延伸至所述真空设备外；所述法兰接口2的型号为DN100法兰接口。
所述蒸发器本体包括坩埚3、加热器4、屏蔽层5、控温热电偶6和PID控制器；所述坩埚3用于放置待蒸发物质；所述坩埚3的侧面的外壁上包裹有加热器4，所述加热器4通过所述水冷电极1与所述真空设备外的加热电源电连接，所述加热器4用于对所述坩埚3加热；所述加热器4的外侧对应设置多层屏蔽层5，所述屏蔽层5用于吸收所述加热器4的外侧散发的热量；所述控温热电偶6的一端与所述PID控制器电连接，另一端穿过所述屏蔽层5与所述加热器4对应设置，用于实时检测所述加热器4的外侧温度；所述PID控制器与所述加热电源电连接，用于依据接收到的控温热电偶6反馈的加热器4的外侧温度，来控制加热电源的输出功率，使得加热器4对其所处环境的温度稳定在固定的范围内，进而保持坩埚3内待蒸发物质蒸发速率的稳定。所述PID控制器的控制原理如下：PID控制器可设定温度和升温时间，工作时PID控制器实时接收控温热电偶6的信号反馈，通过测得的实时温度与设定温度的比对，来判定和控制加热电源输出功率的大小，进而实现达到设定温度的平衡控制。
所述坩埚3的材料为氧化铝材质，氧化铝具有绝缘、耐高温的特性，在材料蒸发温度条件下，坩埚不会被高温分解或融化，本实施例中所述所述坩埚3的材料为AL2O3，所述坩埚3通过加热器4发热后的热辐射吸收热量，以蒸发存放的待蒸发物质。
所述加热器4的材料为电热材料，本实施例中所述加热器4的材料为金属钼或金属钽，当所述加热器4通电后电阻发热，根据通电的电流大小温度会随之变化。
本实施例之所以设置所述屏蔽层5，是由于该电阻蒸发器在真空环境下使用，采用的是辐射式加热方法，这样加热器4的内、外侧会同时受热，内侧用于坩埚3升温进行蒸发，外侧的温度会过高。通过设置屏蔽层5来吸收热量、散热，避免了外部温度过高。并且本实施例中的水冷电极1一方面用于将所述加热器4的引线接到真空设备外的加热电源上，另一方面用于对整个电阻蒸发器进行冷却，进一步避免了外部温度过高。
作为一种可选的实施方式，所述蒸发器本体还包括校准热电偶7；所述校准热电偶7的一端与所述PID控制器电连接，另一端插入到所述坩埚3内，用于对所述坩埚3内部的温度进行校准，进一步保证了坩埚3内部温度的稳定性，以更好地保持坩埚3内待蒸发物质蒸发速率的稳定。本实施例中，所述PID控制器将坩埚3内部的温度与加热器4的外侧温度进行对比，通过比对坩埚内外部温度的差异，在坩埚实际放样后针对特定蒸发材料制作其“外部温度—坩埚内温度—时间”比对曲线，当经过校准后，可去掉校准热电偶7，仅通过控温热电偶6的实时温度—时间关系即可精确判定坩埚3内部的温度。
作为一种可选的实施方式，所述蒸发器本体还包括保护罩8；所述保护罩8设置在所述加热器4的上方，且位于所述坩埚3和所述屏蔽层5之间；所述保护罩8的材料为金属钼。设置保护罩8的原因为：当待蒸发物质蒸发后，由于是在真空环境里进行，待蒸发物质的蒸气会向各个方向扩散，也就是会扩散到蒸发器内部，如果没有任何遮挡保护，待蒸发物质的蒸气会污染到加热器甚至会影响加热器的绝缘件的绝缘性能。所述保护罩8能够对坩埚3内的蒸气进行屏蔽，防止了坩埚3内的蒸气扩散到加热器4内。
作为一种可选的实施方式，所述蒸发器本体还包括坩埚支撑杆9；所述坩埚支撑杆9的一端固定在所述屏蔽层5上，另一端与所述坩埚3的底部固定，用于支撑所述坩埚3；所述坩埚支撑杆9的材料为AL2O3。
作为一种可选的实施方式，所述蒸发器本体还包括屏蔽支撑杆10；所述屏蔽支撑杆10的一端固定在所述法兰接口2上，另一端与所述屏蔽层5固定，用于支撑所述屏蔽层5；所述屏蔽支撑杆9的材料为金属钼。
本实施例中的电阻蒸发器，能够对其所处环境的温度进行实时监控，使其稳定在固定的温度范围内，保证了坩埚内温度的稳定，提高了待蒸发物质蒸发速率的稳定性。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电阻蒸发器，其特征在于，包括：蒸发器本体、水冷电极和法兰接口；所述蒸发器本体通过所述法兰接口设置在真空设备内，所述真空设备用于使所述蒸发器本体处于真空环境中；所述水冷电极与所述蒸发器本体连接，并穿过所述法兰接口延伸至所述真空设备外；
所述蒸发器本体包括坩埚、加热器、屏蔽层、控温热电偶和PID控制器；所述坩埚用于放置待蒸发物质；所述坩埚的侧面的外壁上包裹有加热器，所述加热器通过所述水冷电极与所述真空设备外的加热电源电连接；所述加热器的外侧对应设置多层屏蔽层，所述屏蔽层用于吸收所述加热器的外侧散发的热量；所述控温热电偶的一端与所述PID控制器电连接，另一端穿过所述屏蔽层与所述加热器对应设置，用于检测所述加热器的外侧温度；所述PID控制器与所述加热电源电连接，用于控制所述加热器加热温度的稳定；
所述蒸发器本体还包括保护罩；所述保护罩设置在所述加热器的上方，且位于所述坩埚和所述屏蔽层之间，用于防止所述坩埚内的蒸气扩散到所述加热器内；
所述蒸发器本体还包括校准热电偶；所述校准热电偶的一端与所述PID控制器电连接，另一端插入到所述坩埚内，用于对所述坩埚内部的温度进行校准。
2.根据权利要求1所述的一种电阻蒸发器，其特征在于，所述蒸发器本体还包括坩埚支撑杆；所述坩埚支撑杆的一端固定在所述屏蔽层上，另一端与所述坩埚的底部固定，用于支撑所述坩埚。
3.根据权利要求1所述的一种电阻蒸发器，其特征在于，所述蒸发器本体还包括屏蔽支撑杆；所述屏蔽支撑杆的一端固定在所述法兰接口上，另一端与所述屏蔽层固定，用于支撑所述屏蔽层。
4.根据权利要求1所述的一种电阻蒸发器，其特征在于，所述加热器的材料为金属钼或金属钽。
5.根据权利要求1所述的一种电阻蒸发器，其特征在于，所述坩埚的材料为Al2O3。
6.根据权利要求2所述的一种电阻蒸发器，其特征在于，所述坩埚支撑杆的材料为Al2O3。
7.根据权利要求3所述的一种电阻蒸发器，其特征在于，所述屏蔽支撑杆的材料为金属钼。
8.根据权利要求1所述的一种电阻蒸发器，其特征在于，所述保护罩的材料为金属钼。
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