[发明专利]一种管式炉及利用其改变生长基片或源材料位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，特别是涉及一种在管式炉中改变生长基片或源材料的位置及温度的方法。

背景技术

许多纳米材料可以通过气相生长法制备。气相生长法的原理是将源材料加热转化为气态，然后在有催化剂或者没有催化剂的条件下，在生长基片所在位置沉积出来，生长为纳米晶体。用这种方法得到的纳米材料一般晶体质量好，可控性较强，可以得到质量非常好的一维、二维纳米材料。

真空管式炉是气相生长法常用的设备，其内部温度分布往往不均一，通常把一种或者几种源材料放在管内某一位置进行蒸发，蒸发出的原子或原子团簇在载气的输送下到达生长基片所在位置，在有催化剂或者没有催化剂的条件下沉积出来，得到产品。真空管式炉具有设备简单，费用低，操作简单，真空度高等优点，可以得到质量很高的纳米材料。

一般真空管式炉为了保证气密性，开始工作后就无法移动生长基片或者源材料，也很难在反应进行过程中快速改变生长基片或源材料的温度。这使得许多特殊结构，比如高温晶相结构、异质结结构、一维嵌段结构、多层膜结构的制备受到限制。

发明内容

本发明的目的是克服以上所述的真空管式炉的缺陷，提供一种不影响管式炉的气密性，在管式炉处于工作状态下的时候，前后移动生长基片或源材料位置，进而控制生长基片或源材料所处温度的管式炉及方法。

为达到上述目的，一方面，本发明的技术方案提供一种管式炉，包括炉体，还包括：耐高温管，包括两部分，一部分放置在炉体中，一部分露于炉体外；样品台，放置在所述耐该高温管内，用于放置生长基片或源材料；铁磁驱动元件，放置在所述耐该高温管内，通过连接杆与所述样品台连接，所述铁磁驱动元件放置于所述耐高温管露于炉体外的部分；磁体，设置在所述耐高温管露于炉体外部分的外壁上，所述磁体沿所述耐高温管轴向方向移动，在磁力的作用下驱动所述铁磁驱动元件、连接杆和样品台移动。

其中，所述样品台和连接杆由耐高温材料制成。

其中，所述耐高温材料为熔融石英或三氧化二铝。

其中，所述铁磁驱动元件由磁性材料或能够被磁化的材料制成。

其中，所述铁磁驱动元件为轮状、块状或丝状。

其中，所述磁体为永磁体或电磁铁。

其中，所述永磁体为钐钴磁铁。

其中，所述钐钴磁铁为圆柱形。

另一方面，本发明的技术方案提供一种利用上述管式炉改变生长基片或源材料的位置的方法，包括以下步骤：将生长基片或源材料放置于样品台上，管式炉内反复抽真空后通氩气，除去炉内空气，然后停止通惰性气体，并抽真空；加热管式炉中心至设定温度，通入惰性气体，并开始抽气，保持压力在设定压力值；在所述设定温度下保温，保温后用磁体吸引铁磁驱动元件，调整所述生长基片或源材料在所述管式炉的位置，改变温区，继续保温；最后用磁体吸引，将生长基片或源材料拉出至耐高温管露于炉体外的部分，降至室温，通惰性气体至常压，打开管式炉，取出生长基片或源材料。

其中，在将生长基片或源材料拉出至耐高温管露于炉体外的部分之后，还包括：使用冷却液或散热片对耐高温管露于炉体外的部分进行降温。

上述技术方案仅是本发明的一个优选技术方案，具有如下优点：利用管式炉内不同位置的温度不同，快速改变生长基片或源材料的位置，来调整生长基片或源材料的温度，可以在加热状态下使用，不影响管式炉的气密性，可以用于气相生长法制备多种多样的纳米材料，实现快速改变材料生长条件，以制备各种纳米线、纳米薄膜材料。并且本发明具有操作简单、移动精度高、速度快、成本低的优点。

附图说明

图1是本发明实施例的一种管式炉的结构示意图。

其中，1：铁磁驱动元件；2：连接杆；3：样品台；4：磁体；5：耐高温管；6：炉体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。