[发明专利]一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备大面积双面超导薄膜用的基片夹具，具体涉及一种适用于化学溶液法制备大面积双面超导薄膜的大面积基片夹具。

背景技术

因为高温超导薄膜的微波表面电阻比普通金属低两个数量级以上，所以应用超导薄膜制作的微波超导器件具有极低损耗和极低噪声的优良特性。由于大尺寸超导薄膜便于电路的集成化，是微波电子器件领域必不可少的基础原材料，世界各国为生产大面积(51mm或更大直径)高温超导薄膜付出了巨大的努力。到目前为止，较成熟的超导薄膜制备技术主要有三种：一种是磁控溅射技术；一种是激光沉积技术；一种是电子束蒸发技术。这三种制备超导薄膜的方法，都需要昂贵的真空设备，不仅生产成本高，而且生产效率低，难以实现大规模产业化应用。近年来，化学溶液法等非真空工艺由于制备成本低廉、快速高效，并且杂质含量少、成分均匀、制备温度较低、有利于大面积成膜和批量产业化生产等特点，引起了世界范围内广泛的兴趣和研究。

采用化学溶液法制备大面积双面高温超导薄膜，一般需要在特殊设计的热处理设备中进行。整个制备过程一般需要在600-900℃的高温环境下反应几个小时，在这期间要根据需要让不同的气流以一定角度吹向超导薄膜，同时还需对气流进行加湿处理。为了制备出性能、成分、结构均匀、两面一致性良好的大面积双面超导薄膜，需要一种能稳固夹持薄片样品并始终保持样品匀速绕其轴线旋转的夹具，且夹具无挥发污染，否则就会严重影响或降低超导薄膜的超导性能。

另一方面，制备大面积双面超导薄膜所用基片多为LaAlO₃、MgO等，价格昂贵，又由于厚度较薄，在旋转运动中稍微受力便易破损，因此要求基片夹具夹持适度、方便安装拆卸样品、在运动和装卸中不易造成样品损坏。

授权公告号为CN2720624Y的实用新型专利，公开了一种大面积双面超导薄膜基片夹具，采用上盖和底座基体扣合的结构，以螺钉和销孔配合的方式组装在一起。因为夹具中用到了螺钉和销孔配合结构，所以适合做成夹具的材料为耐高温不锈钢、镍基合金或钛合金等金属材料，这些金属材料在600-900℃且通氧气的高温环境下比较容易被氧化，也比较容易变形，螺钉和销孔甚至会因被烧结在一起而难以拆卸。众所周知，石英、陶瓷等材料与耐高温不锈钢、镍基合金等金属材料相比，更加耐高温且在高温环境下更加稳定，更加不易产生挥发污染，因此是化学溶液法制备大面积超导薄膜中优先选择使用的制备夹具的材料。目前，还没有见到用石英、陶瓷等材料制作成的适用于化学溶液法制备大面积高温超导薄膜的基片夹具被报道过。

发明内容

本发明的目的是提供一种夹持适度、易于拆装、耐高温不变形、无挥发污染并可在电机带动下保持样品均匀绕其轴线旋转的大面积超导薄膜基片夹具。

本发明一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具，由主夹具和副夹具构成。

所述主夹具由圆形夹具及圆筒形托杆Ａ构成，其中圆形夹具上半圆的内环缘上布设有两对固定爪Ａ，每对固定爪Ａ的大小、厚度、形状完全相同且上下对称排布。圆形夹具下半圆的厚度比上半圆要薄一些，其内圆环缘上布设有两个成单的固定爪Ｂ，这两个固定爪Ｂ和上半圆上的固定爪Ａ大小形状完全相同，在下半圆的侧面设置有凹槽。

所述的副夹具，由半圆形槽及圆筒形托杆Ｂ构成。半圆形槽内圆环缘上布设有两个固定爪Ｃ，这两个固定爪Ｃ与主夹具中的固定爪Ａ大小、厚度、形状完全相同。

所述的副夹具中的圆筒形托杆Ｂ的内径比所述的主夹具中圆筒形托杆Ａ的外径稍大。

本发明中一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具的主夹具和副夹具是这样组合成一个整体的：将主夹具的圆筒形托杆Ａ插入副夹具的圆筒形托杆Ｂ内部，谨慎调节主夹具的圆形夹具及副夹具的半圆形槽的位置，保证主夹具中圆形夹具下半圆上成单的固定爪Ｂ与副夹具中半圆形槽内圆环缘上的固定爪Ｃ组成一对上下完全对称的固定爪。同时，主夹具圆形夹具完全被固定到副夹具的半圆形槽内。圆筒形托杆Ａ和圆筒形托杆B末端的固定通孔Ａ和固定通孔Ｂ分别重合，通过这两对固定通孔将夹具固定到电机上，由电机带动夹具绕其轴线匀速旋转或做往复运动。