团簇设备的制作方法

本发明涉及团簇束流，特别涉及一种团簇设备。

背景技术：

1、团簇是由数个至上千个原子或分子通过相互作用聚集形成的相对稳定的聚集体，其尺寸介于单个原子分子与宏观固体之间，具有区别于原子分子及宏观物质的独特物理与化学性质。团簇束流设备可利用团簇制备纳米材料、功能薄膜及新型合金材料等，在材料科学、微纳制造以及表面改性等领域具有重要的应用价值。

2、团簇束流生成设备是通过多系统集成来实现团簇的沉积，其对尺寸精度、真空环境等均有较高的要求，方能产生尺寸精确且原子数精确的团簇束流。团簇束流生成设备一般包括原子气产生系统、冷凝系统、离子光学系统、质量选择系统、沉积系统等，分别用以产生原子蒸汽、使原子冷凝团聚并形成准直束流，经质量筛选后获得原子数精确的团簇，而后将团簇沉积于样品表面，实现团簇的无损沉积，用于材料制备或表面改性等。

3、在实际应用中，不同的样品材料对团簇束流的精度要求并不相同：有的样品材料对团簇束流的精度要求很高，需经过完整的制备过程方能实现高精度的团簇沉积效果；而有的样品材料对团簇束流的精度要求可以适当降低，从而可以达到效益与成本的平衡。然而，若要根据不同的样品材料调整所制备团簇束流的精度，往往需要对由多系统集成的团簇束流设备进行调整或拆分组装。由于整个团簇束流设备需要保持真空环境，且内部的精密部件及线路部署等结构复杂，导致拆分组装等操作十分困难，并且拆分过程还容易损坏其中的精密部件，造成更大的损失。现有技术由此难以在避免反复拆装的前提下，兼顾不同样品对团簇束流精度的差异化需求。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种团簇设备。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种团簇设备，用于实现团簇的产生、筛选以及沉积，包括：

3、团簇产生机构，包括溅射装置、至少部分环设于所述溅射装置外周的冷凝腔以及可调节喷嘴，所述可调节喷嘴设置于所述冷凝腔对应于团簇射出的一端；

4、束流调控机构，包括依次设置的束流取样器、离子光学透镜、质量选择器以及引出光学透镜，团簇束流由所述团簇产生机构射出，并依次通过所述束流取样器、所述离子光学透镜进入所述质量选择器，再经由所述引出光学透镜射出；

5、沉积机构，包括沿所述团簇产生机构和所述束流调控机构的布设方向设置于不同位置的若干组沉积装置，以用于收集不同精度的团簇粒子。

6、进一步的，所述沉积机构至少包括对应于所述团簇产生机构设置的第一沉积装置以及设置于所述束流调控机构出射端的第二沉积装置。

7、进一步的，所述沉积机构还包括对应于所述束流调控机构设置的第三沉积装置，所述第一沉积装置设置于所述可调节喷嘴与所述束流取样器之间，所述第二沉积装置连通于所述引出光学透镜的出射端，所述第三沉积装置设置于所述离子光学透镜与所述质量选择器之间。

8、进一步的，所述第一沉积装置、所述第二沉积装置以及所述第三沉积装置均包括样品台以及驱动所述样品台移动的电机，所述电机带动相应的所述样品台移动以调节所述样品台相对束流溅射路径的位置。

9、进一步的，还包括分别对应于所述第一沉积装置以及所述第三沉积装置设置的第一换样室、第二换样室以及第一真空阀和第二真空阀，所述第一换样室与所述第一沉积装置所在的腔室连通，所述第一真空阀设置于所述第一换样室与所述第一沉积装置所在的腔室之间以调节二者的通断；所述第二换样室与所述第三沉积装置所在的腔室连通，所述第二真空阀设置于所述第二换样室与所述第三沉积装置所在的腔室之间以调节二者的通断。

10、进一步的，还包括第一抓取组件、第二抓取组件、第三分子泵以及第四分子泵，所述第一抓取组件对应于所述第一换样室设置，以用于抓取所述第一沉积装置上的样品，所述第三分子泵用于为所述第一换样室抽取真空；所述第二抓取组件对应于所述第二换样室设置，以用于抓取所述第三沉积装置上的样品，所述第四分子泵用于为所述第二换样室抽取真空。

11、进一步的，还包括第三真空阀，所述引出光学透镜包括沿束流方向依次分布的第一分段和第二分段，所述第三真空阀设置于所述第一分段与所述第二分段之间以连通或者截断所述第一分段与所述第二分段之间的束流通道。

12、进一步的，所述溅射装置包括溅射枪和驱动组件，所述溅射枪被配置为多个，每一所述溅射枪均沿靠近或远离所述冷凝腔的方向设置，所述驱动组件被配置为具有与多个所述溅射枪一一对应的多组，每一组所述驱动组件用于带动一个所述溅射枪沿沿靠近或远离所述冷凝腔的方向移动，以调节相应的所述溅射枪伸入所述冷凝腔的深度。

13、进一步的，每一所述溅射枪均包括溅射阴极和导向杆，所述导向杆靠近所述冷凝腔的一端连接有所述溅射阴极，所述导向杆的另一端与所述驱动组件连接，所述驱动组件通过所述导向杆带动所述溅射阴极移动。

14、进一步的，所述溅射装置还包括法兰和伸缩件，所述法兰用于连接所述冷凝腔，每一所述导向杆均穿设于所述法兰且能够相对所述法兰沿束流方向移动，所述驱动组件位于所述法兰远离所述冷凝腔的一侧，所述溅射阴极位于所述法兰的另一侧，所述伸缩件设置于所述法兰与所述溅射阴极之间并将所述导向杆罩设在内。

15、本发明的团簇设备，至少具有如下有益效果：在溅射装置中设有至少两个沿靠近或远离冷凝腔方向布置的溅射枪，每一溅射枪由对应的驱动组件单独带动，使用者可让不同溅射枪搭载不同靶材，既能单独制备单一成分团簇，也能搭配制备复合团簇材料，每一溅射枪伸入冷凝腔的深度还可单独调整，工艺灵活性大大提升，也无需像现有技术那样停机换靶材，节省了作业时间、提升了制备效率；沿团簇产生机构和束流调控机构的布设方向，设备还布置了第一、第二、第三沉积装置，分别收集未精细筛选、经离子光学透镜调控和经多重筛选后的团簇，使用者按精度需求将样品放到对应沉积装置上即可在一次运行中获取所需团簇粒子，不必为切换精度拆装整台设备，也就避免了反复拆装过程中精密部件受损、真空环境被破坏等问题；与三组沉积装置相对应的第一换样室、第二换样室以及引出光学透镜均借助一个真空阀实现换样侧与真空侧的连通或截断，取样时只需关闭对应的真空阀，进入换样室或第四腔室的空气不会影响需保持真空的一侧，束流照常传输，无需整机停机，大幅缩短换样等待时间，有效提升实验与生产效率，同时减少整机反复解除真空带来的冷热交变与大气暴露，降低束流源、透镜等精密部件损耗，延长设备使用寿命、减少运维成本，设备整体结构紧凑合理、实用性强。

1.一种团簇设备，用于实现团簇的产生、筛选以及沉积，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的团簇设备，其特征在于：所述沉积机构至少包括对应于所述团簇产生机构设置的第一沉积装置以及设置于所述束流调控机构出射端的第二沉积装置。

3.如权利要求2所述的团簇设备，其特征在于：所述沉积机构还包括对应于所述束流调控机构设置的第三沉积装置，所述第一沉积装置设置于所述可调节喷嘴与所述束流取样器之间，所述第二沉积装置连通于所述引出光学透镜的出射端，所述第三沉积装置设置于所述离子光学透镜与所述质量选择器之间。

4.如权利要求3所述的团簇设备，其特征在于：所述第一沉积装置、所述第二沉积装置以及所述第三沉积装置均包括样品台以及驱动所述样品台移动的电机，所述电机带动相应的所述样品台移动以调节所述样品台相对束流溅射路径的位置。

5.如权利要求3所述的团簇设备，其特征在于：还包括分别对应于所述第一沉积装置以及所述第三沉积装置设置的第一换样室、第二换样室以及第一真空阀和第二真空阀，所述第一换样室与所述第一沉积装置所在的腔室连通，所述第一真空阀设置于所述第一换样室与所述第一沉积装置所在的腔室之间以调节二者的通断；所述第二换样室与所述第三沉积装置所在的腔室连通，所述第二真空阀设置于所述第二换样室与所述第三沉积装置所在的腔室之间以调节二者的通断。

6.如权利要求5所述的团簇设备，其特征在于：还包括第一抓取组件、第二抓取组件、第三分子泵以及第四分子泵，所述第一抓取组件对应于所述第一换样室设置，以用于抓取所述第一沉积装置上的样品，所述第三分子泵用于为所述第一换样室抽取真空；所述第二抓取组件对应于所述第二换样室设置，以用于抓取所述第三沉积装置上的样品，所述第四分子泵用于为所述第二换样室抽取真空。

7.如权利要求3所述的团簇设备，其特征在于：还包括第三真空阀，所述引出光学透镜包括沿束流方向依次分布的第一分段和第二分段，所述第三真空阀设置于所述第一分段与所述第二分段之间以连通或者截断所述第一分段与所述第二分段之间的束流通道。

8.如权利要求1所述的团簇设备，其特征在于：所述溅射装置包括溅射枪和驱动组件，所述溅射枪被配置为多个，每一所述溅射枪均沿靠近或远离所述冷凝腔的方向设置，所述驱动组件被配置为具有与多个所述溅射枪一一对应的多组，每一组所述驱动组件用于带动一个所述溅射枪沿靠近或远离所述冷凝腔的方向移动，以调节相应的所述溅射枪伸入所述冷凝腔的深度。

9.如权利要求8所述的团簇设备，其特征在于：每一所述溅射枪均包括溅射阴极和导向杆，所述导向杆靠近所述冷凝腔的一端连接有所述溅射阴极，所述导向杆的另一端与所述驱动组件连接，所述驱动组件通过所述导向杆带动所述溅射阴极移动。

10.如权利要求9所述的团簇设备，其特征在于：所述溅射装置还包括法兰和伸缩件，所述法兰用于连接所述冷凝腔，每一所述导向杆均穿设于所述法兰且能够相对所述法兰沿束流方向移动，所述驱动组件位于所述法兰远离所述冷凝腔的一侧，所述溅射阴极位于所述法兰的另一侧，所述伸缩件设置于所述法兰与所述溅射阴极之间并将所述导向杆罩设在内。