一种分子束外延源炉加热丝缠绕工装及缠绕方法与流程

1.本技术涉及加热工装技术领域，具体而言，涉及一种分子束外延源炉加热丝缠绕工装及缠绕方法。


背景技术：

2.分子束源炉是分子束外延技术的核心零部件，分子束源炉由均匀围绕在炉外的加热丝发热，炉内的固体待沉积物受高温熔化并蒸发，从炉内上升并沿炉口喷射进分子束外延腔室内，最终沉积在样品台上形成均匀薄膜。其中分子束源炉的温度场的稳定性和均匀性直接影响到分子束的流量和均匀性，并决定成膜的质量，如图1所示，图1为现有技术的分子束源炉的结构示意图，分子束源炉包括第一加热丝10和多个第一支撑环20，由第一加热丝10迂回绕制在多个第一支撑环20上，并在最外端的第一支撑环20处进行折弯返回形成折弯部，第一加热丝10在绕制的时候，为了使分子束源炉的温度场均匀性好，除了保证折弯部的半径统一，还需要保证各个第一加热丝10在各个第一支撑环20之间的部分保持平直，由于第一加热丝10分布比较密集，相邻的两个第一加热丝之间距离一般是小于3mm，因此，第一加热丝10之间（除了折弯部）稍微有点弯曲也会对分子束源炉整体温度的均匀性影响很大，现有技术的第一加热丝10的缠绕方法是如图2所示（图2是为了更加清楚地表达的简略示意图，并不代表具体实物图），图2中第一加热丝10穿过第一支撑环20（图2中用矩形示意）b1孔后折弯再穿过相邻的b2孔，然后在b2孔的下方将第一加热丝10进行拉伸，以使b1孔到b2孔位置的折弯部的半径达到要求，在此过程中，状态a1中b1孔到b2孔的第一加热丝段都会经过折弯（即a1），由于b1孔和b2孔之间的距离比较小，折弯部的曲率较大，会导致折弯后的第一加热丝10产生塑性变形，即使经历状态a2的拉伸（拉伸时，a1处会被拉伸至a2处），最终拉伸至状态a3中的a3处，该a3段最终会呈弯曲状，并且很难重新矫正，从而影响分子束源炉的温度场分布均匀性。
3.针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种分子束外延源炉加热丝缠绕工装及缠绕方法，旨在解决现有加热丝在缠绕过程中产生塑性变形影响分子束源炉的温度场分布均匀性问题，有效减少加热丝在缠绕过程中产生的塑性变形。
5.本技术提供了一种分子束外延源炉加热丝缠绕工装，包括：固定柱、第一固定板、第二固定板、第一旋转环和第二旋转环；所述第一固定板和所述第二固定板相互平行并分别可拆卸地与所述固定柱的两端连接，所述第一固定板和所述第二固定板的周面均间隔环布有多个定位凹槽，且各个所述定位凹槽沿厚度方向贯通所述第一固定板或所述第二固定板的两个侧面；所述第一旋转环和所述第二旋转环分别可转动且可拆卸地设置在所述第一固定板和所述第二固定板的周面上，所述第一旋转环和所述第二旋转环均设置有一个开口，所
述开口贯通所述第一旋转环或所述第二旋转环的内外周面，所述开口的大小与所述定位凹槽相适配。
6.本技术提供的分子束外延源炉加热丝缠绕工装，通过在第一固定板和第二固定板的周面设置定位凹槽，在加热丝缠绕时，把第一旋转环和第二旋转环的开口分别旋转至定位凹槽，方便加热丝直接按入定位凹槽，无需使整段加热丝穿过定位凹槽，从而使加热丝在折弯的过程仅是对需要折弯的位置的部分加热丝进行折弯，其余部分的加热丝不需要经过大曲率折弯过程，因此，可大大降低加热丝产生塑性变形的几率，从而有效保证分子束外延源炉的温度场分布均匀。
7.可选地，所述第一旋转环和所述第二旋转环均设置有至少一个第一螺纹通孔，所述第一螺纹通孔贯通所述第一旋转环或所述第二旋转环的内外周面，并用于安装锁定螺丝。
8.可选地，任意相邻两个所述定位凹槽之间还设置有一个第一凹孔，所述第一凹孔与所述第一螺纹通孔相适配，并用于供所述锁定螺丝伸入以锁定所述第一旋转环或所述第二旋转环。
9.通过设置与第一螺纹通孔相适配的第一凹孔，当需要固定第一旋转环或第二旋转环时，可方便锁定螺丝伸入第一凹孔，从而更加可靠地锁定第一旋转环或第二旋转环。
10.可选地，所述开口的宽度从外到内逐渐变小，且所述开口的内侧一端的宽度等于所述定位凹槽的槽口宽度。
11.通过设置开口的宽度由外到内逐渐变小，在加热丝按入定位凹槽时，加热丝只需放置在宽度最大的开口处，加热丝顺着开口的侧壁导引进入开口内侧一端从而进入定位凹槽，无需使加热丝精确对准开口，并提高缠绕效率。
12.可选地，所述第一固定板和所述第二固定板均通过至少一个螺钉与所述固定柱连接。
13.可选地，所述第一旋转环和所述第二旋转环均设置有四个所述第一螺纹通孔。
14.可选地，所述第一旋转环的外周面和所述第二旋转环的外周面之间通过一个连接杆连接，所述连接杆的两端分别通过所述锁定螺丝与所述第一旋转环和所述第二旋转环连接，所述连接杆用于同步旋转所述第一旋转环和所述第二旋转环。
15.可选地，所述定位凹槽为u型槽。
16.可选地，所述固定柱为可伸缩结构，所述固定柱的长度可调。
17.第二方面，本技术提供一种分子束外延源炉加热丝缠绕方法，基于上述所述的分子束外延源炉加热丝缠绕工装，所述方法包括步骤:a1.将至少两个支撑环重叠且使各个第三通孔对齐后套入所述固定柱中，然后把所述第一固定板和所述第二固定板安装在所述固定柱的两端；所述支撑环沿周向环布设置有多个所述第三通孔，所述第三通孔沿厚度方向贯通所述支撑环；a2.将所述第一旋转环和所述第二旋转环分别安装在所述第一固定板和所述第二固定板上，使所述第一旋转环和所述第二旋转环的所述开口对准同一个定位凹槽组，使加热丝穿过所述第三通孔并依次按入所述定位凹槽组后，调节两个所述开口依次对准各个所述定位凹槽组，并在每次对准后将所述加热丝折弯后穿过对应的所述第三通孔并依次按入对应的所述定位凹槽组；所述定位凹槽组包括两个分别设置在所述第一固定板和所述第二
固定板上且位于同一直线上的所述定位凹槽；a3.绕制完成后，拆卸所述第一旋转环和所述第二旋转环，将所述加热丝移出各个所述定位凹槽，并将各个所述支撑环移动至所需的位置并与所述加热丝固定,然后拆卸所述第一固定板和所述第二固定板以及取出所述固定柱。
18.有益效果本技术提供的一种分子束外延源炉加热丝缠绕工装，通过在第一固定板和第二固定板的周面设置定位凹槽，在加热丝缠绕时，把第一旋转环和第二旋转环的开口分别旋转至定位凹槽，方便加热丝直接按入定位凹槽，无需使整段加热丝穿过定位凹槽，从而使加热丝在折弯的过程中仅是对需要折弯的位置的部分加热丝进行折弯，其余部分的加热丝不需要经过大曲率折弯过程，因此，可大大降低加热丝产生塑性变形的几率，从而有效保证分子束外延源炉的温度场分布均匀。
附图说明
19.图1为现有技术的分子束源炉的结构示意图。
20.图2为现有技术的第一加热丝的缠绕方法的示意图。
21.图3为本技术提供的分子束外延源炉加热丝缠绕工装的结构示意图。
22.图4为本技术提供的加热丝折弯前的示意图。
23.图5为本技术提供的加热丝折弯后的示意图。
24.图6为本技术提供的第二固定板的结构示意图。
25.图7为本技术提供的第一旋转环的结构示意图。
26.图8为本技术提供的第一固定板和第二固定板与固定柱固定的结构示意图。
27.标号说明：10、第一加热丝；20、第一支撑环；100、固定柱； 201、第一固定板；202、第二固定板；203、定位凹槽；204、第一凹孔；301、第一旋转环；302、第二旋转环；303、开口；304、第一螺纹通孔；305、锁定螺丝；400、连接杆；500、加热丝；600、支撑环；701、铁片；702、磁吸帽；800、凸起部。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.请参照图3-图8，图3是本技术实施例中的一种分子束外延源炉加热丝缠绕工装的结构示意图，旨在现有加热丝在缠绕过程中产生塑性变形影响分子束源炉的温度场分布均匀性问题，有效减少加热丝在缠绕过程中产生塑性变形。
31.本技术提供的一种分子束外延源炉加热丝缠绕工装，包括：固定柱100、第一固定板201、第二固定板202、第一旋转环301和第二旋转环302；第一固定板201和第二固定板202相互平行并分别可拆卸地与固定柱100的两端连接，第一固定板201和第二固定板202的周面均间隔环布有多个定位凹槽203，且各个定位凹槽203沿厚度方向贯通第一固定板201或第二固定板202的两个侧面；第一旋转环301和第二旋转环302分别可转动且可拆卸地设置在第一固定板201和第二固定板202的周面上，第一旋转环301和第二旋转环302均设置有一个开口303，开口303贯通第一旋转环301或第二旋转环302的内外周面，开口303的大小与定位凹槽203相适配（即定位凹槽203的第一开口的大小与开口303的大小相同，从而保证加热丝500顺利从开口303进入定位凹槽203）。
32.具体地，如图3所示，通过在第一固定板201和第二固定板202的周面设置定位凹槽203，在加热丝500缠绕时，把第一旋转环301和第二旋转环302的开口303分别旋转至定位凹槽203；方便加热丝500直接按入定位凹槽203，无需使整段加热丝500穿过定位凹槽203，从而使加热丝500在折弯的过程仅是对需要折弯的位置的部分加热丝500进行折弯，其余部分的加热丝500不需要经过大曲率折弯过程，因此，可大大降低加热丝500产生塑性变形的几率，从而有效保证分子束外延源炉的温度场分布均匀。
33.其中，第一旋转环301和第二旋转环302的结构均相同，第一固定板201和第二固定板202的结构均相同。
34.在一些实施例中，第一旋转环301和第二旋转环302均设置有至少一个第一螺纹通孔304，第一螺纹通孔304贯通第一旋转环301或第二旋转环302的内外周面，并用于安装锁定螺丝305。
35.具体地，如图3和图7所示，通过设置至少一个第一螺纹通孔304，方便锁定螺丝305穿过第一螺纹通孔304与第一固定板201或第二固定板202进行固定。
36.在一些实施例中，任意相邻两个定位凹槽203之间还设置有一个第一凹孔204，第一凹孔204与第一螺纹通孔304相适配，并用于供锁定螺丝305伸入以锁定第一旋转环301或第二旋转环302。
37.具体地，如图3和图6所示，通过设置与第一螺纹通孔304相适配的第一凹孔204，当需要固定第一旋转环301或第二旋转环302时，可方便锁定螺丝305伸入第一凹孔204，从而更加可靠地锁定第一旋转环301或第二旋转环302。
38.在一些实施方式中，开口303的宽度从外到内逐渐变小，且开口303的内侧一端的宽度（即图7的a处）等于定位凹槽203的槽口宽度。
39.具体地，如图7所示，通过设置开口303的宽度由外到内逐渐变小，在加热丝500按入定位凹槽203时，加热丝500只需放置在宽度最大（即图7的b处）的开口303处，加热丝500顺着开口303的侧壁导引进入开口303内侧一端从而进入定位凹槽203，无需使加热丝500精确对准开口303的内侧处（即图7的a处），并提高缠绕效率。
40.在一些实施方式中，第一固定板201和第二固定板202均通过至少一个螺钉与固定柱100连接。
41.具体地，为使第一固定板201和第二固定板202分别与固定柱100连接，设置至少一个螺钉即可实现连接；优选地，为了使连接更加稳定，也可以设置两个螺钉（如图3所示），螺
钉的数量可根据实际需要设置。
42.在另一些实施方式中，如图8所示，固定柱100的两端设置有凸起部800和铁片701，第一固定板201和第二固定板202上均开设有与该凸起部800相适配的定位孔，固定柱100两端的凸起部800分别穿过第一固定板201和第二固定板202的定位孔以实现对第一固定板201和第二固定板202的定位，第一固定板201和第二固定板202均通过磁吸帽702与固定柱100连接，该磁吸帽702具有磁性且套设在凸起部800凸出第一固定板201或第二固定板202的端部，该磁吸帽702通过吸附相应的铁片701以把第一固定板201或第二固定板202压紧在固定柱100的端部；通过该设置，可以快速将第一固定板201和第二固定板202与固定柱100连接，在需要拆卸的时候，摘下磁吸帽702即可。
43.在一些实施方式中，第一旋转环301和第二旋转环302均设置有四个第一螺纹通孔304。
44.具体地，如图3和图7所示，在第一旋转环301和第二旋转环302上设置有四个第一螺纹通孔304，可使第一旋转环301或第二旋转环302更可靠地与第一固定板201或第二固定板202固定连接。
45.在一些实施例中，第一旋转环301的外周面和第二旋转环302的外周面之间通过一个连接杆400连接，连接杆400的两端分别通过锁定螺丝305与第一旋转环301和第二旋转环302连接，连接杆400用于同步旋转第一旋转环301和第二旋转环302。
46.具体地，通过设置连接杆400可以同步旋转第一旋转环301和第二旋转环302分别对准定位凹槽203，无需依次旋转第一旋转环301和第二旋转环302，提高工作效率。且当完成加热丝500缠绕进行工装拆卸时，连接杆400也易于拆卸。
47.在一些实施方式中，定位凹槽203为u型槽。
48.具体地，如图6所示，为了方便加热丝500进入定位凹槽203，定位凹槽203设置为u型槽。
49.在一些实施方式中，固定柱100为可伸缩结构，固定柱100的长度可调。
50.具体地，通过设置固定柱100为可伸缩结构，使固定柱100的长度可调节，从而满足不同长度要求的分子束外延源炉，其中，可伸缩结构为现有技术，此处不作具体限制。
51.由上可知，本技术提供的分子束外延源炉加热丝缠绕工装，通过在第一固定板201和第二固定板202的周面设置定位凹槽203，在加热丝500缠绕时，把第一旋转环301和第二旋转环302的开口303分别旋转至定位凹槽203，将加热丝500在折弯后直接按入定位凹槽203，方便加热丝500直接按入定位凹槽203，无需使整段加热丝500穿过定位凹槽203，从而使加热丝500在折弯的过程仅是对需要折弯的位置的部分加热丝500进行折弯，其余部分的加热丝500不需要经过大曲率折弯过程，因此，可大大降低加热丝500产生塑性变形的几率，从而有效保证分子束外延源炉的温度场分布均匀。
52.第二方面，本技术提供一种分子束外延源炉加热丝缠绕方法，基于上述的分子束外延源炉加热丝缠绕工装，该方法包括步骤:a1.将至少两个支撑环600重叠且使各个第三通孔对齐后套入固定柱100中，然后把第一固定板201和第二固定板202安装在固定柱100的两端；支撑环600沿周向环布设置有多个第三通孔（即用于供加热丝500穿过的孔），第三通孔沿厚度方向贯通支撑环600；a2.将第一旋转环301和第二旋转环302分别安装在第一固定板201和第二固定板
202上，使第一旋转环301和第二旋转环302的开口303对准同一个定位凹槽组，使加热丝500穿过第三通孔并依次按入定位凹槽组后，调节两个开口303依次对准各个定位凹槽组，并在每次对准后将加热丝500折弯后穿过对应的第三通孔并依次按入对应的定位凹槽组；定位凹槽组包括两个分别设置在第一固定板201和第二固定板202上且位于同一直线上的定位凹槽203；a3.绕制完成后，拆卸第一旋转环301和第二旋转环302，将加热丝500移出各个定位凹槽203，将各个支撑环600移动至所需的位置并与加热丝500固定,然后拆卸第一固定板201和第二固定板202以及取出固定柱100。
53.其中，在步骤a3中具体的拆卸的方式不作限制，可根据实际需要设置，例如，在支撑环600设置为两个时，先拆卸第一旋转环301，将加热丝500移出第一固定板201的定位凹槽203，然后将其中一个支撑环600移动至靠近第一固定板201一端所需的位置并与加热丝500固定，然后再拆卸第二旋转环302，将加热丝500移出第二固定板202的定位凹槽203，然后将另一个支撑环600移动至靠近第二固定板202一端所需的位置并与加热丝500固定，最后拆卸第一固定板201和第二固定板202以及取出固定柱100。
54.具体地，使第一旋转环301和第二旋转环302的开口303对准同一个定位凹槽组（如图3所示），使加热丝500穿过第三通孔并依次按入定位凹槽组后，调节两个开口303依次对准下一个定位凹槽组，并在每次对准后将加热丝500折弯后穿过对应的第三通孔并依次按入对应的定位凹槽组，由于在加热丝500折弯后先穿过对应的第三通孔，此时加热丝500没有经过对应的定位凹槽203（如图4所示），不会产生折弯产生的变形，在加热丝500穿过第三通孔后，再通过现有的折弯工具使加热丝500在需要折弯的位置直接折弯（形成半径相同的折弯部），在折弯的过程仅是对需要折弯的位置的部分加热丝500进行折弯，其余部分的加丝热不需要经过大曲率折弯过程，加热丝500折弯后按入定位凹槽组，然后旋转第一旋转环301和第二旋转环302至下一组定位凹槽组（如图5所示），因此，可大大降低加热丝500产生塑性变形的几率，从而有效保证分子束外延源炉的温度场分布均匀。需要说明的是，为更清楚地表达本技术的结构和原理，图3、图4、图5中只画出了两个支撑环600。
55.由上可知，本技术提供的分子束外延源炉加热丝缠绕方法，通过该缠绕方法可以使加热丝500在折弯的过程仅是对需要折弯的位置的部分加热丝500进行折弯，其余部分的加热丝500不需要经过大曲率折弯过程，因此，可大大降低加热丝500产生塑性变形的几率，从而有效保证分子束外延源炉的温度场分布均匀。
56.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
57.另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
58.再者，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
59.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
60.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。