一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统

本发明属于化学气相沉积设备，涉及一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统。

背景技术：

1、低压化学气相渗透/沉积技术是一种陶瓷基复合材料或涂层常用的制备方法，其被广泛用来沉积硅化物、硼化物、碳化物、氮化物以及其它难熔金属化合物等。其原理是气体、固体或液态前驱体通过特定的供给系统进入沉积腔内，在一定温度和压力下发生一系列复杂的化学反应生成固态产物。其中，目前常用的液态前驱体有ch3cl3si(mts)，ticl4，gecl4和sicl4等，液态前驱体通常储存在密封容器内，采用鼓泡法进入反应腔体，液态前驱体会随着设备沉积时间的进行逐渐减少，因此需要频繁给储存罐中补给前驱体液体。

2、文献“yann gallou,marie dubois,et al.evidence of twin mediated growthin the cvd of polycrystalline silicon carbide.acta materialia,259(2023)119274”报道了采用mts液态前驱体通过低压化学气相沉积技术制备多晶sic陶瓷；低压化学气相沉积制备技术领域涉及密封及负压环境并且存在有毒和腐蚀气体，尤其是在长时间沉积时，沉积过程中需要及时补充前驱体，补给的时间和每次的补给量很难控制，对制备周期以及制备工艺造成不利影响；此外，前驱体在补给过程中与人体接触会对眼睛、皮肤以及呼吸系统造成巨大危害。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，从而解决现有化学气相沉积技术前驱体补给过程的危险及有毒前驱体与空气或人接触产生的危害，同时，避免了实验的临时中断，使得渗透/沉积工艺稳定差的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，包括连通设置的前驱体储存罐以及前驱体补给罐；

4、所述前驱体储存罐以及前驱体补给罐上分别均设有第一液位传感器和第二液位传感器；

5、所述前驱体储存罐以及前驱体补给罐的连接通路上设有电动可通断组件；

6、所述第一液位传感器、第二液位传感器以及电动可通断组件均与plc控制组件电连接；

7、使用所述液态前驱体自动补给系统时，所述前驱体储存罐与低压化学气相渗透/沉积系统可通断连接，所述前驱体补给罐与液态前驱体配制罐可通断连接。

8、优选的，所述前驱体储存罐与前驱体补给罐之间设有第一连通管，所述电动可通断组件设置于所述第一连通管上。

9、优选的，所述电动可通断组件为电控真空阀门。

10、优选的，所述前驱体储存罐的底部设有质量传感器，所述质量传感器与所述plc控制组件电连接。

11、优选的，所述液态前驱体自动补给系统还包括控制箱，所述plc控制组件设置在所述控制箱的内部。

12、优选的，所述控制箱上设有液位显示器，所述液位显示器与所述plc控制组件电连接，所述液位显示器用于显示第一液位传感器以及第二液位传感器的感应信号。

13、优选的，所述控制箱上设有质量显示器，所述质量显示器与所述plc控制组件电连接，所述质量显示器用于显示质量传感器的感应信号。

14、优选的，所述控制箱上设有报警器，所述报警器与所述plc控制组件电连接，所述报警器用于对第二液位传感器的感应信号进行警示。

15、一种低压化学气相渗透/沉积设备，包括上述的液态前驱体自动补给系统。上述的一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统的控制方法，其特征在于，当第一液位传感器的感应结果低于预设的第一阈值时，plc控制组件控制电动可通断组件打开，前驱体补给罐中的前驱体液体进入前驱体储存罐，实现对前驱体储存罐中前驱体液体的补给；当第二液位传感器的感应结果低于预设的第二阈值时，plc控制组件反馈感应信号，进行前驱体补给罐中前驱体液体的补给。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

17、本发明公开一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，包括连通设置的前驱体储存罐以及前驱体补给罐；所述前驱体储存罐以及前驱体补给罐上分别均设有第一液位传感器和第二液位传感器；所述前驱体储存罐的底部设有质量传感器；所述前驱体储存罐以及前驱体补给罐的连接通路上设有电动可通断组件；使用所述液态前驱体自动补给系统时，所述前驱体储存罐与低压化学气相渗透/沉积系统可通断连接，所述前驱体补给罐与液态前驱体配制罐可通断连接；所述第一液位传感器、第二液位传感器、质量传感器以及电动可通断组件均与plc控制组件电连接。该系统中设置用于储存前驱体的前驱体储存罐以及用于当前驱体储存罐中前驱体不足时用于补给的前驱体补给罐，在补给过程中，通过第一液位传感器和第二液位传感器对前驱体储存罐以及前驱体补给罐内部的液体液位进行监控，同时将监控结果反馈给plc控制组件，plc控制组件通过监测结果控制电动可通断组件的通断，实现前驱体储存罐中液体的补给。同时，利用质量传感器检测进入低压化学气相渗透/沉积系统中液态前驱体的量，便于化学气相渗透/沉积反应的精准控制。该系统结构简单，设计合理，有效避免低压化学气相渗透/沉积制备过程中使用的危险及有毒前驱体与空气或人接触产生的危害，同时，自动控制过程，避免了实验的临时中断，提高渗透/沉积工艺的稳定性，且具有低成本，制备方便及高安全性的优点。

18、进一步的，所述前驱体储存罐的底部设有质量传感器，所述质量传感器与所述plc控制组件电连接，该质量传感器的设置可精确控制进入低压化学气相渗透/沉积系统中前驱体的量，有效实现了反应过程的精确控制。

19、进一步的，所述控制箱上设有液位显示器，所述液位显示器与所述plc控制组件电连接，所述液位显示器的设置便于直观观察前驱体储存罐中的液位。

20、进一步的，所述控制箱上设有质量显示器，所述质量显示器与所述plc控制组件电连接，所述质量显示器的设置便于直观观察前驱体储存罐中进入化学气相渗透/沉积系统的前驱体的量。

21、进一步的，所述控制箱上设有报警器，所述报警器与所述plc控制组件电连接，所述报警器的设置便于提示实验人员当前驱体补给罐中前驱体不足时，及时补充。

技术特征：

1.一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，其特征在于，包括连通设置的前驱体储存罐(11)以及前驱体补给罐(12)；

2.根据权利要求1所述的一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，其特征在于，所述前驱体储存罐(11)与前驱体补给罐(12)之间设有第一连通管(16)，所述电动可通断组件(17)设置于所述第一连通管(16)上。

3.根据权利要求1所述的一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，其特征在于，所述电动可通断组件(17)为电控真空阀门。

4.根据权利要求1所述的一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，其特征在于，所述前驱体储存罐(11)的底部设有质量传感器(10)，所述质量传感器(10)与所述plc控制组件(7)电连接。

5.根据权利要求4所述的一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，其特征在于，所述液态前驱体自动补给系统还包括控制箱(8)，所述plc控制组件(7)设置在所述控制箱(8)的内部。

6.根据权利要求5所述的一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，其特征在于，所述控制箱(8)上设有液位显示器(5)，所述液位显示器(5)与所述plc控制组件(7)电连接，所述液位显示器(5)用于显示第一液位传感器(3)以及第二液位传感器(13)的感应信号。

7.根据权利要求5所述的一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，其特征在于，所述控制箱(8)上设有质量显示器(6)，所述质量显示器(6)与所述plc控制组件(7)电连接，所述质量显示器(6)用于显示质量传感器(10)的感应信号。

8.根据权利要求5所述的一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，其特征在于，所述控制箱(8)上设有报警器(4)，所述报警器(4)与所述plc控制组件(7)电连接，所述报警器(4)用于对第二液位传感器(13)的感应信号进行警示。

9.一种低压化学气相渗透/沉积设备，其特征在于，包括权利要求1～8中任意一项所述的液态前驱体自动补给系统。

10.权利要求1～8中任意一项所述的一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统的控制方法，其特征在于，当第一液位传感器(3)的感应结果低于预设的第一阈值时，plc控制组件(7)控制电动可通断组件(17)打开，前驱体补给罐(12)中的前驱体液体进入前驱体储存罐(11)，实现对前驱体储存罐(11)中前驱体液体的补给；当第二液位传感器(13)的感应结果低于预设的第二阈值时，plc控制组件(7)反馈感应信号，进行前驱体补给罐(12)中前驱体液体的补给。

技术总结本发明公开一种低压化学气相渗透/沉积液态前驱体自动补给系统，该系统中设置用于储存前驱体的前驱体储存罐以及用于当前驱体储存罐中前驱体不足时用于补给的前驱体补给罐，在补给过程中，通过第一液位传感器和第二液位传感器对前驱体储存罐以及前驱体补给罐内部的液体液位进行监控，同时将监控结果反馈给PLC控制器，PLC控制器通过监测结果控制电动可通断组件的通断，实现前驱体储存罐中液体的补给。该系统结构简单，设计合理，有效避免低压化学气相渗透/沉积制备过程中使用的危险及有毒前驱体与空气或人接触产生的危害，同时，自动控制过程，避免了实验的临时中断，提高渗透/沉积工艺的稳定性，且具有低成本，制备方便及高安全性的优点。技术研发人员：张建,陈睿聪,张雨雷,张浩辉受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11