專利名稱：一種制備線型納米碳管復合場發(fā)射源的裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種納米碳管(Carbon Nanotubes，以下簡稱CNTs)復合場發(fā)射源的生長裝置，特別是涉及一種線型CNTs復合場發(fā)射源的生長裝置。
背景技術(shù)：
CNTs可視為由石墨片層卷曲而成的準一維納米材料由單層石墨片卷曲而成的CNTs稱為單壁納米碳管(Single Walled Carbon Nanotubes，以下簡稱SWNTs)，由多層石墨片同軸卷曲而成的CNTs稱為多壁納米碳管(Multi-WalledCarbon Nanotubes，以下簡稱MWNTs)。
由于CNTs具有優(yōu)異的導電性能(對金屬性CNTs而言)、極高的力學強度和化學穩(wěn)定性，以及非常高的形狀因子(長度與半徑的比值)，使它成為理想的電子場發(fā)射材料，引起人們廣泛的關注。
根據(jù)電子場發(fā)射原理，物體表面的凸起會引起凸起頂部附近局域電場的增強，場增強因子(β)與凸起的高度(h)成正比，與凸起頂部的曲率半徑(r)成反比，即β∝h/r。碳纖維布的表面凹凸不平，它們本身就是一種良好的場發(fā)射源。Jo等(S.H.Jo，et al.，Appl.Phys.Lett.，85(2004)810)采用熱解CVD方法，在碳纖維布上生長MWNTs形成復合場發(fā)射源；它顯示極高的場增強因子β＝1.88×104，比在Si或玻璃等基片上生長的SWNTs或MWNTs膜的β值高約一個數(shù)量級。最近Huang等的研究表明(J.Y.Huang，Z.F.Ren et al.，Appl.Phys.Lett.，87(2005)53110)，納米碳管復合場發(fā)射源的優(yōu)異場發(fā)射性能由場發(fā)射的多級效應引起。
電弧法、激光法和化學氣相沉積(CVD)法(包括催化熱解CVD和各類等離子體增強化學氣相沉積-PECVD)，是制備CNTs的三類常用方法。由于能夠?qū)VD過程進行有效控制，人們利用CVD法不僅能批量制備高純度SWNTs或MWNTs，而且能在各種襯底上制備出直徑、長度和密度可控的取向或非取向CNTs膜。
Bonard等(J.-M.Bonard，et al.，Applied Physics Letters 78(2001)2775)采用催化熱解CVD方法，在Fe-Al-Cr合金線上生長CNTs，制成線型CNTs場發(fā)射源，并用它制備出管式CNTs場發(fā)射發(fā)光燈，其具體制備步驟如下(1)用丙酮和乙醇對Fe-Al-Cr電熱合金線(長7cm、直徑1mm)進行超聲清洗。
(2)將清洗后的合金線在1000℃下于空氣中氧化處理12小時，在合金線表面形成致密的氧化層(主要為氧化鋁)。將經(jīng)氧化處理后的合金絲浸入濃度為40mM的硝酸鐵(Fe(NO3)3·9H2O)的乙醇溶液中，在合金線上附著或沉積一層含鐵催化劑。由于合金線上致密氧化層具有高度化學惰性，確保能通過改變沉積在合金線上的催化劑種類和厚度，來控制CNTs在合金線上的生長。
(3)將涂有催化劑的合金線置于水平管式爐內(nèi)的支架上，爐溫為720℃，爐內(nèi)通入乙炔/氮混合氣體，乙炔和氮氣流速分別為20mL/min和80mL/min，爐內(nèi)氣壓為1大氣壓。在高溫(720℃)下乙炔氣體催化分解形成大量碳原子，通過碳原子在催化劑顆粒內(nèi)的擴散-沉積過程形成CNTs，制成線型CNTs場發(fā)射陰極。
(4)在長為5cm、直徑為4cm的玻璃管內(nèi)壁上蒸鍍一層透明導電ITO膜，然后再在透明導電ITO膜上覆蓋熒光粉層制成陽極。將覆蓋有催化劑層的線型陰極安裝在玻璃管陽極的中心，密封后抽真空(10-6～10-7Torr)；當在陰極和陽極間加5.4kV電壓時，陰極場發(fā)射電流密度為0.5mA/cm2；陽極上的熒光粉受場發(fā)射電子轟擊而發(fā)光，亮度可達104cd/m2；當用上述傳統(tǒng)管式爐熱解CVD方法制備線型CNTs場發(fā)射源時，管式爐的恒溫區(qū)長度應大于線型CNTs場發(fā)射源長度；因此，這種方法僅適于制備長度較短的(例如＜10cm)線型CNTs場發(fā)射源。用管式爐CVD方法制備長度更大的(例如＞10cm)線型CNTs場發(fā)射源，需要采用爐管很長的管式爐，使設備投資成本和功耗增加。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種制備新型電子場發(fā)射源的專用裝置，該裝置采用自通電熱解CVD方法，在導電纖維編織繩上生長CNTs，得到具有極好場發(fā)射特性的線型復合場發(fā)射源。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，功耗小，適于制備尺寸長的線型場發(fā)射源。
本發(fā)明提供的專用裝置如圖1和圖2所示圖1所示的裝置既能用于采用自通電熱解CVD方法制備納米碳管復合場發(fā)射源，也能用于原位測試復合場發(fā)射源的場發(fā)射特性和發(fā)光特性；甚至能邊生長CNTs，邊觀察CNTs的場發(fā)射，通過CNTs生長過程中場發(fā)射的變化，了解CNTs的生長過程和機理。圖2所示的裝置是圖1所示裝置的簡化，它僅能用于通過自通電熱解CVD過程制備納米碳管復合場發(fā)射源。
圖1所示的裝置主要由反應室、自通電回路和場發(fā)射測試回路組成。
反應室主要由圓筒型腔體1、第一上蓋2和第二上蓋3、第一下蓋4和第二下蓋5、以及氣路系統(tǒng)組成。反應室的密封通過上“O”型橡膠密封圈6、下“O”型橡膠密封圈7以及第一針尖閥門8和第二針尖閥門9來實現(xiàn)。在第一上蓋2上分別安裝有上接線柱10和進氣咀12，在第一下蓋4上分別安裝有下接線柱11和抽氣咀13。進氣咀12通過第一針尖閥門8與氣體質(zhì)量流量計和工作氣源14相連，抽氣咀13通過第二針尖閥門9與真空泵系統(tǒng)15相連。氣體質(zhì)量流量計和工作氣源14、第一針尖閥門8、進氣咀12、抽氣咀13、第二針尖閥門9和真空泵系統(tǒng)15組成反應室的氣路系統(tǒng)。通過擰緊螺釘31可將第一下蓋4固定在實驗平臺32上。
自通電回路主要由電源DC1、導電纖維編織繩16以及上接線柱10和下接線柱11組成；直流電源DC1的正、負極分別與上接線柱10和下接線柱11相連，開關K1可以控制自通電回路的導通或斷路。導電纖維編織繩16表面覆蓋有催化劑層17，導電纖維編織繩的上端與上接線柱10相連，下端通過夾具18和彈簧19與下接線柱11相連，彈簧19可補償導電纖維編織繩16因自通電加熱而引起的膨脹變形；上、下陶瓷絕緣套20和21分別使上、下接線柱10和11與第一上、下蓋2和4保持絕緣。
在上述的技術(shù)方案中，所述的圓筒型腔體1為金屬管、陶瓷管或玻璃管，它的長度為10-180cm，直徑為3-8cm，壁厚為0.8-3.0mm。
在上述的技術(shù)方案中，還包括一場發(fā)射測試回路；所述圓筒型腔體1為內(nèi)壁上有透明導電ITO膜23，在透明導電ITO膜23上再涂熒光粉層24的玻璃管；其中所述第一上蓋2或第一下蓋4采用導電材料制作；所述場發(fā)射測試回路由直流電源DC2、陽極和陰極組成，直流電源DC2的負極通過導線與上接線柱10、與作為陰極的導電纖維編織繩16電連接，直流電源DC2的正極通過導線與第一上蓋2電連接，所述第一上蓋2與作為陽極的透明導電ITO膜23相接觸，開關K2控制測試回路的導通或斷路。
在上述的技術(shù)方案中，所述的第一上蓋2的底面和第一下蓋4頂面上分別開一環(huán)形上溝槽25和環(huán)形下溝槽26，所述的圓筒型腔體1上下兩端口外壁套有“O”型橡膠密封圈6，并且嵌入環(huán)形上溝槽25和環(huán)形下溝槽26內(nèi)；所述第一上蓋2的底面和第一下蓋4頂面上分別覆蓋一第二上蓋3和第二下蓋5，該第二上蓋3的一面有上凸環(huán)27，第二下蓋5的一面有下凸環(huán)28，其中第二上蓋3的上凸環(huán)27和第二下蓋5的下凸環(huán)28壓在“O”型橡膠密封圈6上，通過螺釘29穿過第二上蓋3、第一上蓋2，和另一個螺釘30穿過第二下蓋5、第一下蓋4的螺孔分別螺合固定在一起。當將第一、第二針尖閥門8，9關閉后，通過擰緊上、下螺釘29和30，使上、下凸環(huán)27和28位移，迫使上、下“O”型橡膠密封圈6和7變形，而實現(xiàn)反應室的密封。
在上述的技術(shù)方案中，所述玻璃管為國產(chǎn)T型熒光燈玻璃管，玻璃管的長度為10-180cm，直徑為3-8cm，壁厚為0.8-3.0mm。玻璃管內(nèi)壁上涂覆有一層透明導電ITO膜23，在透明導電ITO膜23上沉積有熒光粉層24；玻璃管、透明導電ITO膜23和熒光粉層24組成場發(fā)射的陽極；透明導電ITO膜23與第一上蓋2或第一下蓋4保持電接觸。
在上述的技術(shù)方案中，所述第一上、下蓋2和4、第二上、下蓋3和5、上、下接線柱10和11、夾具18、彈簧19、上、下凸環(huán)27和28、螺釘29，30和31、進氣咀12和抽氣咀13均采用不銹鋼制作。
在上述的技術(shù)方案中，所述的接線柱10和接線柱11外壁套有陶瓷絕緣套20和21。
所述直流電源DC1可提供大電流，使導電纖維編織繩自通電加熱；在一定條件下能從覆蓋在纖維編織繩16上的催化劑層17中上生長出CNTs膜22，制成線型CNTs復合場發(fā)射源。自通電回路中的電源，也可使用能提供低壓大電流的交流電源。
當采用上述技術(shù)方案完成CNTs的生長后，還可利用圖2所示裝置中的測試回路，進行場發(fā)射特性和發(fā)光特性的測試。具體步驟如下在切斷自通電回路電流后，關閉進氣針尖閥門并開啟分子泵，待反應室內(nèi)真空達到10-6-10-7Torr后，接通測試回路。當陰極(線型CNTs復合場發(fā)射源)和陽極(由玻璃管、透明導電ITO膜和熒光粉層組成)之間的電壓達到場發(fā)射開啟電壓時，電流表A2將顯示場發(fā)射開啟電流。隨電壓提高，場發(fā)射電流增加，由此可得到場發(fā)射I-V曲線。當場發(fā)射電流足夠大時，可用肉眼觀察到熒光粉發(fā)光，并用儀器測量發(fā)光特性(亮度和均勻性)。在一定的實驗條件下，利用本裝置可以實現(xiàn)邊生長CNTs，邊測定場發(fā)射特性和觀察場發(fā)射的圖像，這對深入研究CNTs的生長和場發(fā)射機理具有重要意義。
本實用新型的優(yōu)點(1)利用本實用新型的裝置制作的復合場發(fā)射源是線性的，由導電纖維編織繩和CNTs組成，這種復合場發(fā)射源具有開啟電壓低等特性；利用它制作的管式場發(fā)射燈，具有不含汞，能耗小、無頻閃和亮度高等優(yōu)點可用于制備管式CNTs場發(fā)射發(fā)光燈；(2)本實用新型提供的專用裝置既能用于采用自通電熱解CVD方法制備納米碳管復合場發(fā)射源，也能用于原位測試復合場發(fā)射源的場發(fā)射特性和發(fā)光特性；甚至能邊生長CNTs，邊觀察CNTs的場發(fā)射。
(3)本實用新型的的裝置生長線型CNTs復合場發(fā)射源長度不受限制；該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、投資和生產(chǎn)成本低等特點。
本實用新型提供的線型復合CNTs場發(fā)射源的生長裝置如圖1和圖2所示圖1所示的裝置既能用于采用自通電熱解CVD方法制備納米碳管復合場發(fā)射源，也能用于原位測試復合場發(fā)射源的場發(fā)射特性和發(fā)光特性；甚至能邊生長CNTs，邊觀察CNTs的場發(fā)射，通過CNTs生長過程中場發(fā)射的變化，了解CNTs的生長過程和機理。圖2所示的裝置是圖1所示裝置的簡化，它僅能用于通過自通電熱解CVD過程制備納米碳管復合場發(fā)射源。


圖1是制備線型CNTs復合場發(fā)射源的裝置示意圖圖2是圖1的簡化裝置，它僅能用于制備CNTs復合場發(fā)射源。其中DC1為自通電回路的直流電源，A1、V1和K1分別為自通電回路的電流表、電壓表和開關；DC2為場發(fā)射測試回路的直流電源，A2、V2和K2分別為測試回路的電流表、電壓表和開關。
圖中數(shù)字標號代表
1.圓筒型腔體 2.第一上蓋 3.第二上蓋4.第一下蓋 5.第二下蓋 6.上“O”型橡膠密封圈7.下“O”型橡膠密封圈8.第一針尖閥門 9.第二針尖閥門10.上接線柱 11.下接線柱12.進氣咀13.抽氣咀14.質(zhì)量流量計和工作氣源15.真空泵系統(tǒng)16.導電纖維編織繩17.催化劑層18.夾具19.彈簧 20.上絕緣套21.下絕緣套22.納米碳管膜23.透明導電ITO膜 24.熒光粉層25.上溝槽26.下溝槽 27.上凸環(huán)28.下凸環(huán)29.螺釘30.螺釘31.螺釘 32.實驗平臺具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
實施例1本實施例是對如圖1所示的制備線型CNTs復合場發(fā)射源的專用裝置的描述，該裝置既可用于制備線型CNTs復合場發(fā)射源，又可用于測試線型CNTs復合場發(fā)射源的場發(fā)射特性和發(fā)光特性。為了清楚顯示線型CNTs場發(fā)射源的結(jié)構(gòu)，在圖1中將纖維編織繩16上的催化劑膜17和納米碳管膜18分別向下或向上剝離出一小段。
本實施例的裝置如圖1所示，第一上蓋2、第一下蓋4、第二上蓋3、第二下蓋5、上接線柱10、下接線柱11、夾具18、彈簧19、螺釘29，30和31、進氣咀12和抽氣咀13均用不銹鋼制作；上、下絕緣套20和21為陶瓷套。所述圓筒型腔體1采用國產(chǎn)T型熒光燈玻璃管，它的長度為30cm，直徑為3cm，壁厚為1.2mm。用溶膠—凝膠浸提法在玻璃管內(nèi)壁上沉積厚度為200nm的透明導電ITO膜23，透明導電ITO膜23的光透過率大于90％，電阻率約為1.7×10-2Ω-cm(相應的方塊電阻為350Ω/□)。用電泳法在透明導電ITO膜23上沉積厚度為30μm的熒光粉層24，熒光粉采用國產(chǎn)FED511綠色熒光粉。
本實施例的圓筒型腔體1為國產(chǎn)T型熒光燈玻璃管，反應室主要由筒型腔體1的上端口蓋有第一上蓋2，下端口蓋有第一下蓋4，在第一上蓋2和第一下蓋4上再分別加蓋第二上蓋3和第二下蓋5組成；其中第一上蓋2和第一下蓋4上分別加工有環(huán)形上溝槽25和環(huán)形下溝槽26，第二上蓋3和第二下蓋5上分別加工有上凸環(huán)27和下凸環(huán)28。將上、下“O”型橡膠密封圈6，7以及玻璃管的兩端分別放入上溝槽25和下溝槽26中，并將上凸環(huán)27和下凸環(huán)28分別嵌入上溝槽25和下溝槽26內(nèi)。在第一上蓋2上密封安裝有上接線柱10和進氣咀12，在第一下蓋4上密封安裝有下接線柱11和抽氣咀13；上、下絕緣套20和21套裝在接線柱10和11外，使上、下接線柱10和11分別與第一上、下蓋2和4保持電絕緣。
本實施例的氣路系統(tǒng)與所述圓筒型腔體1內(nèi)部相連通，該氣路系統(tǒng)由進氣咀12通過一根管路順序連通第一針尖閥門8、氣體質(zhì)量流量計和工作氣源14(包括碳源氣體、還原氣體和載氣)；另一抽氣咀13通過另一氣路順序與第二針尖閥門9和所述真空泵系統(tǒng)15相連通。當將第一針尖閥門8和第二針尖閥門9關閉后，通過擰緊螺釘29，30，使上、下凸環(huán)27和28位移，迫使上、下“O”型橡膠密封圈6和7變形，而實現(xiàn)反應室的密封。
所述導電纖維編織繩16為Fe-Al-Cr合金纖維編織繩，它的長度為30cm，直徑為0.5mm，纖維直徑為0.5μm。Fe-Al-Cr合金纖維編織繩表面經(jīng)清潔和氧化處理后，用電子束蒸發(fā)法沉積厚度為10nm的Fe催化劑層。
本裝置有兩套通電回路，如圖1所示，其中右側(cè)為自通電回路，左側(cè)為場發(fā)射測試回路自通電回路主要由直流電源DC1、上接線柱10、下接線柱11和覆蓋有催化劑膜17的導電纖維編織繩16組成。直流電源DC1的負極通過電流表A1與上接線柱10相連，正極與下接線柱11相連；涂敷有催化劑膜17的導電纖維編織繩16的上端與上接線柱10相連，其下端通過夾具18和彈簧19與下接線柱11相連，彈簧19可補償導電纖維編織繩16因自通電加熱而引起的膨脹變形。直流電源DC1提供的大電流，可使導電纖維編織繩16自通電加熱；在一定條件下能在纖維編織繩16上覆蓋的催化劑膜17中生長出CNTs膜22，制成線型CNTs復合場發(fā)射源。
測試回路主要由直流電源DC2、陰極(線型CNTs復合場發(fā)射源)和陽極(帶透明導電ITO膜23和熒光粉層24的玻璃管)組成。直流電源DC2的電壓可變，其數(shù)值由電壓表V2指示，回路中的場發(fā)射電流由電流表A2指示。直流電源DC2的負極與上接線柱10相連，正極通過第一上蓋2或第一下蓋4與透明導電ITO膜23相連。上、下陶瓷絕緣套20和21使自通電回路和測試回路相互獨立、互不干擾，它們可各自分別或同時運行。利用測試回路可以測定線型CNTs復合場發(fā)射源的場發(fā)射I-V曲線和發(fā)光特性(亮度和均勻性)。
實施例2本實施例裝置中，反應室的圓筒型腔體1采用國產(chǎn)T型熒光燈玻璃管，它的直徑為5cm，壁厚為1.8mm，長度為180cm。用溶膠-凝膠浸提法在玻璃管內(nèi)壁上涂覆厚為500nm的透明導電ITO膜，透過率大于90％，電阻率約為2.8×10-2Ω-cm(相應的方塊電阻為850Ω/□)，并用電泳法在透明導電ITO膜上沉積日亞NP1045白色熒光粉層，厚度為15μm。裝置的其他部分與實施例1相同。
實施例3本實施例的裝置在實施例1的基礎上取消場發(fā)射測試回路，本實施例是對如圖2所示的制備線型CNTs復合場發(fā)射源的專用裝置的描述，該裝置可用于制備線型CNTs復合場發(fā)射源。為了清楚顯示線型CNTs場發(fā)射源的結(jié)構(gòu)，在圖2中將纖維編織繩16上的催化劑膜17和納米碳管膜18分別向下或向上剝離出一小段。
本實施例的裝置如圖2所示，第一上蓋2、第一下蓋4、第二上蓋3、第二下蓋5、上接線柱10、下接線柱11、夾具18、彈簧19、螺釘29，30和31、進氣咀12和抽氣咀13均用不銹鋼制作；上、下絕緣套20和21為陶瓷套。所述圓筒型腔體1采用不銹鋼管，它的長度為40cm，直徑為4cm，壁厚為3.0mm。
所述反應室主要由筒型腔體1的上端口蓋有第一上蓋2，下端口蓋有第一下蓋4，在第一上蓋2和第一下蓋4上再分別加蓋第二上蓋3和第二下蓋5組成；其中第一上蓋2和第一下蓋4上分別加工有環(huán)形上溝槽25和環(huán)形下溝槽26，第二上蓋3和第二下蓋5上分別加工有上凸環(huán)27和下凸環(huán)28。將上、下“O”型橡膠密封圈6，7以及不銹鋼管的兩端分別放入上溝槽25和下溝槽26中，并將上凸環(huán)27和下凸環(huán)28分別嵌入上溝槽25和下溝槽26內(nèi)。在第一上蓋2上密封安裝有上接線柱10和進氣咀12，在第一下蓋4上密封安裝有下接線柱11和抽氣咀13；上、下絕緣套20和21套裝在接線柱10和11外，使上、下接線柱10和11分別與第一上、下蓋2和4保持電絕緣。
本實施例的氣路系統(tǒng)與所述圓筒型腔體1內(nèi)部相連通，該氣路系統(tǒng)由進氣咀12通過一根管路順序連通第一針尖閥門8、氣體質(zhì)量流量計和工作氣源14(包括碳源氣體、還原氣體和載氣)；另一抽氣咀13通過另一氣路順序與第二針尖閥門9和所述真空泵系統(tǒng)15相連通。當將第一針尖閥門8和第二針尖閥門9關閉后，通過擰緊螺釘29，30，使上、下凸環(huán)27和28位移，迫使上、下“O”型橡膠密封圈6和7變形，而實現(xiàn)反應室的密封。
所述導電纖維編織繩16為Fe-Al-Cr合金纖維編織繩，它的長度為40cm，直徑為0.5mm，纖維直徑為0.5μm。Fe-Al-Cr合金纖維編織繩表面經(jīng)清潔和氧化處理后，用電子束蒸發(fā)法沉積厚度為10nm的Fe催化劑層。
本裝置只有自通電回路自通電回路主要由直流電源DC1、上接線柱10、下接線柱11和覆蓋有催化劑膜17的導電纖維編織繩16組成。直流電源DC1的負極通過電流表A1與上接線柱10相連，正極與下接線柱11相連；涂敷有催化劑膜17的導電纖維編織繩16的上端與上接線柱10相連，其下端通過夾具18和彈簧19與下接線柱11相連，彈簧19可補償導電纖維編織繩16因自通電加熱而引起的膨脹變形。直流電源DC1提供的大電流，可使導電纖維編織繩16自通電加熱；在一定條件下能在纖維編織繩16上覆蓋的催化劑膜17中生長出CNTs膜22，制成線型CNTs復合場發(fā)射源。
實施例4本實施例的裝置除反應室的圓筒型腔體1采用鋁合金管(長度為70cm，直徑為8cm，壁厚為1.5mm)外，其它裝置結(jié)構(gòu)和制作復合場發(fā)射源的步驟與實施例3相同。本實施例無場發(fā)射測試回路。
實施例5本實施例的裝置除反應室的圓筒型腔體1采用真空陶瓷管(長度為10cm，直徑為3cm，壁厚為0.8mm)外，其它裝置結(jié)構(gòu)和制作復合場發(fā)射源的步驟與實施例3相同。本實施例無場發(fā)射測試回路。
權(quán)利要求1.一種制備線型納米碳管復合場發(fā)射源的專用裝置，包括一反應室，其特征在于，還包括一自通電回路所述反應室主要由圓筒型腔體(1)、第一上蓋(2)、第一下蓋(4)、以及與圓筒型腔體(1)相連的氣路系統(tǒng)組成，反應室的密封通過上、下“O”型橡膠密封圈(6)和(7)以及第一和第二針尖閥門(8)和(9)來實現(xiàn)在第一上蓋(2)上分別安裝有上接線柱(10)和進氣咀(12)，在第一下蓋(4)上分別安裝有下接線柱(11)和抽氣咀(13)；上、下陶瓷絕緣套(20)和(21)分別使上、下接線柱(10)和(11)與第一上、下蓋(2)和(4)保持電絕緣；進氣咀(12)通過第一針尖閥門(8)與氣體質(zhì)量流量計和工作氣源(14)相連，抽氣咀(13)通過第二針尖閥門(9)與真空泵系統(tǒng)(15)相連；氣體質(zhì)量流量計和工作氣源(14)、第一和第二針尖閥門(8)和(9)、進氣咀(12)、抽氣咀(13)和真空泵系統(tǒng)(15)組成反應室的氣路系統(tǒng)；自通電回路主要由電源(DC1)、導電纖維編織繩(16)、上、下接線柱(10)和(11)組成導電纖維編織繩(16)表面覆蓋有催化劑層(17)，導電纖維編織繩(16)的上端與上接線柱(10)相連，下端通過夾具(18)和彈簧(19)與下接線柱(11)相連；直流電源(DC1)的正、負極分別與上、下接線柱(10)和(11)連接，開關(K1)控制自通電回路的導通或斷路。
2.按權(quán)利要求1所述的用于制備線型納米碳管復合場發(fā)射源的裝置，其特征在于，反應室的密封通過上、下“O”型橡膠密封圈(6)和(7)以及第一和第二針尖閥門(8)和(9)來實現(xiàn)在第一上蓋(2)的底面和第一下蓋(4)頂面上分別加工有環(huán)形上溝槽(25)和環(huán)形下溝槽(26)，在第二上蓋(3)的頂面和第二下蓋的底面上分別加工有上、下凸環(huán)(27)和(28)；將上、下“O”型橡膠密封圈(6)和(7)緊套在圓筒型腔體(1)的兩個端部的外壁上，并將它們分別放入上、下溝槽(25)和(26)中，使圓筒型腔體(1)的內(nèi)壁緊貼上、下溝槽(25)和(26)的內(nèi)側(cè)壁；然后將上、下凸環(huán)(27)和(28)分別嵌入上、下溝槽(25)和(26)內(nèi)，關閉第一和第二針尖閥門(8)和(9)，通過擰緊螺釘(29)和(30)，使上、下凸環(huán)(27)和(28)移動，迫使上、下“O”型橡膠密封圈(6)和(7)變形，從而實現(xiàn)反應室的密封。
3.按權(quán)利要求1所述的用于制備線型納米碳管復合場發(fā)射源的裝置，其特征在于，所述的第一上、下蓋(2)和(4)、上、下接線柱(10)和(11)、夾具(18)和彈簧(19)、進氣咀(12)、抽氣咀(13)、上、下凸環(huán)(27)和(28)、螺釘(29，30和31)均用不銹鋼制作。
4.按權(quán)利要求1所述的用于制備線型納米碳管復合場發(fā)射源的裝置，其特征在于，所述的圓筒型腔體(1)為金屬管、真空陶瓷管或玻璃管，它的長度為10-180cm，直徑為3-8cm，壁厚為0.8-3.0mm；所述的金屬管為不銹鋼管或鋁合金管。
5.按權(quán)利要求1或4所述的用于制備線型納米碳管復合場發(fā)射源的裝置，其特征在于，所述圓筒型腔體(1)為玻璃管，其內(nèi)壁上依次沉積有厚度為200-500μm透明導電ITO膜(23)和厚度為10-30μm熒光粉層(24)；所述熒光粉為國產(chǎn)FED系列三基色熒光粉、日亞NP1045白色熒光粉或Osram-P22綠色熒光粉；還包括一場發(fā)射測試回路，它由直流電源DC2、陽極和陰極組成陽極由玻璃管、透明導電ITO膜(23)和熒光粉層(24)組成，在實現(xiàn)反應室密封的同時，保證透明導電ITO膜分別與第一上、下蓋(2)和(4)有緊密的電接觸；陰極由導電纖維編織繩(16)、催化劑層(17)和納米碳管膜(22)組成，導電纖維編織繩(16)固定于上、下接線柱(10和11)之間，并保持良好的電接觸；直流電源DC2的負極通過導線和上接線柱(10)或下接線柱(11)與陰極連接，直流電源DC2的正極通過導線和導電的第一上蓋(2)或第一下蓋(4)與陽極連接，開關(K2)控制測試回路的導通或斷路。
專利摘要本實用新型涉及一種用于制備線型納米碳管復合場發(fā)射源的裝置，它主要由反應室和自通電回路組成；反應室由圓筒型腔體、上蓋和下蓋以及氣路組成，通過橡膠密封圈和針尖閥門實現(xiàn)圓筒型腔體與上、下蓋的密封；氣路由進氣咀、抽氣咀、針尖閥門、工作氣源與質(zhì)量流量計、真空泵組成。自通電回路主要由電源、導電纖維編織繩和接線柱組成。利用該裝置和采用自通電熱解CVD方法，能制備出線型納米碳管復合場發(fā)射源。在上述裝置基礎上，用覆蓋有ITO膜和熒光粉層的玻璃管作為圓筒型腔體，并添加場發(fā)射測試回路，使裝置不僅能用于制備納米碳管復合場發(fā)射源，還能原位觀察復合場發(fā)射源的場發(fā)射特性和發(fā)光特性。此裝置是納米碳管場發(fā)射發(fā)光燈的原型。
文檔編號B82B3/00GK2937098SQ200620115629
公開日2007年8月22日 申請日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者馮孫齊 申請人:北京漢納源納米科技有限公司