一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具及其应用

摘要

本发明公开了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，下半圆的厚度比上半圆薄，其内圆环缘上布设有两个成单的固定爪Ｂ。副夹具半圆形槽内圆环缘上布设有两个固定爪Ｃ；圆筒形托杆Ａ插入圆筒形托杆Ｂ内部，固定爪Ｂ与固定爪Ｃ组成一对固定爪。同时，圆形夹具完全被固定到半圆形槽内。圆筒形托杆Ａ和圆筒形托杆B末端的固定孔Ａ和固定孔Ｂ分别重合，通过这两对固定孔将夹具固定到电机上。本发明制作简单，拆装方便，可以使基片在往复和旋转运动过程中夹持稳固，基片在夹具内移动小，受力小不易产生破损。

权利要求

1.一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具，其特征在于：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，二者固定连接；其中圆形夹具上半圆的内环缘上布设有两对成对的固定爪A；圆形夹具下半圆的厚度比上半圆薄，下半圆内圆环缘上布设有两个成单的固定爪B，下半圆侧面上有一凹槽；所述的副夹具由半圆形槽及圆筒形托杆B构成，二者固定连接；半圆形槽内圆环缘上布设有两个固定爪C；

所述的圆筒形托杆B的内径比圆筒形托杆A的外径大；当所述的圆筒形托杆A从半圆型槽端插入圆筒形托杆B内，所述的圆形夹具的下半圆刚好嵌入副夹具的半圆型槽内，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；圆筒形托杆A上的固定通孔A和圆筒形托杆B上的固定通孔Ｂ重合。

2.根据权利要求1所述的一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具，其特征在于：所述的主夹具和副夹具通过固定通孔Ａ和固定通孔Ｂ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。

3.根据权利要求1所述的一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具，其特征在于：所述的圆筒形托杆B上的固定通孔Ｂ，在一侧的固定通孔Ｂ的两侧设有两个完全相同的长方体立柱，主夹具和副夹具安装在电机上，长方体立柱镶嵌到电机上的固定槽内。

4.根据权利要求1所述的一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具，其特征在于：所述的两个成单的固定爪B和所述的成对的固定爪A的大小形状完全相同；成对的固定爪A中的两个固定爪大小形状完全相同且上下对称排布；副夹具上的两个固定爪C与主夹具中的固定爪A和固定爪B大小形状完全相同，且固定爪B的上平面与固定爪A上的下方的固定爪的上平面位于同一平面内，固定爪Ｃ的上平面与圆形夹具中固定爪Ａ上侧的固定爪的上平面位于同一平面上。

5.根据权利要求1所述的一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具，其特征在于：所述的基片和夹具均为耐高温的石英、陶瓷和耐高温不锈钢材料。

6.根据权利要求1所述的一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具的应用，其特征在于：先将主夹具从副夹具中拉出一定的距离，用镊子夹持基片通过主夹具上的凹槽放到主夹具的圆形夹具中，再将主夹具的下半圆推到副夹具的半圆形槽内，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；主夹具和副夹具圆筒形托杆末端的固定通孔Ａ和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。

说明书

一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具及其应用

技术领域

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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。

[0005] 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

[0006] 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。

[0007] 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。

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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。

[0012] 本发明中一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具是这样来夹持超导薄膜基片的：先将主夹具从副夹具中拉出一定的距离，用镊子夹持基片通过主夹具上的凹槽放到主夹具的圆形夹具中，再将主夹具的下半圆推到副夹具的半圆形槽内，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（以后雷同）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。主夹具和副夹具圆筒形托杆末端的固定通孔分别重合，通过这两对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。

[0013] 本发明一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具中，所述的基片和夹具均为耐高温材料制成，如石英、陶瓷、耐高温不锈钢等，且不限于上述材料。

[0014] 本发明一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具制作简单，拆装方便，可以使基片在往复和旋转运动过程中夹持稳固，基片在夹具内移动小，受力小不易产生破损。

[0015] 本发明一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具没有使用任何定位螺钉，因此可以采用多种耐高温材料制作，尤其是石英、陶瓷等耐高温、无挥发污染的材料。

附图说明

[0016] 图1为本发明提供的夹具中主夹具的结构示意图；

[0017] 图2为本发明提供的夹具中副夹具的结构示意图；

[0018] 图3为本发明提供的夹具的整体结构示意图；

[0019] 图4为本发明提供的夹具组装和应用过程的结构示意图。

具体实施方式

[0020] 如图1～4所示，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。

[0021] 所述主夹具如图1所示，由圆形夹具1及圆筒形托杆Ａ2构成，二者固定连接。其中圆形夹具1由上半圆和下半圆两部分组成，上半圆的内圆环缘上均布设有两对固定爪Ａ3，每对固定爪Ａ的大小形状完全相同且在上半圆厚度方向呈上下对称排布。圆形夹具下半圆的厚度比上半圆要薄一些，上半圆和下半圆连接的地方形成台阶。下半圆的内圆环缘上布设有两个成单的固定爪Ｂ4，固定爪Ｂ4和固定爪Ａ3大小、厚度、形状完全相同，且固定爪B4的上平面与固定爪A3上的下方的固定爪的上平面位于同一平面内，这样，当基片的一端放入固定爪A3的上下两个固定爪中间夹持，同时可以由固定爪B4托住。圆形夹具下半圆侧面上有一凹槽5，便于用镊子取放超导基片。所述圆筒形托杆Ａ2的末端设计成长方柱体形状，在柱体上有两个固定通孔Ａ6。主夹具通过固定通孔Ａ6固定到电机上。所述的固定通孔Ａ6的方向与圆形夹具1的圆形平面垂直。成对的每对的两个固定爪A3之间的距离稍大于需固定夹持的基片的厚度，以便于基片可以放入固定爪中间实现夹持。

[0022] 所述的副夹具，如图2所示，由半圆形槽7及圆筒形托杆Ｂ8构成，二者之间为固定连接。半圆形槽7内圆环缘上布设有两个固定爪Ｃ9，所述的固定爪Ｃ9与主夹具中的固定爪Ａ3、固定爪Ｂ4的大小、厚度、形状完全相同当主夹具与副夹具组装后，所述的固定爪C9与固定爪B4可以组成与固定爪A3相同的固定爪对，实现对基片的夹持固定。所述圆筒形托杆Ｂ8的末端有一个固定通孔Ｂ10，固定通孔Ｂ10的两侧（沿圆筒形托杆Ｂ8轴向）设有两个完全相同的长方体立柱11。副夹具通过固定通孔Ｂ10固定到电机上，通过长方体立柱11镶嵌到电机上的固定槽内，保证副夹具在电机带动下和电机同步旋转。

[0023] 所述的副夹具中的圆筒形托杆Ｂ8的内径比主夹具中所述的圆筒形托杆Ａ2的外径稍大。

[0024] 本发明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：如图4所示，将主夹具的圆筒形托杆Ａ2从半圆型槽7的内侧插入副夹具的圆筒形托杆8内部，谨慎调节主夹具上圆形夹具1及副夹具上半圆形槽7的位置，令副夹具半圆形槽7的上侧与主夹具圆形夹具1的下半圆完全重合，同时保证半圆形槽7的上侧平面与圆形夹具1上半圆的上平面在同一平面上；主夹具上圆形夹具1下半圆上成单的固定爪Ｂ4与副夹具半圆环内缘上的固定爪Ｃ9组成一对上下完全对称的固定爪，且固定爪Ｃ9的上平面与圆形夹具1中固定爪Ａ3（上侧的固定爪）的上平面位于同一平面上。同时，主夹具上圆形夹具1完全被固定到副夹具的半圆形槽7内，这样可以保证主夹具和副夹具配合夹持超导基片的稳固性，同时保证两者在电机带动下做同步旋转或往复运动。主夹具上圆筒形托杆Ａ2末端的固定通孔Ａ6和副夹具圆筒形托杆Ｂ8末端的固定通孔Ｂ10分别重合，通过这两对固定通孔将整个夹具固定到电机上，同时通过长方体立柱11镶嵌到电机上的固定槽内，进一步保证整个夹具由电机带动绕其轴线做匀速旋转或往复运动。

[0025] 本发明一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具是这样来夹持超导薄膜基片的：先将主夹具从副夹具中拉出一定的距离，用镊子夹持基片通过主夹具上的凹槽5放到主夹具上的圆形夹具1中，同时保证基片放入圆形夹具1的固定爪A3之间且被固定爪B4托住，再将主夹具推到副夹具的半圆形槽7内，谨慎调节主夹具圆形夹具1及副夹具半圆形槽7的位置，令副夹具半圆形槽7的上侧与主夹具圆形夹具1的下半圆完全重合，同时保证半圆形槽7的上侧平面与圆形夹具1上半圆的上平面在同一平面上；主夹具圆形夹具1下半圆上成单的固定爪Ｂ4与副夹具半圆环内缘上的固定爪Ｃ9组成一对上下完全对称的固定爪，且固定爪Ｃ9的上平面与圆形夹具1中固定爪Ａ3（上侧的固定爪）的上平面位于同一平面上。主夹具托杆Ａ2末端的固定通孔Ａ6和副夹具圆筒形托杆Ｂ8末端的固定通孔Ｂ10分别重合，通过这两对固定通孔将夹具固定到电机上，通过长方体立柱11镶嵌到电机上的固定槽内，由电机带动夹具绕其轴线匀速旋转或往复运动。

[0026] 取出样品时，先将主夹具从副夹具中拉出一定的距离，用镊子通过凹槽5将基片夹出。实施例一：

[0027] 将涂有超导薄膜的基片装入本发明提供的超导薄膜基片夹具中，在化学溶液法制备超导薄膜所需热处理炉中，600-900℃温区，由电机带动夹具绕其轴线匀速连续旋转60个小时，超导薄膜基片完好无损，制备出的超导薄膜超导性能良好。

[0028] 实施例二：

[0029] 将涂有超导薄膜的基片装入本发明提供的超导薄膜基片夹具中，在化学溶液法制备超导薄膜所需热处理炉中，600-900℃温区，由电机带动基片夹具往复运动60个小时，超导薄膜基片完好无损，制备出的超导薄膜超导性能良好。