Lò nhiệt UP 150 đƣợc nhập từ Nhật Bản, đây là lò nhiệt điện tử tự động có hiển thị số, toàn bộ quá trình nâng nhiệt, hạ nhiệt, cài đặt các giai đoạn nhiệt cho quá trình CVD đƣợc thực hiện một cách tự động với độ chính xác gần nhƣ tuyệt đối. Đây là điều rất quan trọng trong việc chế tạo ống nano cacbon đơn tƣờng, bởi vì nếu nhƣ nhiệt độ cung cấp cho quá trình CVD nhiệt không ổn định và chính xác thì kết quả sau mỗi lần thí nghiệm sẽ rất khác nhau, ảnh hƣớng lớn đến việc khảo sát thực nghiệm.
Hình 2.2. a) Lò nhiệt CVD UP 150; b) hình bộ phận điều khiển điện tử của lò
Nguyên lý cấu tạo của lò nhiệt UP 150 sử dụng dây may so bọc bằng gốm cách điện chịu đƣợc nhiệt độ cao, lò nhiệt sẽ đƣợc đốt bằng hệ hai dây may so này, chúng nằm bao quanh ống thạch anh, do vậy hệ lò này có khả năng nâng nhiệt rất nhanh. Gốm cách nhiệt có tác dụng giúp cho nhiệt độ lò ổn định, hạn chế tỏa nhiệt ra môi trƣờng xung quanh. Lắp lò đƣợc thiết kế có thể giúp dễ dàng đóng mở lò và đảm bảo đƣợc độ kín, tránh nhiệt tỏa ra ngoài.
Nguyên lý cài đặt một chƣơng trình nhiệt tự động của hệ máy UP 150 đƣợc chia ra làm các giai đoạn gọi là Segment (SEG). SP1, SP2, …vv là các các điểm nhiệt (Set Point) mà ngƣời sử dụng muốn thiết lập. TM1, TM2,…vv là các khoảng thời gian mà ngƣời dùng có thể hiệu chỉnh để nâng nhiệt từ nhiệt độ SPx đến SPy. Việc hiệu chỉnh một chƣơng trình tự động nhƣ trên đƣợc thực hiện bởi một bộ phận điện tử với màn hình hiển thị số và các nút bấm nằm ở phía trƣớc lò nhƣ hình 2.2.b.
Ví dụ, muốn cài đặt một chƣờng trình nhiệt để CVD ở nhiệt độ 900oC. Thiết lập các thông số nhƣ sau: nhiệt độ phòng (SP1 = 27 oC) đến nhiệt độ cần CVD là 900oC (SP2), trong khoảng thời gian là 40 phút (SEG1 = TM1), giữ nhiệt độ của lò ở 900oC (SP3) để thực hiện CVD trong thời gian 60 phút (SEG2 = TM2), sau đó để cho lò ngắt nguồn và giảm nhiệt từ từ (SEG3).
27
Hình 2.3. Cài đặt các giai đoạn nhiệt tự động trên hệ lò UP 150 cho quá trình CVD
Dƣới đây là một vài thông số cơ bản của hệ lò nhiệt tự động này:
Kích thƣớc của lò nhiệt UP 150: Dài - Rộng - Cao : 400 - 275 – 360 (mm) Dải nhiệt: 25oC – 1100oC
Thời gian nâng nhiệt trung bình: từ 30 – 35oC/ 1phút; (mất khoảng 25 – 30 phút để nâng nhiệt từ nhiệt độ phòng lên đến nhiệt độ cần thiết để CVD 900oC)
Vùng nhiệt ổn định, tập trung ở giữa lò có chiều dài khoảng: 30cm Lỗ nhỏ ở tâm lò cho ống thạch anh chạy qua đƣờng kính: 25mm