實驗設備

圖 3.5 電漿電弧銲機及變頻電源設備[39]

B. 蒸發反應腔體設備

反應腔體為本研究室自行設計研發，經由備料、加工、組銲等步驟完 成，圖 3.6 為本體結構設計圖，坩鍋為活動式可取出作清潔與置料動作，

由腔體左側導入保護氣體(Ar)至反應腔體內，冺用氣流原理將蒸發的銅奈 米微粒從腔體右側導入流體收集器內；另將電漿銲炬手把之位置重新設 計[35-38] ，直接置於腔體外部之上方，只將陶瓷火嘴保留於蒸發腔體 內，如此可避免塑膠銲柄因高溫熔毀同時省去保護套的製作[35]，另於腔 體外部設計一把手連接腔體內部之石墨載台，能夠藉由把手的移動將欲 蒸發之材料做一縱向移動，可避免因作電弧熔融製備時因於材料同一點 施作穿透材料導致坩鍋受損，同時能夠減少更換材料之次數提高材料的 使用率。

圖 3.6 反應腔室本體結構圖[38]

電漿銲炬銅電極火嘴護套採用耐熱(約 327℃)且具低磨擦特性[39]之 鐵氟龍 ( teflon,即聚四氯乙烯)材質當陶瓷之保護套，以防止保護套因高 溫變形。陶瓷保護套為可置換式(有多個尺寸)如圖 3.7(右)所示，以配合每 一批次陶瓷護套製造上之公差，可更換適當公差尺寸以免因擠壓而破 裂，銲炬與坩鍋之距離透過螺紋的構造可做上下調整如圖 3.7(左)，在實 驗時透過距離的調整，找到最適當的電弧間距。便可提高奈米粒子之收 集率。

(a) (b)

圖 3.8 改良後反應腔室實體圖

C. 冷卻循環系統設備

圖 3.9 為冷卻系統設備圖，此冰水機主要配合圖 3-9 反應腔體下半部 之擾流板設計，可有效將腔體及坩鍋之熱量帶走，透過冰水機之溫度調 整，可有效控制循環溫度，防止坩鍋發生熔解燒損的問題。

圖 3.9 冰水機循環系統設備[38]

D. 氣體供給系統設備

共有兩套氣體供給系，一為氰氣(Ar)使物質原子與惰性氣體原子碰撞 而迅速損失能量之冷卻氣源，同時提供氣流將產生之奈米微粒導入流體 收集器中，另一套高純氰氣體(high purity Ar)系統有兩個氣源，一為產生 電漿離子所需之反應氣體，另一氣源為保護高溫溶池使不受空氣中氧 氣、氮氣等有害氣體入侵。

E. 奈米流體收集器設備(含恆溫設備)

圖 3.10 為奈米流體收集器結合恆溫設備，能將在蒸發腔體內所生成 之銅奈米微粒快速冷卻形成銅/水奈米流體，使銅奈米微粒成核生長時間 縮短且保持低溫以防止奈米微粒團簇及聚集[16]，使奈米微粒粒徑尺度維 持小且均勻化，其中恆溫設備所使用的冷卻水為 30%的乙二醇，能夠設

定的冷卻溫度可以低於零下溫度而不會凝結。

圖 3.10 奈米流體收集器結合恆溫設備