專利名稱：一種化學氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于功能材料制備技術領域。
背景技術：
化學氣相沉積金剛石的方法一般如下將氫氣、含碳的氣體(如甲烷)等通過高溫 活化源后，離解為氫原子、碳原子和各種碳氫基團。當氣流遇到溫度較低的襯底時，在氫原 子的作用下，碳原子沉積為金剛石。目前，按照活化源的不同，利用化學氣相沉積制備金剛 石的方法主要有三種微波法、熱絲法和直流電弧噴射法。直流電弧噴射法因其生長速度 快、產(chǎn)品質(zhì)量好而著稱，但是其非常大的氣體消耗量也一貫為人所垢病。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種化學氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置，主要目的是解 決利用直流電弧噴射法化學氣相沉積過程中氣體消耗量過大、成本高的問題，其結構簡單， 不僅能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且氣體用量省，成本低，減少排放，有利于環(huán)保，經(jīng)濟效益好。
本發(fā)明的主要技術方案是一種化學氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置，包括直 流電弧噴射等離子炬，真空室，襯底，其特征在于在真空室和等離子炬間設有氣體回用機 構。 所述的真空室可為封閉式結構，并設有和氣體回用機構相連的出口，氣體回用機 構中設有增壓泵，增壓泵的出氣管和排氣管及直流電弧噴射等離子炬的進氣管相連。
為方便控制，所述的氣體回用機構中可設有真空室壓力調(diào)節(jié)閥，增壓泵的排氣管 中也可設有增壓泵出口壓力調(diào)節(jié)閥和排氣泵。 為更方便、精確控制，所述的真空室可設有真空室壓力測量真空計，增壓泵的出氣 管也可設有增壓泵出口真空計。 本發(fā)明的積極效果是與已有技術對比，很好地解決了現(xiàn)有技術利用直流電弧噴 射法化學氣相沉積金剛石過程中長期存在的氣體消耗量大及成本高的問題，其結構簡單， 工藝合理，不僅能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且可大大節(jié)省工質(zhì)氣體用量，降低成本，減少排放，有 利于環(huán)保，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 以下結合附圖及實施例作詳述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。 圖1中，l.直流電弧噴射等離子炬，2.真空室，3.襯底，4.真空室壓力測量真空 計，5.真空室壓力調(diào)節(jié)閥，6.增壓泵，7.增壓泵出口真空計，8.增壓泵出口壓力調(diào)節(jié)閥， 9.排氣泵，IO.流量計。
具體實施例方式
參見圖l，該化學氣相沉積金剛石的裝置，包括直流電弧噴射等離子炬l，真空室2，襯底3，在真空室2和直流電弧噴射等離子炬1間設有氣體回用機構；真空室2為封閉式結構，并設有和氣體回用機構相連的出口，氣體回用機構設有增壓泵6，增壓泵6的出氣管和排氣管及直流電弧噴射等離子炬1的進氣管相連；氣體回用機構設有真空室壓力調(diào)節(jié)閥5，增壓泵6的排氣管中設有增壓泵出口壓力調(diào)節(jié)閥8和排氣泵9 ;真空室2上設有真空室壓力測量真空計4，增壓泵6的出氣管設有增壓泵出口真空計7。 采用ZJ-600、 ZJ-150兩臺羅茨泵串聯(lián)機組構成增壓泵，選用2X-8型旋片式真空泵作排氣泵，等離子炬為自行研制的大口徑磁場和流體動力學聯(lián)合控制的直流電弧等離子炬，生產(chǎn)多晶的金剛石厚膜，真空室壓力4Kpa，增壓泵出口壓力16Kpa，等離子炬運行穩(wěn)定，金剛石厚膜產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良。 其工作過程是直流電弧噴射法化學氣相沉積金剛石在真空室中進行，等離子炬1安裝在真空室2的頂部，反應氣體送入等離子炬后，經(jīng)電弧離解噴至襯底3生成金剛石。在其它的方法和設備中，反應過的氣體是由真空泵抽出真空室排至大氣。而在本發(fā)明中，反應過的氣體經(jīng)真空室壓力調(diào)節(jié)閥5由增壓泵6抽出真空室后，大部分和通過流量計10新加入的工藝氣體一起重新進入等離子炬1循環(huán)使用，少部分氣體經(jīng)增壓泵9出口壓力調(diào)節(jié)閥8后由排氣泵9排至大氣。真空室2上安裝有真空室壓力測量真空計4，增壓泵出口安裝增壓泵出口真空計7分別測量該處的壓力。改變調(diào)節(jié)閥5和8的開度可以分別調(diào)節(jié)真空室和增壓泵出口的壓力，真空室的壓力一般在幾百帕至數(shù)千帕之間，增壓泵出口的壓力一般在幾千帕至十幾千帕之間。 系統(tǒng)中的增壓泵可以為羅茨泵、爪子泵、螺桿泵中的一種，或其它種類的真空泵，可以是單個泵使用，也可是多個泵聯(lián)合使用，比如兩級羅茨泵串聯(lián)使用。排氣泵選擇種類非常廣泛，各種可以直排大氣的真空泵都可使用。試用效果很好，進入等離子炬的工藝氣體反應后大部分經(jīng)增壓泵6返回矩中，重新利用，不僅能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且工質(zhì)氣體用量大大節(jié)省，較無氣體回用裝置的系統(tǒng)減少氣體用量最高可達到85%，極大的降低了產(chǎn)品的制備成本。直流電弧噴射等離子炬1可用現(xiàn)有技術的直流電弧噴射等離子炬，也可用專利申請?zhí)枮?00920217261. 3及200910075519. 5的直流電弧噴射等離子炬。
權利要求
一種化學氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置，包括等離子炬(1)，真空室(2)，襯底(3)，其特征在于在真空室(2)和直流電弧噴射等離子炬(1)間設有氣體回用機構。
2. 根據(jù)權利要求1所述的化學氣相沉積金剛石或其他物質(zhì)的裝置，其特征在于所述的 真空室(2)為封閉式結構，并設有和氣體回用機構相連的出口，氣體回用機構中設有增壓 泵(6)，增壓泵(6)的出氣管和排氣管及直流電弧噴射等離子炬(1)的進氣管相連。
3. 根據(jù)權利要求2所述的化學氣相沉積金剛石或其他物質(zhì)的裝置，其特征在于所述的 氣體回用機構中設有真空室壓力調(diào)節(jié)閥(5)，增壓泵(6)的排氣管中設有增壓泵出口壓力 調(diào)節(jié)閥(8)和排氣泵(9)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的化學氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置，其特征在于所述的 真空室(2)設有真空室壓力測量真空計(4)，增壓泵(6)的出氣管設有增壓泵出口真空計 (7)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種化學氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置，涉及功能材料制備技術領域。本裝置包括直流電弧噴射等離子炬，真空室，襯底，在真空室和等離子炬間設有氣體回用機構。與已有技術對比，本發(fā)明很好地解決了現(xiàn)有技術利用直流電弧噴射法化學氣相沉積金剛石過程中長期存在的氣體消耗量大的問題，其結構簡單，工藝合理，不僅能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且可大大節(jié)省工質(zhì)氣體用量，大大降低成本，減少排放，有利于環(huán)保，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號C23C16/27GK101709457SQ20091007586
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權日2009年11月5日
發(fā)明者何奇宇, 姜龍, 張永貴, 王志娜, 郭輝 申請人:河北普萊斯曼金剛石科技有限公司