一种带有电加速与偏转功能的金刚石膜制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及金刚石膜的制备技术，具体是一种带有电加速与偏转功能的金刚石膜制备装置。本实用新型专利技术解决了采用热丝化学气相沉积法大面积制备金刚石膜时制备质量和速度受限的问题。一种带有电加速与偏转功能的金刚石膜制备装置，包括圆筒形反应室、外层水管、圆饼形载台、内层水管、径向支撑杆、圆饼形水冷腔、圆形绝缘板、圆形绝缘格栅、扇形钼板、热丝阵列、下圆形大导电栅网、上圆形大导电栅网、喇叭形导气罩、U形导气管、下圆形小导电栅网、上圆形小导电栅网、放电针、接地针、抽气孔、矩形窗孔、第一至第八电源。本实用新型专利技术适用于金刚石膜的大面积制备。

A diamond film preparation device with the function of electric acceleration and deflection

【技术实现步骤摘要】
一种带有电加速与偏转功能的金刚石膜制备装置
本技术涉及金刚石膜的制备技术，具体是一种带有电加速与偏转功能的金刚石膜制备装置。
技术介绍
金刚石膜是一种集各种优异性能于一身的功能材料，其广泛应用于微电子、光电子、生物医学、机械、航空航天、核能等领域。目前，大面积制备金刚石膜的主要方法之一是热丝化学气相沉积法。然而实践表明，采用热丝化学气相沉积法大面积制备金刚石膜时，存在如下问题：由于等离子体气流在基片的径向上存在不均匀性，且等离子体和基片之间的相对速度较低，导致金刚石膜的沉积厚度在径向上不均匀、沉积速度受限，由此导致金刚石膜的制备质量和速度受限。基于此，有必要专利技术一种全新的制备技术，以解决采用热丝化学气相沉积法大面积制备金刚石膜时制备质量和速度受限的问题。
技术实现思路
本技术为了解决采用热丝化学气相沉积法大面积制备金刚石膜时制备质量和速度受限的问题，提供了一种带有电加速与偏转功能的金刚石膜制备装置。本技术是采用如下技术方案实现的：一种带有电加速与偏转功能的金刚石膜制备装置，包括圆筒形反应室、外层水管、圆饼形载台、内层水管、径向支撑杆、圆饼形水冷腔、圆形绝缘板、圆形绝缘格栅、扇形钼板、热丝阵列、下圆形大导电栅网、上圆形大导电栅网、喇叭形导气罩、U形导气管、下圆形小导电栅网、上圆形小导电栅网、放电针、接地针、抽气孔、矩形窗孔、第一至第八电源；圆筒形反应室的下端和上端均设有端壁；圆筒形反应室的下端壁中央贯通开设有下装配孔；圆筒形反应室的上端壁贯通开设有两个左右对称的上装配孔；外层水管的外侧面下端与下装配孔的孔壁固定配合；圆饼形载台为空心结构，且圆饼形载台的下端壁中央贯通开设有出水孔；圆饼形载台的下外端面内边缘固定支撑于外层水管的上端面；内层水管穿设于外层水管的内腔，且内层水管的轴线与外层水管的轴线重合；内层水管的外侧面与外层水管的内侧面之间留有出水间隙；内层水管的下端面与外层水管的下端面齐平；内层水管的上端面超出圆饼形载台的下内端面；径向支撑杆的数目为多根；各根径向支撑杆的内端面均与内层水管的外侧面固定；各根径向支撑杆的外端面均与外层水管的内侧面固定；各根径向支撑杆沿周向等距排列；圆饼形水冷腔位于圆饼形载台的内腔；圆饼形水冷腔的下外端面与圆饼形载台的下内端面之间、圆饼形水冷腔的上外端面与圆饼形载台的上内端面之间、圆饼形水冷腔的外侧面与圆饼形载台的内侧面之间均留有冷却间隙；圆饼形水冷腔的下端壁中央贯通开设有进水孔；圆饼形水冷腔的上端壁贯通开设有多个喷水孔；圆饼形水冷腔的下外端面内边缘固定支撑于内层水管的上端面；圆形绝缘板的下端面与圆饼形载台的上外端面接触，且圆形绝缘板的轴线与圆饼形载台的轴线重合；圆形绝缘格栅包括圆环形筋板和三个径向筋板；三个径向筋板沿周向等距排列；三个径向筋板的内端面固定在一起；三个径向筋板的外端面均与圆环形筋板的内侧面固定；圆环形筋板和三个径向筋板共同围成三个扇形栅孔；圆环形筋板的下端面和三个径向筋板的下端面均与圆形绝缘板的上端面固定，且圆环形筋板的轴线与圆形绝缘板的轴线重合；扇形钼板的数目为三个；三个扇形钼板一一对应地嵌装于三个扇形栅孔内；热丝阵列水平安装于圆筒形反应室的内腔，且热丝阵列位于三个扇形钼板的上方；下圆形大导电栅网的侧面与圆筒形反应室的内侧面固定配合，且下圆形大导电栅网位于热丝阵列的上方；上圆形大导电栅网的侧面与圆筒形反应室的内侧面固定配合，且上圆形大导电栅网位于下圆形大导电栅网的上方；喇叭形导气罩的细端朝上、粗端朝下；喇叭形导气罩的下端敞口边沿与圆筒形反应室的内侧面密封固定，且喇叭形导气罩位于上圆形大导电栅网的上方；U形导气管的两个侧边分别固定贯穿两个上装配孔，且U形导气管的两个管口均朝上；U形导气管的底边中央贯通开设有朝下的导气孔，且导气孔与喇叭形导气罩的上端敞口密封连通；下圆形小导电栅网的侧面与U形导气管的左侧边内侧面固定配合；上圆形小导电栅网的侧面与U形导气管的左侧边内侧面固定配合，且上圆形小导电栅网位于下圆形小导电栅网的上方；放电针的数目为多根；各根放电针均垂直固定于上圆形小导电栅网的下端面；接地针的数目为两排；每排接地针均包括多根接地针；两排接地针相互正对地垂直固定于U形导气管的左侧边内侧面，且两排接地针均位于上圆形小导电栅网的上方；抽气孔贯通开设于圆筒形反应室的侧壁，且抽气孔位于圆饼形载台的下方；矩形窗孔贯通开设于圆筒形反应室的侧壁；矩形窗孔的上孔壁高于热丝阵列；矩形窗孔的下孔壁与圆饼形载台的上外端面齐平；矩形窗孔上安装有矩形透明窗门；第一电源的两极分别与热丝阵列的两个电源端连接；第二至第八电源均为直流电源；第二电源的正极与上圆形小导电栅网连接；第二电源的负极、第三电源的正极均与下圆形小导电栅网连接；第三电源的负极、第四电源的正极均与上圆形大导电栅网连接；第四电源的负极、第五电源的正极均与下圆形大导电栅网连接；第五电源的负极、第六电源的正极、第七电源的正极、第八电源的正极均与热丝阵列的其中一个电源端连接；第六电源的负极、第七电源的负极、第八电源的负极分别与三个扇形钼板连接；两排接地针均接地。具体工作过程如下：首先，将内层水管的下端管口与水泵连通，将出水间隙的下端与水箱连通，将U形导气管的左管口通过管道与含碳气体钢瓶连通，将U形导气管的右管口通过管道与辅助气体钢瓶连通，将抽气孔与真空泵连通；然后，打开矩形透明窗门，并透过矩形窗孔将基片放置在三个扇形钼板的上端面，然后关闭矩形透明窗门；然后，利用真空泵对圆筒形反应室进行抽真空；然后，启动第一电源，第一电源向热丝阵列持续供电，使得热丝阵列开始工作；然后，启动水泵，水泵将冷却水持续泵送至内层水管，冷却水经进水孔持续流入圆饼形水冷腔，并经各个喷水孔持续喷入冷却间隙，然后依次经出水孔、出水间隙持续排入水箱；在流经冷却间隙时，冷却水与圆饼形载台进行热交换，由此对圆饼形载台进行冷却；然后，分别启动第二至第五电源；第二电源在上圆形小导电栅网和下圆形小导电栅网之间施加直流电压，使得上圆形小导电栅网和下圆形小导电栅网之间形成第一加速电场，同时使得各根放电针进行尖端放电；第三电源在下圆形小导电栅网和上圆形大导电栅网之间施加直流电压，使得下圆形小导电栅网和上圆形大导电栅网之间形成第二加速电场；第四电源在上圆形大导电栅网和下圆形大导电栅网之间施加直流电压，使得上圆形大导电栅网和下圆形大导电栅网之间形成第三加速电场；第五电源在下圆形大导电栅网和热丝阵列之间施加直流电压，使得下圆形大导电栅网和热丝阵列之间形成第四加速电场；与此同时，轮流启动第六电源、第七电源、第八电源；第六电源在热丝阵列和第一个扇形钼板之间施加直流电压，使得热丝阵列和第一个扇形钼板之间形成第五加速电场；第七电源在热丝阵列和第二个扇形钼板之间施加直流电压，使得热丝阵列和第二个扇形钼板之间形成第六加速电场；第八电源在热丝阵列和第三个扇形钼板之间施加直流电压，使得热丝阵列和第三个扇形钼板之间形成第七加速电场；然后，分别打开含碳气体钢瓶的阀门和辅助气体钢瓶的阀门；含碳气体经U形导气管的左管口导入，并在尖端放电的作用下电离成为带正电含碳气体；辅助气体经U形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有电加速与偏转功能的金刚石膜制备装置，其特征在于：包括圆筒形反应室（1）、外层水管（2）、圆饼形载台（3）、内层水管（4）、径向支撑杆（5）、圆饼形水冷腔（6）、圆形绝缘板（7）、圆形绝缘格栅（8）、扇形钼板（9）、热丝阵列（10）、下圆形大导电栅网（11）、上圆形大导电栅网（12）、喇叭形导气罩（13）、U形导气管（14）、下圆形小导电栅网（15）、上圆形小导电栅网（16）、放电针（17）、接地针（18）、抽气孔（19）、矩形窗孔（20）、第一至第八电源；/n圆筒形反应室（1）的下端和上端均设有端壁；圆筒形反应室（1）的下端壁中央贯通开设有下装配孔；圆筒形反应室（1）的上端壁贯通开设有两个左右对称的上装配孔；外层水管（2）的外侧面下端与下装配孔的孔壁固定配合；圆饼形载台（3）为空心结构，且圆饼形载台（3）的下端壁中央贯通开设有出水孔；圆饼形载台（3）的下外端面内边缘固定支撑于外层水管（2）的上端面；内层水管（4）穿设于外层水管（2）的内腔，且内层水管（4）的轴线与外层水管（2）的轴线重合；内层水管（4）的外侧面与外层水管（2）的内侧面之间留有出水间隙；内层水管（4）的下端面与外层水管（2）的下端面齐平；内层水管（4）的上端面超出圆饼形载台（3）的下内端面；径向支撑杆（5）的数目为多根；各根径向支撑杆（5）的内端面均与内层水管（4）的外侧面固定；各根径向支撑杆（5）的外端面均与外层水管（2）的内侧面固定；各根径向支撑杆（5）沿周向等距排列；圆饼形水冷腔（6）位于圆饼形载台（3）的内腔；圆饼形水冷腔（6）的下外端面与圆饼形载台（3）的下内端面之间、圆饼形水冷腔（6）的上外端面与圆饼形载台（3）的上内端面之间、圆饼形水冷腔（6）的外侧面与圆饼形载台（3）的内侧面之间均留有冷却间隙；圆饼形水冷腔（6）的下端壁中央贯通开设有进水孔；圆饼形水冷腔（6）的上端壁贯通开设有多个喷水孔；圆饼形水冷腔（6）的下外端面内边缘固定支撑于内层水管（4）的上端面；圆形绝缘板（7）的下端面与圆饼形载台（3）的上外端面接触，且圆形绝缘板（7）的轴线与圆饼形载台（3）的轴线重合；圆形绝缘格栅（8）包括圆环形筋板和三个径向筋板；三个径向筋板沿周向等距排列；三个径向筋板的内端面固定在一起；三个径向筋板的外端面均与圆环形筋板的内侧面固定；圆环形筋板和三个径向筋板共同围成三个扇形栅孔；圆环形筋板的下端面和三个径向筋板的下端面均与圆形绝缘板（7）的上端面固定，且圆环形筋板的轴线与圆形绝缘板（7）的轴线重合；扇形钼板（9）的数目为三个；三个扇形钼板（9）一一对应地嵌装于三个扇形栅孔内；热丝阵列（10）水平安装于圆筒形反应室（1）的内腔，且热丝阵列（10）位于三个扇形钼板（9）的上方；/n下圆形大导电栅网（11）的侧面与圆筒形反应室（1）的内侧面固定配合，且下圆形大导电栅网（11）位于热丝阵列（10）的上方；上圆形大导电栅网（12）的侧面与圆筒形反应室（1）的内侧面固定配合，且上圆形大导电栅网（12）位于下圆形大导电栅网（11）的上方；喇叭形导气罩（13）的细端朝上、粗端朝下；喇叭形导气罩（13）的下端敞口边沿与圆筒形反应室（1）的内侧面密封固定，且喇叭形导气罩（13）位于上圆形大导电栅网（12）的上方；U形导气管（14）的两个侧边分别固定贯穿两个上装配孔，且U形导气管（14）的两个管口均朝上；U形导气管（14）的底边中央贯通开设有朝下的导气孔，且导气孔与喇叭形导气罩（13）的上端敞口密封连通；下圆形小导电栅网（15）的侧面与U形导气管（14）的左侧边内侧面固定配合；上圆形小导电栅网（16）的侧面与U形导气管（14）的左侧边内侧面固定配合，且上圆形小导电栅网（16）位于下圆形小导电栅网（15）的上方；放电针（17）的数目为多根；各根放电针（17）均垂直固定于上圆形小导电栅网（16）的下端面；接地针（18）的数目为两排；每排接地针（18）均包括多根接地针（18）；两排接地针（18）相互正对地垂直固定于U形导气管（14）的左侧边内侧面，且两排接地针（18）均位于上圆形小导电栅网（16）的上方；抽气孔（19）贯通开设于圆筒形反应室（1）的侧壁，且抽气孔（19）位于圆饼形载台（3）的下方；矩形窗孔（20）贯通开设于圆筒形反应室（1）的侧壁；矩形窗孔（20）的上孔壁高于热丝阵列（10）；矩形窗孔（20）的下孔壁与圆饼形载台（3）的上外端面齐平；矩形窗孔（20）上安装有矩形透明窗门；/n第一电源的两极分别与热丝阵列（10）的两个电源端连接；第二至第八电源均为直流电源；第二电源的正极与上圆形小导电栅网（16）连接；第二电源的负极、第三电源的正极均与下圆形小导电栅网（15）连接；第三电源的负极、第四电源的正极均与上圆形大导电栅网（12）连接；第四电源的负极、第五电源的正极均与下...

【技术特征摘要】
1.一种带有电加速与偏转功能的金刚石膜制备装置，其特征在于：包括圆筒形反应室（1）、外层水管（2）、圆饼形载台（3）、内层水管（4）、径向支撑杆（5）、圆饼形水冷腔（6）、圆形绝缘板（7）、圆形绝缘格栅（8）、扇形钼板（9）、热丝阵列（10）、下圆形大导电栅网（11）、上圆形大导电栅网（12）、喇叭形导气罩（13）、U形导气管（14）、下圆形小导电栅网（15）、上圆形小导电栅网（16）、放电针（17）、接地针（18）、抽气孔（19）、矩形窗孔（20）、第一至第八电源；
圆筒形反应室（1）的下端和上端均设有端壁；圆筒形反应室（1）的下端壁中央贯通开设有下装配孔；圆筒形反应室（1）的上端壁贯通开设有两个左右对称的上装配孔；外层水管（2）的外侧面下端与下装配孔的孔壁固定配合；圆饼形载台（3）为空心结构，且圆饼形载台（3）的下端壁中央贯通开设有出水孔；圆饼形载台（3）的下外端面内边缘固定支撑于外层水管（2）的上端面；内层水管（4）穿设于外层水管（2）的内腔，且内层水管（4）的轴线与外层水管（2）的轴线重合；内层水管（4）的外侧面与外层水管（2）的内侧面之间留有出水间隙；内层水管（4）的下端面与外层水管（2）的下端面齐平；内层水管（4）的上端面超出圆饼形载台（3）的下内端面；径向支撑杆（5）的数目为多根；各根径向支撑杆（5）的内端面均与内层水管（4）的外侧面固定；各根径向支撑杆（5）的外端面均与外层水管（2）的内侧面固定；各根径向支撑杆（5）沿周向等距排列；圆饼形水冷腔（6）位于圆饼形载台（3）的内腔；圆饼形水冷腔（6）的下外端面与圆饼形载台（3）的下内端面之间、圆饼形水冷腔（6）的上外端面与圆饼形载台（3）的上内端面之间、圆饼形水冷腔（6）的外侧面与圆饼形载台（3）的内侧面之间均留有冷却间隙；圆饼形水冷腔（6）的下端壁中央贯通开设有进水孔；圆饼形水冷腔（6）的上端壁贯通开设有多个喷水孔；圆饼形水冷腔（6）的下外端面内边缘固定支撑于内层水管（4）的上端面；圆形绝缘板（7）的下端面与圆饼形载台（3）的上外端面接触，且圆形绝缘板（7）的轴线与圆饼形载台（3）的轴线重合；圆形绝缘格栅（8）包括圆环形筋板和三个径向筋板；三个径向筋板沿周向等距排列；三个径向筋板的内端面固定在一起；三个径向筋板的外端面均与圆环形筋板的内侧面固定；圆环形筋板和三个径向筋板共同围成三个扇形栅孔；圆环形筋板的下端面和三个径向筋板的下端面均与圆形绝缘板（7）的上端面固定，且圆环形筋板的轴线与圆形绝缘板（7）的轴线重合；扇形钼板（9）的数目为三个；三个扇形钼板（9）一一对应地嵌装于三个扇形栅孔内；热丝阵列（10）水平安装于圆筒形反应室（1）的内腔，且热丝阵列（10）位于三个扇形钼板（9）的上方；
下圆形大导电栅网（11）的侧面与圆筒形反应室（1）的内侧面固定配合，且下圆形大导电栅网（11）位于热丝阵列（10）的上方；上圆形大导电栅网（12）的侧面与圆筒形反应室（1）的内侧面固定配合，且上圆形大导电栅网（12）位于下圆形大导电栅网（11）的上方；喇叭形导气罩（13）的细端朝上、粗端朝下；喇叭形导气罩（13）的下端敞口边沿与圆筒形反应室（1）的内侧面密封固定，且喇叭形导气罩（13）位于上圆形大导电栅网（12）的上方；U形导气管（14）的两个侧边分别固定贯穿两个上装配孔，且U形导气管（14）的两个管口均朝上；U形导气管（14）的底边中央贯通开设有朝下的导气孔，且导气孔与喇叭形导气罩（13）的上端敞口密封连通；下圆形小导电栅网（15）的侧面与U形导气管（14）的左侧边内侧面固定配合；上圆形小导电栅网（16）的侧面与U形导气管（14）的左侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：解海卿，郝昕曈，姚芳，郝晋青，
申请(专利权)人：太原师范学院，
类型：新型
国别省市：山西;14