一种水冷型高热导等离子体反应腔制造技术

本实用新型专利技术公开了一种水冷型高热导等离子体反应腔，包括反应腔体、冷却基底和真空腔室，反应腔体的开口端朝向真空腔室且延伸至真空腔室内，冷却基底套装在反应腔体的外部，且冷却基底的上表面与真空腔室的开口端相互接触，将反应腔体和真空腔室内部的空腔连通成一个整体；在与反应腔体外壁接触的冷却基底内壁面开设冷却腔，冷却腔环绕反应腔体外壁面设置且冷却腔内的冷却液可以直接与反应腔体直接接触；本申请中冷却基底和反应腔体也选用高热导性材料，通过冷却液与高热导的反应腔体直接接触冷却，能够大幅度提高冷却效果。能够大幅度提高冷却效果。能够大幅度提高冷却效果。

【技术实现步骤摘要】
一种水冷型高热导等离子体反应腔


[0001]本技术属于紫外光源设备领域，尤其是一种水冷型高热导等离子体反应腔。

技术介绍

[0002]紫外光源设备指采用射频、微波、电等技术激发的气体等离子体，发出特征原子谱线的一种光源装置。
[0003]现有的紫外光源在工作时需要进行冷却，目前对紫外光源的常见冷却方式分为风冷和水冷。
[0004]如现有技术中采用风冷方式时，参考专利CN106992110B，等离子体腔为头部密封的石英管。石英管出口部分用金属In压紧进行真空密封。等离子体发生过程，会产生大量的热，导致石英温度剧烈上升。为了给石英腔室快速降温，通过下部压缩空气吹石英腔的方式来给腔室降温。空气冷却点和等离子发生位置为相近点。但是风冷型结构虽然直接冷却了石英管发生等离子体的区域，但因为风冷本身的冷却效率低，需要采用大压力大气流来将石英管表面热量带走。同时，因为石英管有一定厚度，通常2mm左右。风冷只能冷却最表面位置，内部需要通过低热导的石英来传热，效果较差。
[0005]如现有技术中采用水冷方式时，是选用石英管作为等离子体反应腔，石英管的两端为开口结构，一端进气，另一端出气；且石英管的两端分别用金属In进行压紧，密封真空；石英管中间在腔室内部分为等离子发生部分，石英管的一端嵌套进铜圆柱，石英管与铜圆柱紧密配合。铜圆柱与冷却水相连通。通过冷却水冷却铜柱，在冷却石英管顶部，通过石英管自身热导，冷却石英管等离子体发生腔。但是水冷型结构中，水冷部分主要对金属腔体达到冷却效果，通过冷却的铜冷却石英管顶部；最后石英管界面面积来冷却。一方面与铜直接接触的位置并不是等离子体发生位置、接触面积小；另一方面石英管热导率低，冷却效果差。
[0006]因为冷却效果不理想，石英管没有足够的冷量，进而导致石英管寿命短，需经常更换；另外风冷型结构设计在工作过程中由于大压力大气流的原因，风冷会带来大量的噪音，让使用者感官不适。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中存在的不足，本申请设计出了一种水冷型高热导等离子体反应腔，能够提高冷却效果。
[0008]本技术所采用的技术方案如下：
[0009]一种水冷型高热导等离子体反应腔，包括：
[0010]真空腔室，所述真空腔室为半封闭结构；
[0011]反应腔体，所述反应腔体至少一端为开口设计，所述反应腔体的开口端伸至真空腔室内；
[0012]冷却基底，所述冷却基底套装在反应腔体的外部，冷却基底的一侧表面朝向真空
腔室的开口端，且冷却基底与真空腔室之间相互连接；所述冷却基底对真空腔室的开口端进行封闭，将反应腔体和真空腔室内部的空腔连通成一个整体；反应腔体和真空腔室内部需要真空处理
[0013]设置在冷却基底上的冷却腔，所述冷却腔设置在与反应腔体外壁接触的冷却基底内壁面处；所述冷却腔为半封闭结构，所述冷却腔的开口端朝向反应腔体；
[0014]设置在所述冷却腔内的冷却液；
[0015]设置在冷却基底与反应腔体接触的两侧的密封件。
[0016]进一步，所述冷却腔环绕反应腔体外壁设置；
[0017]进一步，在冷却基底上开设冷却液通道；冷却液通道一端与冷却腔连通，另一端与冷却基底外部环境连通。
[0018]进一步，所述冷却液通道至少设置两条，一条为进液通道，另一条为出液通道。
[0019]进一步，所述密封件包括密封圈、密封压片；所述密封圈、密封压片依次设置在冷却基底与反应腔体接触的两侧；两侧的所述密封压片分别通过紧固件连接冷却基底，对密封圈进行压紧。
[0020]进一步，反应腔体的材质采用无掺杂的碳化硅晶体、无掺杂的氮化铝晶体、无掺杂的金刚石、含杂质的碳化硅晶体、氮化铝晶体或金刚石。
[0021]进一步，冷却基底的材质选用铝或铜。
[0022]进一步，反应腔体采用管状结构。
[0023]进一步，反应腔体的一端为气泡状，另一端为管状，气泡状与管状之间平滑连接；且管状为反应腔体的开口端。
[0024]本技术的有益效果：
[0025]1、本申请所设计的等离子体反应腔是由反应腔体、冷却基底、真空腔室以及密封组件构成，整体结构简单，易于制造。
[0026]2、本申请在冷却基底与反应腔体外壁接触的内壁面开设冷却腔，冷却腔环绕反应腔体外壁面设置且冷却腔内的冷却液可以直接与反应腔体直接接触；相较与现有技术中冷却液先对金属进行冷却后，再由金属对反应腔冷却的方式，本申请直接利用冷却液对反应腔体进行冷却，可以提高冷却的效果。此外本申请在冷却液与反应腔体直接接触冷却的基础上，反应腔体选用高热导性材料大幅度提高冷却效果。
[0027]3、在提高冷却效果的基础上，可以大幅度提高了等离子体腔的寿命，减少更换频率。
[0028]4、本申请采用了冷却水直接冷却，无噪音。
附图说明
[0029]图1是本申请水冷型高热导等离子体反应腔结构示意图；
[0030]图2是本申请水冷型高热导等离子体反应腔结构加工流程图；
[0031]图中，1、基材，2、凹槽，3、表面，4、反应腔体，5、冷却基底，6、冷却液通道，7、密封圈，8、密封压片，9、真空腔室，10、冷却腔。
具体实施方式
[0032]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，并不用于限定本技术。
[0033]如图1所示的一种水冷型高热导等离子体反应腔，包括反应腔体4、冷却基底5和真空腔室9；
[0034]其中，反应腔体4至少一端为开口设计，真空腔室9均采用半封闭设计，反应腔体4的开口端朝向真空腔室9的开口端且延伸至真空腔室9内，反应腔体4的尺寸要小于真空腔室9的尺寸。若反应腔体4的两端都是开口设计的时候，非位于真空腔室9内的反应腔体4一端在工作时需要采用密封圈进行压紧，从而进行封闭。
[0035]冷却基底5套装在反应腔体4的外部，且冷却基底5的上表面与真空腔室9的开口端相互接触，对真空腔室9的开口端进行封闭；通过冷却基底5将反应腔体4和真空腔室9内部的空腔连通成一个整体。在与反应腔体4外壁接触的冷却基底5内壁面开设冷却腔10，且在冷却基底5上开设冷却液通道6；冷却液通道6一端与冷却腔10连通，另一端与冷却基底5外部环境连通；冷却液通道6至少设置两条，一条为进液通道，另一条为出液通道，用于不断输入和输出冷却液。由于冷却腔10环绕反应腔体4外壁面设置且冷却腔10内的冷却液可以直接与反应腔体4直接接触，提高了换热效果。
[0036]由于需要对真空腔室9、反应腔体4内部真空处理，当真空腔室9、反应腔体4内部变为真空环境时，冷却基底5与真空腔室9之间采用标准的超高真空刀口法兰(CF)密封方式，采用高真空ISO密封或KF等真空常用密封结构将冷却基底5和真空腔室9连接。冷却基底5在大气压的作用下与真空腔室9的开口端紧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水冷型高热导等离子体反应腔，其特征在于，包括：真空腔室(9)，所述真空腔室(9)为半封闭结构；反应腔体(4)，所述反应腔体(4)至少一端为开口设计，所述反应腔体(4)的开口端伸至真空腔室(9)内；冷却基底(5)，所述冷却基底(5)套装在反应腔体(4)的外部，冷却基底(5)的一侧表面朝向真空腔室(9)的开口端，且冷却基底(5)与真空腔室(9)之间相互连接；所述冷却基底(5)对真空腔室(9)的开口端进行封闭，将反应腔体(4)和真空腔室(9)内部的空腔连通成一个整体；反应腔体(4)和真空腔室(9)内部真空处理；设置在冷却基底(5)上的冷却腔(10)，所述冷却腔(10)设置在与反应腔体(4)外壁接触的冷却基底(5)内壁面处；所述冷却腔(10)为半封闭结构，所述冷却腔(10)的开口端朝向反应腔体(4)；设置在所述冷却腔(10)内的冷却液；设置在冷却基底(5)与反应腔体(4)接触的两侧的密封件。2.根据权利要求1所述的一种水冷型高热导等离子体反应腔，其特征在于，所述冷却腔(10)环绕反应腔体(4)外壁设置。3.根据权利要求2所述的一种水冷型高热导等离子体反应腔，其特征在于，在冷却基底(5)上开设冷却液通道(6)；冷却液通道(6)一端与冷却腔(10)连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓平，王振中，
申请(专利权)人：长三角先进材料研究院，
类型：新型
国别省市：