[实用新型]用于大尺寸热沉金刚石制备的磁旋转直流电弧等离子体炬

说明书

本实用新型提供了一种用于大尺寸热沉金刚石制备的磁旋转直流电弧等离子体炬，包括处于中心轴处的阴极以及同心套装在阴极外部的至少一个圆筒状辅助电极；阴极和辅助电极之间以及相邻的辅助电极之间均设有隔离密封环；最外层的辅助电极外部套装有阳极，阳极整体呈环形，阳极下端向内收拢成弧形，该弧形位于阴极的下方；阳极外部套有稳弧磁场线圈；稳弧磁场线圈下方设置有扩弧磁场线圈。本实用新型所述的用于大尺寸热沉金刚石制备的磁旋转直流电弧等离子体炬，结构简单，气体沉积面积大，适用于大尺寸热沉金刚石的制备。

技术领域

本实用新型属于等离子炬技术领域，尤其是涉及一种用于大尺寸热沉金刚石制备的磁旋转直流电弧等离子体炬。

背景技术

等离子炬是一种产生等离子体的装置，根据原理的不同，可以分为射频等离子炬和电弧等离子炬两种。电弧等离子炬最早用于切割和喷涂，一般有一个阴极和一个阳极，用于气相沉积的等离子炬多在此基础上发展而来。为了增加炬的功率和扩大沉积面积，进行了多种改进。然而，由于大尺寸热沉金刚石制备条件要求较高，现有电弧等离子炬常由于电弧面积有限以及物质沉积不均的问题而在大尺寸热沉金刚石的制备过程中应用受限。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于大尺寸热沉金刚石制备的磁旋转直流电弧等离子体炬，以适用于大尺寸热沉金刚石的制备。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于大尺寸热沉金刚石制备的磁旋转直流电弧等离子体炬，包括处于中心轴处的阴极以及同心套装在阴极外部的至少一个圆筒状辅助电极；阴极和辅助电极之间以及相邻的辅助电极之间均设有隔离密封环；最外层的辅助电极外部套装有阳极，阳极整体呈环形，阳极下端向内收拢成弧形，该弧形位于阴极的下方；阳极外部套有稳弧磁场线圈；稳弧磁场线圈下方设置有扩弧磁场线圈。

进一步的，所述阴极、辅助电极、阳极内均设置有进出水导管，进出水导管内循环有冷却所用的循环水。

进一步的，所述阳极的横截面为圆形或椭圆形。

进一步的，所述辅助电极下部设置有加宽的凸体。

进一步的，所述阳极与最内侧辅助电极之间的隔离密封环上开有第一进气管道。

进一步的，相邻所述辅助电极之间的隔离密封环上开有第二进气管道。

相对于现有技术，本实用新型所述的用于大尺寸热沉金刚石制备的磁旋转直流电弧等离子体炬具有以下优势：

(1)本实用新型所述的用于大尺寸热沉金刚石制备的磁旋转直流电弧等离子体炬，包括阴极以及同心套装在阴极外部的圆筒状辅助电极，阴极和辅助电极之间以及相邻的辅助电极之间均设有隔离密封环，最外层的辅助电极外部套装有呈环形的阳极，阳极下端向内收拢于阴极的下方，该设计能够对电弧的产生起到导向作用；阳极外部套有稳弧磁场线圈，稳弧磁场线圈8能够实现产生电弧的旋转和稳定；稳弧磁场线圈下方设置有扩弧磁场线圈，扩弧磁场线圈能够进一步稳定电弧以及扩展电弧以实现扩大金刚石的沉积面积，实现大尺寸热沉金刚石的长期稳定生长；本实用新型结构简单，气体沉积面积大，适用于大尺寸热沉金刚石的制备；

(2)本实用新型在辅助电极下部设置有加宽的凸体，该凸体缩短了引弧距离，电弧不会在阴极和辅助电极内部引燃；此外，辅助电极下部加宽的凸体能够缩短各电极之间的间隙，从而减少了电弧对隔离密封环的烘烤；

(3)本实用新型可根据不同沉积面积的需要，仅需要更换不同口径的阳极即可而避免了需要更换整个等离子炬，便于拆装与维护；通过调整阳极向内收拢的下端的固定位置可调整阳极下端与阴极之间的垂直放电距离，保证等离子体射流的最佳位置，进而保证了金刚石的沉积效果。

附图说明