[发明专利]一种利用沼气合成金刚石的系统及其方法

权利要求书

1.一种利用沼气合成金刚石的系统的方法，其特征在于，该利用沼气合成金刚石的合成方法包括以下步骤：

步骤一、将有机物收集入沼气池中，进行发酵处理产生沼气，用储气罐进行沼气的收集和保存，进行沼气进行收集和储存；

步骤二、选取衬底，将衬底进行清洁处理并烘干；

步骤三、将衬底放置入等离子体CVD设备腔体中，然后抽本底真空至1ⅹ10^-4Pa以内，然后每台设备通入1-1000sccm氢气，输入能量，产生放电，调整籽晶温度至600-800℃，处理1-120min；

步骤四、通入纯化后的甲烷和氢气进行生长；

步骤五、生长结束后取出衬底，采用激光切割和抛光处理，获得所需要的产品。

2.如权利要求1所述的利用沼气合成金刚石的合成方法，其特征在于，所述沼气分为两类进行输送；一部分沼气用于输送至气体提纯装置，分离和提纯，另一部分沼气用于发电，经过发电装置和稳压装置将电压稳定在380V，用于储存并输入设备。

3.如权利要求1所述的利用沼气合成金刚石的合成方法，其特征在于，步骤二中将沼气进行分离为小分子气体氢气和大分子气体甲烷，分别进行提纯，将纯度提高至99.99％以上，流量控制在10slm-1000slm。

4.如权利要求1所述的利用沼气合成金刚石的合成方法，其特征在于，所述衬底进行清洁处理采用丙酮、酒精易挥发液体清洗衬底表面的有机物杂质；

所述衬底温度控制在800-1000℃，进行生长10-100小时。

5.一种利用沼气合成金刚石的系统，其特征在于，所述利用沼气合成金刚石的系统设置有沼气池，所述沼气池依次连接发电装置、电源装置；

所述沼气池还连接气体提纯装置，所述气体提纯装置经气体管道连接真空反应腔室，所述电源装置通过能量传输装置连接真空反应腔室为真空反应腔室提供能量。

6.如权利要求1所述的利用沼气合成金刚石的系统，其特征在于，所述沼气池的容量为10立方米-1000立方米；所述发电装置的功率为10-1000kw；所述气体提纯装置的流量为10slm-1000slm，气体提纯装置内气体纯度大于99.99％。

7.如权利要求1所述的利用沼气合成金刚石的系统，其特征在于，所述电源装置包括：直流/交流电源、微波电源或直流电源中的一种，根据合成金刚石的原理不同分为热丝cvd采用的直流/交流电源，微波cvd采用的微波电源，直流cvd采用的直流电源进行配置。

8.如权利要求1所述的利用沼气合成金刚石的系统，其特征在于，所述能量传输装置包括：波导管或电线进行能量传输，传输根据原理不同区分，微波cvd采用波导管进行能量传输，热丝cvd和直流cvd通过电线进行传输。

9.如权利要求1所述的利用沼气合成金刚石的系统，其特征在于，所述，所述气体管道采用不锈钢管，尺寸为四份之一英寸至八分之三英寸。

10.如权利要求1所述的利用沼气合成金刚石的系统，其特征在于，所述，所述真空反应腔室内放置样品台，所述样品台上设有衬底，所述真空反应室材质为不锈钢或者铝，腔体的尺寸为100-300mm；所述衬底为合成金刚石所需的晶体材料硅，钼或者金刚石片，基片的尺寸为1-200mm；所述样品台选用铜或者铝材料，样品台的直径尺寸为30-200mm。