[发明专利]化学气相沉积高品质金刚石的制备装置及制备方法

权利要求书

1.一种化学气相沉积高品质金刚石的制备装置，其特征在于：包括H₂容器，氢气提纯装置，CO₂容器，低温除水装置或干燥装置，低温除H₂S装置，低温干冰制备装置，除杂真空泵，CH₄反应装置，二次除水装置，CVD金刚石合成装置；

H₂容器与氢气提纯装置连接，氢气提纯装置又与CH₄反应装置连接；

CO₂容器与低温除水装置或干燥装置连接，低温除水装置或干燥装置又与低温除H₂S装置连接，低温除H₂S装置又与低温干冰制备装置连接，低温干冰制备装置又与除杂真空泵连接，除杂真空泵又与CH₄反应装置连接；其中，设置低温除水装置或干燥装置的温度为0℃~-10℃，设置低温除H₂S装置的温度为-61℃~ -78℃，设置低温干冰制备装置的温度为 -78.5℃以下；

CH₄反应装置与二次除水装置连接，二次除水装置又与CVD金刚石合成装置连接。

2.一种基于权利要求1所述装置的化学气相沉积高品质金刚石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）CO₂提纯：将CO₂气体在低温条件下使所含的水蒸气凝结成冰、使H₂S冷凝成液体、使CO₂凝结为干冰，将N₂、CO杂质气体去除后，将干冰升温气化获得高纯CO₂；

2）CH₄制备第一阶段：将步骤1）获得的高纯CO₂与过量的高纯H₂通入CH₄反应装置中，使CO₂分解为C-O基团、H₂分解成H原子；通过一部分H原子与C-O基团中的O发生反应生成H₂O蒸气，另一部分H原子与C-O基团中的C发生反应生成CH₄气体，并最终获得H₂、H₂O、CH₄混合气体；

3）CH₄制备第二阶段：将步骤2）获得的混合气体在低温条件下，使H₂O气凝结为冰并分离，最终获得包含H₂和CH₄混合气体；

4）金刚石沉积：将步骤3）获得的混合气体输送到化学气相沉积金刚石装置中制备金刚石即可。