[发明专利]一种用于金刚石的生长装置及方法

说明书

本发明涉及金刚石生产技术领域，尤其涉及一种用于金刚石的生长装置，包括十字形管件，所述十字形管件的外侧设置有加热套管，且十字形管件的内部设置有金刚石沉积衬底，还包括：混气机构，所述混气机构和十字形管件之间通过细管相连通；以及放电机构，所述放电机构用于加热混气机构导出的气流。本发明有效实现可在大气压条件下进行金刚石的快速生长，气流速度越快生长速度越高，使用效果更佳。

技术领域

本发明涉及金刚石生产技术领域，尤其涉及一种用于金刚石的生长装置及方法。

背景技术

金刚石气相沉积生长常用的有热灯丝，直流电弧和微波等离子体生长方法，在真空低气压下，氢气和少量气态碳氢或碳氢氧化合物在高温下分解，得到碳活性粒子和原子氢。在合适的条件下会得到金刚石，生长速度每小时几微米或几十微米。金刚石的生长速度与碳活性粒子浓度成正比，而高的碳活性粒子浓度只有在高的原子氢浓度时才生成金刚石，否则生成石墨。原子氢浓度随热源温度呈指数增长。高的热源温度需要大的能量密度，现在最高的是微波等离子体方法，能量密度约是10KW/cm3。大的能量密度不仅能提高生长速度，而且能在更高的气压下进行金刚石生长，

目前，有采用接近大气压下用微波法进行金刚石生长，但还不能脱离真空设备，真空的使用会大大增加设备投资负担和使工艺变得繁琐复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种用于金刚石的生长装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于金刚石的生长装置，包括十字形管件，所述十字形管件的外侧设置有加热套管，且十字形管件的内部设置有金刚石沉积衬底，还包括：

混气机构，所述混气机构和十字形管件之间通过细管相连通；以及

放电机构，所述放电机构用于加热混气机构导出的气流。

作为本发明实施例再进一步的方案：所述混气机构包括第一导气管、第二导气管和混气瓶，所述第一导气管上设置有第一微调阀，且第一导气管的端部连通有储气瓶，所述储气瓶和混气瓶之间通过连通管相连通，所述第二导气管上设置有第二微调阀，且第二导气管的端部和混气瓶之间相连通，所述细管的一端和混气瓶相连通，且细管的另一端贯穿设置于十字形管件中。

作为本发明实施例再进一步的方案：所述放电机构包括：

电源单元，为电极单元提供合适的电压、电阻、电容、电感；

电极单元，振动电极产生电弧在大气压下点燃辉光放电，得到均匀稳定的辉光放电或电弧辉光混合放电；

电极控制单元，控制电极单元工作或者休息；

控制单元，通过控制电极控制单元控制电极单元，实现对电弧周围温度的调控；

电源单元的输出端连接电极单元的第一输入端；

电极控制单元的输出端连接电极单元的第二输入端；

控制单元的输出端连接电极控制单元的输入端。

作为本发明实施例再进一步的方案：所述电源单元包括第一直流电源、第一电感、第一电容、第一限流电阻，第一直流电源的正极连接第一限流电阻，第一限流电阻的另一端连接第一电容、第一电感，第一电容的另一端连接第一直流电源的负极，第一电感的另一端连接电极单元的第一输入端。

作为本发明实施例再进一步的方案：所述电极单元包括第一圆棒形电极、第二圆棒形电极，电源单元的输出端连接第二圆棒形电极的一端，第一圆棒形电极的一端连接第一直流电源的负极，第一圆棒形电机和第二圆棒形电极均贯穿设置于十字形管件中，且第二圆棒形电极和第一圆棒形电极中间存在空隙，细管的端部与空隙保持持平。