[发明专利]一种带有电偏转的金刚石膜制备装置及方法

摘要

本发明涉及金刚石膜的制备技术，具体是一种带有电偏转的金刚石膜制备装置及方法。本发明解决了采用热丝化学气相沉积法大面积制备金刚石膜时制备质量和速度受限的问题。一种带有电偏转的金刚石膜制备装置，包括圆筒形反应室、外层水管、圆饼形载台、内层水管、径向支撑杆、圆饼形水冷腔、驱动电机、驱动齿轮、圆环形托板、L形支撑杆、导电触头、传动圆环、轮轴、传动齿轮、集电环、传动杆、圆筒形安装座、矩形导电栅网、导电杆、电刷、竖向安装杆、径向安装杆、斜拉杆、热丝阵列、下圆形大导电栅网、上圆形大导电栅网、喇叭形导气罩、U形导气管、下圆形小导电栅网、上圆形小导电栅网、放电针、接地针。本发明适用于金刚石膜的大面积制备。

主权项

1.一种带有电偏转的金刚石膜制备装置，其特征在于：包括圆筒形反应室（1）、外层水管（2）、圆饼形载台（3）、内层水管（4）、径向支撑杆（5）、圆饼形水冷腔（6）、驱动电机（7）、驱动齿轮（8）、圆环形托板（9）、L形支撑杆（10）、导电触头（11）、传动圆环（12）、轮轴（13）、传动齿轮（14）、集电环（15）、传动杆（16）、圆筒形安装座（17）、矩形导电栅网（18）、导电杆（19）、电刷（20）、竖向安装杆（21）、径向安装杆（22）、斜拉杆（23）、热丝阵列（24）、下圆形大导电栅网（25）、上圆形大导电栅网（26）、喇叭形导气罩（27）、U形导气管（28）、下圆形小导电栅网（29）、上圆形小导电栅网（30）、放电针（31）、接地针（32）、抽气孔（33）、矩形窗孔（34）、第一至第十电源；圆筒形反应室（1）的下端和上端均设有端壁；圆筒形反应室（1）的下端壁中央贯通开设有下装配孔；圆筒形反应室（1）的上端壁贯通开设有两个左右对称的上装配孔；外层水管（2）的外侧面下端与下装配孔的孔壁固定配合；圆饼形载台（3）为空心结构，且圆饼形载台（3）的下端壁中央贯通开设有出水孔；圆饼形载台（3）的下外端面内边缘转动支撑于外层水管（2）的上端面，且圆饼形载台（3）的下外端面内边缘与外层水管（2）的上端面之间设有迷宫密封；圆饼形载台（3）的下外端面延伸设置有圆筒形凸台，且圆筒形凸台的轴线与圆饼形载台（3）的轴线重合；圆筒形凸台的内侧面与外层水管（2）的外侧面之间留有距离；圆筒形凸台的外侧面下端设有驱动外轮齿；圆饼形载台（3）的外侧面下端设有传动外轮齿；内层水管（4）穿设于外层水管（2）的内腔，且内层水管（4）的轴线与外层水管（2）的轴线重合；内层水管（4）的外侧面与外层水管（2）的内侧面之间留有出水间隙；内层水管（4）的下端面与外层水管（2）的下端面齐平；内层水管（4）的上端面超出圆饼形载台（3）的下内端面；径向支撑杆（5）的数目为多根；各根径向支撑杆（5）的内端面均与内层水管（4）的外侧面固定；各根径向支撑杆（5）的外端面均与外层水管（2）的内侧面固定；各根径向支撑杆（5）沿周向等距排列；圆饼形水冷腔（6）位于圆饼形载台（3）的内腔；圆饼形水冷腔（6）的下外端面与圆饼形载台（3）的下内端面之间、圆饼形水冷腔（6）的上外端面与圆饼形载台（3）的上内端面之间、圆饼形水冷腔（6）的外侧面与圆饼形载台（3）的内侧面之间均留有冷却间隙；圆饼形水冷腔（6）的下端壁中央贯通开设有进水孔；圆饼形水冷腔（6）的上端壁贯通开设有多个喷水孔；圆饼形水冷腔（6）的下外端面内边缘固定支撑于内层水管（4）的上端面；驱动电机（7）安装于圆筒形反应室（1）的下内端面，且驱动电机（7）的输出轴朝上；驱动齿轮（8）固定装配于驱动电机（7）的输出轴上，且驱动齿轮（8）与驱动外轮齿啮合；圆环形托板（9）的外侧面与圆筒形反应室（1）的内侧面固定配合，且圆环形托板（9）位于驱动电机（7）的上方；圆环形托板（9）的内径大于圆饼形载台（3）的外径，且圆环形托板（9）的上端面与圆饼形载台（3）的下外端面齐平；圆环形托板（9）的上端面开设有多个盲孔，且各个盲孔围绕圆环形托板（9）的轴线等距排列；L形支撑杆（10）的水平段垂直固定于圆环形托板（9）的内侧面，且L形支撑杆（10）的竖直段朝下；导电触头（11）安装于L形支撑杆（10）的竖直段下端，且导电触头（11）与圆筒形凸台的外侧面接触；传动圆环（12）的外侧面与圆筒形反应室（1）的内侧面转动配合，且传动圆环（12）的下端面与圆环形托板（9）的上端面外边缘接触；传动圆环（12）的内侧面设有传动内轮齿；轮轴（13）的数目与盲孔的数目一致，且各根轮轴（13）的下端一一对应地固定穿设于各个盲孔内；各根轮轴（13）的上端面均与传动圆环（12）的上端面齐平；传动齿轮（14）的数目与轮轴（13）的数目一致；各个传动齿轮（14）一一对应地转动装配于各根轮轴（13）上，且各个传动齿轮（14）的上端面均与传动圆环（12）的上端面齐平；每个传动齿轮（14）均分别与传动外轮齿和传动内轮齿啮合；集电环（15）的数目为四个；四个集电环（15）的外侧面均与圆筒形反应室（1）的内侧面固定配合，且四个集电环（15）的内径均大于传动圆环（12）的内径；第一至第四个集电环（15）自上而下等距排列于传动圆环（12）的上方，且四个集电环（15）均低于圆饼形载台（3）的上外端面；传动杆（16）的数目为多根；各根传动杆（16）均垂直固定于传动圆环（12）的上端面，且各根传动杆（16）围绕传动圆环（12）的轴线等距排列；各根传动杆（16）的上端面均超出圆饼形载台（3）的上外端面；每根传动杆（16）的侧面与四个集电环（15）的内侧面之间均分别留有距离；圆筒形安装座（17）的外侧面与圆筒形反应室（1）的内侧面转动配合，且圆筒形安装座（17）的下端面固定支撑于各根传动杆（16）的上端面；矩形导电栅网（18）的数目为四个；每个矩形导电栅网（18）均呈纵向直立设置，且每个矩形导电栅网（18）的前端面和后端面均与圆筒形安装座（17）的内侧面固定；第一至第四个矩形导电栅网（18）自左向右等距排列；第一个矩形导电栅网（18）和第四个矩形导电栅网（18）相互对称；第二个矩形导电栅网（18）和第三个矩形导电栅网（18）相互对称；导电杆（19）的数目为四根；第一根导电杆（19）垂直固定于第一个矩形导电栅网（18）的下端面后部；第二根导电杆（19）垂直固定于第二个矩形导电栅网（18）的下端面后部，且第二根导电杆（19）的长度大于第一根导电杆（19）的长度；第三根导电杆（19）垂直固定于第三个矩形导电栅网（18）的下端面后部，且第三根导电杆（19）的长度大于第二根导电杆（19）的长度；第四根导电杆（19）垂直固定于第四个矩形导电栅网（18）的下端面后部，且第四根导电杆（19）的长度大于第三根导电杆（19）的长度；每根导电杆（19）的侧面与圆筒形反应室（1）的内侧面之间均留有距离；电刷（20）的数目为四个；第一个电刷（20）安装于第一根导电杆（19）的下端，且第一个电刷（20）与第一个集电环（15）的内侧面接触；第二个电刷（20）安装于第二根导电杆（19）的下端，且第二个电刷（20）与第二个集电环（15）的内侧面接触；第三个电刷（20）安装于第三根导电杆（19）的下端，且第三个电刷（20）与第三个集电环（15）的内侧面接触；第四个电刷（20）安装于第四根导电杆（19）的下端，且第四个电刷（20）与第四个集电环（15）的内侧面接触；竖向安装杆（21）穿设于圆筒形安装座（17）的内腔，且竖向安装杆（21）的轴线与圆筒形安装座（17）的轴线重合；竖向安装杆（21）的上端面超出圆筒形安装座（17）的上端面；竖向安装杆（21）的下端面超出圆筒形安装座（17）的下端面；径向安装杆（22）的数目为多根；各根径向安装杆（22）的内端面均与竖向安装杆（21）的侧面上端固定；各根径向安装杆（22）的外端面均与圆筒形反应室（1）的内侧面固定；各根径向安装杆（22）沿周向等距排列；斜拉杆（23）的数目为多根；各根斜拉杆（23）的上端面均与竖向安装杆（21）的侧面下部固定；各根斜拉杆（23）的下端面均与竖向安装杆（21）的下端面齐平；各根斜拉杆（23）沿周向等距排列；热丝阵列（24）安装于竖向安装杆（21）的下端和各根斜拉杆（23）的下端，且热丝阵列（24）水平设置于圆饼形载台（3）的上方；下圆形大导电栅网（25）的侧面与圆筒形反应室（1）的内侧面固定配合，且下圆形大导电栅网（25）位于各根径向安装杆（22）的上方；上圆形大导电栅网（26）的侧面与圆筒形反应室（1）的内侧面固定配合，且上圆形大导电栅网（26）位于下圆形大导电栅网（25）的上方；喇叭形导气罩（27）的细端朝上、粗端朝下；喇叭形导气罩（27）的下端敞口边沿与圆筒形反应室（1）的内侧面密封固定，且喇叭形导气罩（27）位于上圆形大导电栅网（26）的上方；U形导气管（28）的两个侧边分别固定贯穿两个上装配孔，且U形导气管（28）的两个管口均朝上；U形导气管（28）的底边中央贯通开设有朝下的导气孔，且导气孔与喇叭形导气罩（27）的上端敞口密封连通；下圆形小导电栅网（29）的侧面与U形导气管（28）的左侧边内侧面固定配合；上圆形小导电栅网（30）的侧面与U形导气管（28）的左侧边内侧面固定配合，且上圆形小导电栅网（30）位于下圆形小导电栅网（29）的上方；放电针（31）的数目为多根；各根放电针（31）均垂直固定于上圆形小导电栅网（30）的下端面；接地针（32）的数目为两排；每排接地针（32）均包括多根接地针（32）；两排接地针（32）相互正对地垂直固定于U形导气管（28）的左侧边内侧面，且两排接地针（32）均位于上圆形小导电栅网（30）的上方；抽气孔（33）贯通开设于圆筒形反应室（1）的侧壁，且抽气孔（33）位于圆环形托板（9）的下方；矩形窗孔（34）贯通开设于圆筒形反应室（1）的侧壁；矩形窗孔（34）的上孔壁高于热丝阵列（24）；矩形窗孔（34）的下孔壁与圆饼形载台（3）的上外端面齐平；矩形窗孔（34）上安装有矩形透明窗门；第一电源的两极分别与驱动电机（7）的两个电源端连接；第二电源的两极分别与热丝阵列（24）的两个电源端连接；第三至第十电源均为直流电源；第三电源的正极与第一个集电环（15）连接；第三电源的负极、第四电源的正极均与第二个集电环（15）连接；第四电源的负极、第五电源的正极均与第三个集电环（15）连接；第五电源的负极与第四个集电环（15）连接；第六电源的正极与上圆形小导电栅网（30）连接；第六电源的负极、第七电源的正极均与下圆形小导电栅网（29）连接；第七电源的负极、第八电源的正极均与上圆形大导电栅网（26）连接；第八电源的负极、第九电源的正极均与下圆形大导电栅网（25）连接；第九电源的负极、第十电源的正极均与热丝阵列（24）的其中一个电源端连接；第十电源的负极与导电触头（11）连接；两排接地针（32）均接地。