一种改善谐振腔气流和温度分布的MPCVD装置的制作方法

一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种mpcvd装置，具体为一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，属于金刚石生产技术领域。


背景技术：

2.用微波等离子体化学气相沉积法(mpcvd)技术可以生产出高品质的金刚石。用来生长金刚石的气体原料从天线中心进入谐振腔内；微波经过三销钉、模式转换器、石英玻璃后在谐振腔的生长台上方产生等离子体，生长台周围均匀分布有一圈气流孔，气流孔直通谐振腔正下方的过渡腔，过渡腔侧壁设置有吸气口，吸气口到轴心的距离比较大；生长台下面有一路水冷，来控制生长台温度。
3.现有技术中的缺点：1、因为密封腔体吸气口位置在过渡腔侧壁，距离轴心的位置比较远，所以生长台周围均匀分布的气流孔到吸气口的距离差距比较大，造成每个孔的气体流量差别比较大，影响生长台正上方等离子体密度的均匀性和谐振腔内温度。
4.2、生长台周围的气流孔直通贯穿谐振腔和过渡腔，在金刚石生长过程中产生的多晶颗粒，通过气流孔掉落在过渡腔内，影响过渡腔内的运动结构。
5.3、谐振腔内气体通过气流孔的流量差别大，影响了气体在谐振腔内均匀性，从而使腔体内温度不均匀。
6.4、现有过渡腔体积大，过渡腔内残留堆积灰尘，在腔体抽真空的时，会扬尘附着在生长台和晶种上，影响金刚石品质。
7.5、由于等离子体温度在谐振腔内径向方向不同，使生长台受热不同，现有生长台温度由一路水冷控制，生长台中心位置的减温和外圆处降温不同，影响金刚石的生长。


技术实现要素：

8.(一)解决的技术问题
9.本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，以解决现有技术中谐振腔内气体通过气流孔的流量差别大，影响了气体在谐振腔内均匀性，从而使腔体内温度不均匀，过渡腔体积大，过渡腔内残留堆积灰尘，在腔体抽真空的时，会扬尘附着在生长台和晶种上，影响金刚石品质的问题。
10.(二)技术方案
11.本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，包括支撑法兰柱，所述支撑法兰柱底部通过螺栓固定连接有谐振腔，所述谐振腔内部顶端固定连接有石英玻璃，所述石英玻璃底部固定连接有天线，所述天线轴心位置固定连接有特气进气管，所述谐振腔内部底端中心孔处固定连接有气流盘，所述谐振腔底部设置有过渡腔。
12.优选地，所述谐振腔内部固定连接有生长台，所述特气进气管与生长台相对应，使生长金刚石用的原料气体通过特气进气管进入谐振腔内部。
13.优选地，所述过渡腔设置于气流盘中心，所述气流盘通过螺栓与谐振腔固定连接，所述过渡腔和谐振腔之间设置有密封圈，提高密封性。
14.优选地，所述过渡腔侧壁上安装有抽气管路，所述抽气管路通过阀与真空泵连接，使真空泵启动对抽气管路内部进行抽气。
15.优选地，所述气流盘内部设置有三个水冷腔，三个所述水冷腔分别设置有进、出水口，所述气流盘内部三个进、出水口分别设置有冷却水一出水管、冷却水一进水管、冷却水二进水管、冷却水二出水管、冷却水三出水管和冷却水三进水管，每个腔体都有单独进出水口且每路流量可调，通过调节三路水冷的水流流量来控制生长台温度。
16.优选地，所述谐振腔一侧设置有观察窗，所述谐振腔观察窗一侧固定连接有测温仪，用来测量金刚石温度。
17.优选地，所述气流盘外圈一周设置有气流孔，所述气流孔内设置有多晶沉积孔，刚石生长过程中形成的多晶颗粒都沉积在多晶沉积孔内，不会流到下游。
18.本实用新型提供了一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，其具备的有益效果如下：
19.1、该改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，通过真空泵启动对抽气管路进行抽气，并对谐振腔内部进行抽真空，接着使特气进气管向谐振腔内部输入用于使金刚石进行生长的气体，谐振腔进气口在生长台正上方，谐振腔出气孔均匀分布在生长台周围，谐振腔内气流围绕生长台均匀分布；过渡腔吸气口位置紧靠轴心位置，吸气口到生长台周围分布的每个气流孔距离相差不大，使谐振腔内气体更加均匀的通过气流孔，被真空泵吸走，同时使腔体内部温度更加均匀。
20.2、该改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，金刚石生长过程中产生的多晶颗粒物，有的会掉落在气流盘的气流孔中，沉积在气流孔的多晶沉积孔内部，不会流到下游。
21.3、该改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，过渡腔腔体体积减小，在气体从谐振腔到过渡腔吸气口之间的流道上设置多处折弯，抵挡灰尘到达谐振腔内部。
22.4、该改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，测温仪对气流盘径向方向不同点测量温度，根据反馈的温度值，调节气流盘内三路水冷的水流量，让生长台均匀保持最佳温度值，提高金刚石的生长质量。
附图说明
23.图1为本实用新型的整体结构示意图；
24.图2为本实用新型气体流向图；
25.图3为本实用新型水冷管结构示意图。
26.【主要组件符号说明】
27.1、支撑法兰柱；2、石英玻璃；3、谐振腔；4、气流盘；5、密封圈；6、过渡腔；7、抽气管路；8、天线；9、生长台；10、冷却水一出水管；11、冷却水一进水管；12、特气进气管；13、冷却水二进水管；14、冷却水二出水管；15、冷却水三出水管；16、冷却水三进水管；17、测温仪；18、多晶沉积孔。
具体实施方式
28.本实用新型实施例提供一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置。
29.请参阅图1、图2和图3，包括支撑法兰柱1，支撑法兰柱1底部通过螺栓固定连接有谐振腔3，谐振腔3内部顶端固定连接有石英玻璃2，石英玻璃2底部固定连接有天线8，天线8轴心位置固定连接有特气进气管12，谐振腔3内部底端中心孔处固定连接有气流盘4，谐振腔3底部设置有过渡腔6，谐振腔3内部固定连接有生长台9，特气进气管12与生长台9相对应，使生长金刚石用的原料气体通过特气进气管12进入谐振腔3内部，过渡腔6设置于气流盘4中心，气流盘4通过螺栓与谐振腔3固定连接，过渡腔6和谐振腔3之间设置有密封圈5，提高密封性，过渡腔6侧壁上安装有抽气管路7，抽气管路7通过阀与真空泵连接，使真空泵启动对抽气管路7内部进行抽气，气流盘4内部设置有三个水冷腔，三个水冷腔分别设置有进、出水口，气流盘4内部三个进、出水口分别设置有冷却水一出水管10、冷却水一进水管11、冷却水二进水管13、冷却水二出水管14、冷却水三出水管15和冷却水三进水管16，每个腔体都有单独进出水口且每路流量可调，通过调节三路水冷的水流流量来控制生长台9温度，谐振腔3一侧设置有观察窗，谐振腔3观察窗一侧固定连接有测温仪17，用来测量金刚石温度，气流盘4外圈一周设置有气流孔，气流孔内设置有多晶沉积孔18，金刚石生长过程中形成的多晶颗粒都沉积在多晶沉积孔18内，不会流到下游。
30.本实用新型在使用时：通过真空泵启动对抽气管路7进行抽气，并对谐振腔3内部进行抽真空，接着使特气进气管12向谐振腔3内部输入用于使金刚石进行生长的气体，谐振腔3进气口在生长台9正上方，谐振腔3出气孔均匀分布在生长台9周围，谐振腔3内气流围绕生长台9均匀分布；过渡腔6吸气口位置紧靠轴心位置，吸气口到生长台9周围分布的每个气流孔距离相差不大，使谐振腔3内气体更加均匀的通过气流孔，被真空泵吸走；同时使腔体内部温度更加均匀，微波通过石英玻璃2进入谐振腔3内部，在生长台9上方形成等离子体，金刚石生长过程中产生的多晶颗粒物，有的会掉落在气流盘4的气流孔中，沉积在气流孔的多晶沉积孔18内部，不会流到下游，过渡腔6腔体体积减小，在气体从谐振腔3到过渡腔6吸气口之间的流道上设置多处折弯，抵挡灰尘到达谐振腔3内，测温仪17对气流盘4径向方向不同点测量温度，根据反馈的温度值，调节气流盘4内三路水冷的水流量，让生长台9均匀保持最佳温度值，提高金刚石的生长质量。
31.工作原理：通过真空泵启动对抽气管路7进行抽气，并对谐振腔3内部进行抽真空，接着使特气进气管12向谐振腔3内部输入用于使金刚石进行生长的气体，微波通过石英玻璃2进入谐振腔3内部，在生长台9上方形成等离子体，金刚石生长过程中产生的多晶颗粒物，有的会掉落在气流盘4的气流孔中，沉积在气流孔的多晶沉积孔18内部，过渡腔6腔体体积减小，在气体从谐振腔3到过渡腔6吸气口之间的流道上设置多处折弯，抵挡灰尘到达谐振腔3内，测温仪17对气流盘4径向方向不同点测量温度，根据反馈的温度值，调节气流盘4内三路水冷的水流量，让生长台9均匀保持最佳温度值，提高金刚石的生长质量。
32.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，包括支撑法兰柱(1)，其特征在于：所述支撑法兰柱(1)底部通过螺栓固定连接有谐振腔(3)，所述谐振腔(3)内部顶端固定连接有石英玻璃(2)，所述石英玻璃(2)底部固定连接有天线(8)，所述天线(8)轴心位置固定连接有特气进气管(12)，所述谐振腔(3)内部底端中心孔处固定连接有气流盘(4)，所述谐振腔(3)底部设置有过渡腔(6)。2.根据权利要求1所述的一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，其特征在于：所述谐振腔(3)内部固定连接有生长台(9)，所述特气进气管(12)与生长台(9)相对应。3.根据权利要求1所述的一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，其特征在于：所述过渡腔(6)设置于气流盘(4)中心，所述气流盘(4)通过螺栓与谐振腔(3)固定连接，所述过渡腔(6)和谐振腔(3)之间设置有密封圈(5)。4.根据权利要求1所述的一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，其特征在于：所述过渡腔(6)侧壁上安装有抽气管路(7)，所述抽气管路(7)通过阀与真空泵连接。5.根据权利要求1所述的一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，其特征在于：所述气流盘(4)内部设置有三个水冷腔，三个所述水冷腔分别设置有进、出水口，所述气流盘(4)内部三个进、出水口分别设置有冷却水一出水管(10)、冷却水一进水管(11)、冷却水二进水管(13)、冷却水二出水管(14)、冷却水三出水管(15)和冷却水三进水管(16)。6.根据权利要求1所述的一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，其特征在于：所述谐振腔(3)一侧设置有观察窗，所述谐振腔(3)观察窗一侧固定连接有测温仪(17)。7.根据权利要求1所述的一种改善谐振腔气流和温度分布的mpcvd装置，其特征在于：所述气流盘(4)外圈一周设置有气流孔，所述气流孔内设置有多晶沉积孔(18)。

技术总结
本实用新型提供一种改善谐振腔气流和温度分布的MPCVD装置，涉及金刚石生产领域。该改善谐振腔气流和温度分布的MPCVD装置，包括支撑法兰柱，所述支撑法兰柱底部通过螺栓固定连接有谐振腔，所述谐振腔内部顶端固定连接有石英玻璃，所述石英玻璃底部固定连接有天线，所述天线轴心位置固定连接有特气进气管，所述谐振腔内部底端中心孔处固定连接有气流盘，所述谐振腔底部设置有过渡腔。该改善谐振腔气流和温度分布的MPCVD装置，使谐振腔内气体更加均匀的通过气流孔，同时使腔体内部温度更加均匀，多晶颗粒物沉积在气流孔的多晶沉积孔内部，不会流到下游，让生长台均匀保持最佳温度值，提高金刚石的生长质量。提高金刚石的生长质量。提高金刚石的生长质量。


技术研发人员：乔耀明 赵俊芳 邱永强
受保护的技术使用者：碳方程新材料（山西）有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/9/16