[实用新型]一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置

说明书

本实用新型公开了一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置，其中主要由激光发射器、透镜、石英窗口、工艺气进气管、光束阻挡器、衬底、衬底支架、抽气阀门、外接真空系统、水冷系统和镀膜腔体组成。所述激光发射器位于镀膜腔体正上方，通过透镜和石英窗口将激光光束引入镀膜腔体内部，工艺气体在激光激发的作用下等离子化，经过等离子化的气体溅射到基材上，使基材表面上形成等离子体羽辉，从而形成金刚石薄膜。本实用新型是通过改变反应气体的介质和流量比，实现SP2和SP3型金刚石复合化和纳米化。本实用新型采用激光激发镀膜沉积速度可提高10～100倍，甚至更高，在高技术和各种工业领域有着十分广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及镀金刚石薄膜技术领域，具体涉及一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置。

背景技术

金刚石薄膜由于其在力学、热学、光学及电学等方面具有极其优异的特性，在高技术和各种工业领域有着十分广阔的应用前景。80年代以来，气相合成金刚石薄膜的研究取得很大进展，相继建立了多种金刚石薄膜生长的方法。其中，是化学气相沉积法发展迅速，生长的金刚石薄膜的质量较高。激光辅助化学气相法是一种新型的化学气相沉积法。由于激光诱导化学反应的选择性,激光辅助法不仅具有低温、低损伤、低淀积气压、堆积速度高、膜均匀等优点，而且气相反应产物简单，生长条件易控制，有利于快速推广等特点，但目前并没有一款结构简单、操作方便的相关设备。因此开发简单易行的一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置已非常必要。

发明内容

为克服上述存在之不足，本实用新型的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置,其镀膜效率高，镀膜质量好，需要的设备简单，容易操作，费用低。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置，其包括激光发射器、透镜、石英窗口、工艺气进气管、光束阻挡器、衬底、衬底支架、外接真空系统、水冷系统和镀膜腔体；

所述激光发射器位于镀膜腔体正上方，在镀膜腔体上端安装石英窗口，石英窗口与镀膜腔体之间设置有工艺气进气管，透镜安装在激光发射器下端，通过透镜和石英窗口将激光光束引入镀膜腔体内部；这样工艺气体在激光激发的作用下等离子化，经过等离子化的气体溅射到基材上，使基材表面上形成等离子体羽辉，从而形成金刚石薄膜；

在镀膜腔体内部安装光束阻挡器、衬底和衬底支架，衬底支架安装在镀膜腔体内底部，衬底安装在衬底支架上，所述光束阻挡器位于衬底与衬底支架之间，用于阻挡剩余激光；

所述外接真空系统和水冷系统安装在镀膜腔体外，水冷系统与衬底连接，所述外接真空系统与镀膜腔体连通保持镀膜腔体内的真空度。

根据本实用新型中所述的一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置，其进一步地优选技术方案是：所述镀膜腔体外可以同时设置两个或两个以上的激光发射器，激发不同频率激光，实现SP2和SP3型金刚石复合化镀膜。

根据本实用新型中所述的一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置，其进一步地优选技术方案是：在工艺气进气管处的工艺进气可以根据镀金刚石薄膜的种类不同，可以设置多种工艺气体，优选地采用甲烷、乙炔、氦气和氩气。

根据本实用新型中所述的一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置，其进一步地优选技术方案是：所述镀膜腔体采用奥氏体不锈钢，如304或316，最好是采用304不锈钢。

根据本实用新型中所述的一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置，其进一步地优选技术方案是：所述镀膜腔体真空度由外接真空系统维持，其压力维持在微真空度，最好是的真空度是维持在0.1～0.5Pa之间。

根据本实用新型中所述的一种激光辅助镀金刚石薄膜的工艺装置，其进一步地优选技术方案是：所述衬底内设置有循环水冷却盘管和光束阻挡器，均置于衬底支架上，循环水冷却盘管与水冷系统连通。用于将衬底吸收的热量通过水冷系统中的循环水进行冷却。