[发明专利]一种生产纯化单晶金刚石的方法

说明书

本发明公开了一种生产纯化单晶金刚石的方法，将人体头发粉碎后挤压成人体头发细棒，人体头发细棒的直径为0.5‑1.5mm；人体头发细棒置于电弧阳极中，电弧阳极为中空形状；氢气从氢气瓶通入放置于金属腔室内的电弧阴极中；利用电弧放电将通入氢气变成氢等离子体，使人体头发细棒气化转变为气体混合物；将气体混合物中的氮氢化物、硫化物、水汽杂质气体去掉，得到体积纯度为99.999％的碳氢化合物气体；该发明能够将人体头发中的碳转变为金刚石。

技术领域

本发明涉及金刚石合成技术领域，具体涉及一种生产纯化单晶金刚石的方法。

背景技术

头发是由蛋白质组成,含有碳、氢、氧、氮及少量的硫,有的还含有微量磷、铁、锌、钼等元素，能够提供制备金刚石的碳源。目前利用人体头发作为碳源合成金刚石主要采用的是高温高压制备金刚石的方法，该方法是将头发在无氧条件下碳化后得到碳粉，再和金属触媒混合后放入压机在高温高压条件下合成金刚石。高温高压制备的金刚石晶体的纯度不高，并且它的大小很难做大。微波等离子体化学气相沉积技术合成金刚石通常采用甲烷、二氧化碳、一氧化碳等气体为碳源，氢气作为稀释气体，工作气压较低，温度较低，对设备的要求不高。等离子体化学气相沉积法制备的金刚石可以是多晶膜，也可利用单晶金刚石作为种晶同质外延生长单晶金刚石。微波等离子体化学气相沉积技术合成金刚石的碳源为气态源，而头发为固态碳源；但是现有技术尚无利用人体头发作为碳源采用微波等离子体化学气相沉积技术合成金刚石，将人体头发中的碳转变为金刚石的方法；同时在对金刚石进行切割刀过程中，只能对单一尺寸的金刚石进行切割，并且不便于调节其位置，不方便使用。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种生产纯化单晶金刚石的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种生产纯化单晶金刚石的方法，包括以下步骤:

步骤一、将人体头发粉碎后挤压成人体头发细棒，人体头发细棒的直径为0.5-1.5mm；

步骤二、人体头发细棒置于电弧阳极中，电弧阳极为中空形状；氢气从氢气瓶通入放置于金属腔室内的电弧阴极中；利用电弧放电将通入氢气变成氢等离子体，使人体头发细棒气化转变为气体混合物；

步骤三、将气体混合物中的氮氢化物、硫化物、水汽杂质气体去掉，得到体积纯度为99.999％的碳氢化合物气体；

步骤四、利用所述碳氢化合物气体和高纯氢气的混合气体为原料，采用微波等离子体化学气相沉积方法在天然金刚石衬底上同质外延生长金刚石，得到样品；所述的碳氢化合物气体、高纯氢气的体积配比为1：10-200；

步骤五、采用激光切割设备切除样品中的天然金刚石，首先驱动伺服电机，带动丝杆转动，丝杆带动两块升降轨相对运动，进而带动L型插板插入插槽中，然后将天然金刚石放置在限位块支架，再次驱动伺服电机，带动L型插板和L型板将天然金刚石固定；然后驱动气缸，带动天然金刚石到达激光切割头下方，并且可以驱动旋转电机，带动小齿轮转动，小齿轮与大齿轮啮合连接，进而带动大齿轮转动，大齿轮带动转盘转动，转盘带动滑轨转动，进而带动天然金刚石转动，调节天然金刚石的位置，最后由激光切割头进行切割，得到由人体头发为碳源制备的金刚石。

作为本发明进一步的方案：步骤二中利用电弧放电将通入氢气变成氢等离子体，使人体头发细棒气化转变为气体混合物的工艺条件为：氢气流量为450-600ml/mi n，气压7kPa-100kPa,电压范围为30-150V，放电电流为50-120A，电弧阳极与电弧阴极的距离为1-5mm，人体头发细棒被推进的速度为1-2mm/s。