[实用新型]一种功能性大颗粒金刚石单晶的制备装置

说明书

本实用新型属于金刚石制备技术领域，具体地涉及一种功能性大颗粒金刚石单晶的制备装置，包括本体和微波发生器，微波发生器通过波导管与本体的顶部相连，本体内设置有旋转调节机构，旋转调节机构包括减速电机，减速电机设置在本体的底部，减速电机的上方设置有转盘，转盘的上方设置有齿环和多根立杆，立杆通过轴承转动连接在转盘上，立杆的下部固定有齿轮、顶端设置有样品托，齿环通过支架固定在立杆的下部对应齿轮的位置，齿环的内侧沿圆周方向设置有一圈齿牙，且齿牙与齿轮相啮合，本体的上部设置有进气管和出气管，本体的外壁设置有观察窗和控制面板，且控制面板位于观察窗的下方。本装置结构简单，操作方便，制备效率高，产品质量好。

技术领域

本实用新型属于金刚石制备技术领域，具体地涉及一种功能性大颗粒金刚石单晶的制备装置。

背景技术

单晶金刚石具有优异的物理化学性能，在机械、电子和珠宝等领域具有重要的应用价值，为了拓展这些应用，需要制备出功能性大颗粒金刚石。在各种金刚石制备方法中，微波等离子体化学气相沉积法以其等离子体功率密度高、无电极放电污染和性能稳定等特性成为制备高品质金刚石的首选方法，当前方法生产大颗粒单晶金刚石的工艺过程中，普遍采用将金刚石籽晶固定在沉积台上，通过冷却沉积台对籽晶进行温度控制，籽晶向着等离子体的一面进行单向生长，由于晶体侧边与中心的生长环境差异，往往引起边缘出现多晶或非晶碳化，位错越来越多并向生长面蔓延，导致单晶生长面越来越小，需要反复清洗切割后再生长或拼接生长，严重影响生长效率与产品质量。

鉴于上述问题，有必要设计一种功能性大颗粒金刚石单晶的制备装置，以更好地解决上述技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种功能性大颗粒金刚石单晶的制备装置，包括本体和微波发生器，所述微波发生器通过波导管与本体的顶部相连，所述本体内设置有旋转调节机构，所述旋转调节机构包括减速电机，所述减速电机设置在本体的底部，所述减速电机的上方设置有转盘，且减速电机的输出轴与转盘的中心相连，所述转盘的上方设置有齿环和多根立杆，所述立杆通过轴承转动连接在转盘上，所述立杆的下部固定有齿轮、顶端设置有样品托，所述齿环通过支架固定在立杆的下部对应齿轮的位置，所述齿环的内侧沿圆周方向设置有一圈齿牙，且齿牙与齿轮相啮合，所述本体的上部设置有进气管和出气管，所述本体的外壁设置有观察窗和控制面板，且控制面板位于观察窗的下方，所述减速电机与控制面板电连接。

优选的，所述进气管的管路上设有冷却器，冷却器采用水冷套套接在进气管的外部，用以对进气管中的气体进行冷却降温，通过控制进气气体的温度，来控制金刚石晶体的生长温度。

优选的，所述出气管外接有真空泵，所述出气管的管路上设有排气调节阀，通过控制进气量和出气量来调节本体内的腔压。

优选的，所述本体的顶部设有安全阀。

本实用新型还包括能够使一种功能性大颗粒金刚石单晶的制备装置正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段。另外，本实用新型中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段。

本实用新型的工作原理是，将金刚石籽晶放置在样品托内，通过控制面板控制旋转调节机构使样品托带动金刚石籽晶转动，打开微波发生器，微波经波导管进入本体内部，再打开真空泵通入甲烷和氢气的混合气体，经微波的激励下，在本体内产生辉光放电，使混合气体分子离化，产生等离子体，并包覆于金刚石籽晶的上方，通过控制微波发生器的功率和进气管中进气气体的温度，来控制金刚石晶体的生长温度，通过控制进气量和出气量来调节本体内的腔压，使得金刚石籽晶在各个方向获得均等生长机会与生长条件，能够均衡生长，从而减少内应力，避免生长过程中因应力造成崩裂，通过观察窗查看金刚石晶体的生长情况。