本發(fā)明涉及金剛石薄膜等涂層制作設備技術領域，尤其是涉及一種適用于HFCVD設備的溫度場補償裝置。

背景技術：

隨著汽車、航空航天、微機械加工等領域的飛速發(fā)展，一些強度高、耐磨性好、熱膨脹系數(shù)小的新型材料如增強鋁基復合材料、碳纖維增強材料、新型陶瓷材料得到了廣泛的應用。熱絲化學氣相沉積法因其設備操作簡單、成本低廉而廣泛應用于大面積金剛石膜的產業(yè)化生產中。HFCVD法制備金剛石膜的質量容易受到諸多工藝因素的影響。其中，反應室溫度場分布，尤其是襯底表面的溫度分布直接影響金剛石薄膜的生長速率和成膜質量。而襯底溫度主要來源于熱絲的輻射熱傳遞。目前一般采用調節(jié)熱絲的溫度與調節(jié)襯底循環(huán)冷卻水流量來實現(xiàn)襯底表面溫度的控制。大量的試驗研究表明，襯底的溫度場是影響熱絲CVD沉積金剛石涂層最關鍵的因素。在熱絲沉積金剛石薄膜過程中，均勻而適宜的溫度場，是制備表面平整，膜基結合強度好的高質量金剛石薄膜的必要條件。

近年來，國內外學者對于HFCVD溫度場的研究有了長足進步。然而，針對HFCVD溫度場的研究多集中于溫度場的模擬仿真，以求較為接近實際地獲取熱絲CVD溫度場的分布。但仍未能從裝置上提出系統(tǒng)襯底溫度場的改進方案，以解決襯底溫度場不均勻的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種適用于HFCVD設備的溫度場補償裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種適用于HFCVD設備的溫度場補償裝置，所述的HFCVD設備包括密閉的反應室，工作臺，襯底，試樣和熱絲，所述的工作臺設置在反應室內，在工作臺上放置所述襯底，所述的熱絲設置在工作臺上，并懸于襯底上方，所述的工作臺內還通循環(huán)冷卻水，所述的反應室上方還設有供反應氣體通入的進氣口，所述的溫度場補償裝置包括設置在工作臺上多塊熱反射板，所述的反射板相互連接成一體，并形成圍繞襯底的反射蓋，在反射蓋的上部還開有供反應氣體進出的通口。

優(yōu)選的，所述的反射板的豎直截面分為兩部分，其中，下部豎直設置，上部呈弧形。

更優(yōu)選的，反射板的豎直截面的弧形上部所對應的圓心角的角度為120°。也可以根據(jù)具體裝置進行調整。

優(yōu)選的，所述的反射板為雙層設計，其中，內層為耐熱鋼材層，外層為陶瓷材料層。這一結構使得它具有如下特性：能較大限度得避免熱量的散失，并將熱絲輻射反射回襯底表面。

更優(yōu)選的，所述的耐熱鋼材料的內表面還打磨拋光至鏡面。

優(yōu)選的，在反應室的進氣口處還布置有引流勻氣盤。這樣能有效彌補反射板引入對氣體流場的影響，并控制氣體流速。

優(yōu)選的，所述的工作臺在襯底的四周還布置有支撐桿，所述的反射板的底部設有與支撐桿匹配的安裝孔，利用支撐桿插入安裝孔內，使得反射板固定在工作臺上。

優(yōu)選的，所述的反射板設有四塊。主要是保證安裝后不影響試驗觀測即可。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1：本發(fā)明能較好得提升HFCVD設備襯底溫度場均勻性，提升制備金剛石薄膜的質量，節(jié)約能源；

2：本發(fā)明能適用于通用的HFCVD設備，只需對原設備進行些微改造，運用的范圍廣泛；

3：本發(fā)明結構簡單，易于加工，成本低廉，適用于廣泛推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的溫度場補償裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的溫度場補償裝置的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明的HFCVD設備的結構示意圖；

圖4為現(xiàn)有HFCVD設備的熱絲-襯底溫度場分布圖；

圖5為帶有本發(fā)明的溫度場補償裝置的HFCVD設備的熱絲-襯底溫度場分布圖；

圖中，1-引流勻氣盤，2-反射板，3-支撐桿，4-熱絲，5-襯底，6-試樣，7-循環(huán)冷卻水，8-觀察窗，9-工作臺。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

HFCVD設備如圖3所示，包括密閉的反應室，工作臺9，襯底5，試樣6和熱絲4，工作臺9設置在反應室內，在工作臺9上放置襯底5，熱絲4設置在工作臺9上，并懸于襯底5上方，工作臺9內還通循環(huán)冷卻水7，反應室上方還設有供反應氣體通入的進氣口，反應室側壁上還設有觀察窗8。適用于上述HFCVD設備的溫度場補償裝置，其結構如圖1所示，包括設置在工作臺9上四塊熱反射板2，反射板2相互連接成一體，并形成圍繞襯底5的反射蓋，在反射蓋的上部還開有供反應氣體進出的通口。反射板2的豎直截面分為兩部分，其中，下部豎直設置，上部呈弧形。反射板2的豎直截面的弧形上部所對應的圓心角的角度為120°。反射板2為雙層設計，其中，內層為耐熱鋼材層，外層為陶瓷材料層。這一結構使得它具有如下特性：能較大限度得避免熱量的散失，并將熱絲4輻射反射回襯底5表面。耐熱鋼材料的內表面還打磨拋光至鏡面。在反應室的進氣口處還布置有引流勻氣盤1。這樣能有效彌補反射板2引入對氣體流場的影響，并控制氣體流速。工作臺9在襯底5的四周還布置有支撐桿3，反射板2的底部設有與支撐桿3匹配的安裝孔，利用支撐桿3插入安裝孔內，使得反射板2固定在工作臺9上。

采用將上述的溫度場補償裝置增設到HFCVD設備中時，其溫度補償原理如圖2。同時，利用Fluent軟件對本發(fā)明進行仿真模擬分析。圖4為現(xiàn)有裝置的熱絲-襯底溫度場分布示意圖，圖5為帶有溫度場補償裝置的改進模型熱絲-襯底溫度場分布示意圖。圖4中襯底5表面溫度區(qū)間約在970-1060K之間，而圖5中可以看出在襯底5表面溫度區(qū)間約為1050-1080K。通過對比發(fā)現(xiàn)，改進裝置使得熱絲4-襯底5的溫度梯度更為明顯，溫度波動從原本的9.3％縮小到3％左右，襯底5溫度場分布更為均勻。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。