用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬的制作方法
【專利摘要】一種用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬，包括上部的陰極、位于陰極正下部的陽極、同心套裝在陰極外部的圓筒形輔助電極，輔助電極至少一個，陰極和輔助電極之間設(shè)有隔離密封環(huán)，相鄰的輔助電極之間設(shè)有隔離密封環(huán)，最外層輔助電極外部套裝有磁場線包，陽極為環(huán)形的中空管，并連接有兩個進出水導(dǎo)管。該炬能有效的防止電弧在陰極和各輔助電極內(nèi)部引燃或回縮到各電極之間內(nèi)部放電，從而避免燒壞各極間隔離的絕緣材料?？梢愿鶕?jù)需要方便的更換不同口徑的陽極，而不需要更換整個炬。還可以調(diào)節(jié)陽極到陰極之間的垂直距離，以便優(yōu)化等離子體射流，獲得最佳的沉積效果。
【專利說明】用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬。

【背景技術(shù)】
[0002]等離子炬是一種產(chǎn)生等離子體的裝置，根據(jù)原理的不同，可以分為射頻等離子炬和電弧等離子炬兩種。本發(fā)明屬于電弧等離子炬，電弧等離子炬最早用于切割和噴涂，一般有一個陰極和一個陽極。用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬多在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來，為了增加等離子炬的功率和擴大沉積面積進行了多種改進。日本專利06-183886通過一個陰極三個陽極的結(jié)構(gòu)來增加功率和面積，三個陽極和陰極同軸安裝，在軸向錯開距離，用三臺電源供電。中國專利⑶1077328八、⑶1077329八公開了一種由幾個同軸管狀電極組成的等離子炬，炬中的輔助電極可以抽取，并且都接電源。這兩種炬結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造成本高，容易發(fā)生極間內(nèi)部放電，燒壞各電極之間的隔離密封環(huán)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬，該等離子炬能夠在高功率大面積的放電狀態(tài)下，長時間連續(xù)穩(wěn)定的工作，可廣泛應(yīng)用于化學(xué)氣相沉積法制造物質(zhì)和材料，如金剛石膜。
[0004]本發(fā)明的用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬，包括上部的陰極、位于陰極正下部的陽極、同心套裝在陰極外部的圓筒形輔助電極，其特征是:所述的輔助電極至少一個，陰極和輔助電極之間設(shè)有隔離密封環(huán)，相鄰的輔助電極之間設(shè)有隔離密封環(huán)，最外層輔助電極外部套裝有磁場線包，所述的陽極為環(huán)形的中空管，并連接有兩個進出水導(dǎo)管。
[0005]所述的陽極的橫截面為方形，或者為圓形。
[0006]所述的輔助電極下部加寬。
[0007]所述的隔離密封環(huán)密封環(huán)由耐熱的絕緣材料制成，其上開有進氣道，其中至少有一個是切向進氣。
[0008]所述的輔助電極由雙層金屬管焊接而成，內(nèi)設(shè)水冷夾層。
[0009]所述的輔助電極不接電源的正極或負極。
[0010]本發(fā)明的有益效果
[0011]本發(fā)明能有效的防止電弧在陰極和各輔助電極內(nèi)部引燃或回縮到各電極之間內(nèi)部放電，從而避免燒壞各極間隔離的絕緣材料?？梢愿鶕?jù)需要方便的更換不同口徑的陽極，而不需要更換整個炬。還可以調(diào)節(jié)陽極到陰極之間的垂直距離，以便優(yōu)化等離子體射流，獲得最佳的沉積效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為該用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬主視全剖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為該用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬的橫截面為圓形陽極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖中(1)陰極，(2)-^(2) —8 陽極，(3) -^^(3) —8 進出水導(dǎo)管，(4) (5)(6)輔助電極，(7) (8) (9)隔離密封環(huán)，(10)磁場線包。

【具體實施方式】
[0015]實施例:參見圖1-2，用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬，包括上部的陰極、位于陰極正下部的陽極、同心套裝在陰極外部的圓筒形輔助電極，其特征是:所述的輔助電極至少一個，陰極和輔助電極之間設(shè)有隔離密封環(huán)，相鄰的輔助電極之間設(shè)有隔離密封環(huán)，最外層輔助電極外部套裝有磁場線包，所述的陽極為環(huán)形的中空管，并連接有進出水導(dǎo)管。所述的陽極的橫截面為方形，或者為圓形，如圖2所示。所述的輔助電極下部加寬。所述的隔離密封環(huán)密封環(huán)由耐熱的絕緣材料制成，其上開有進氣道，其中至少有一個是切向進氣。所述的輔助電極由雙層金屬管焊接而成，內(nèi)設(shè)水冷夾層。所述的輔助電極不接電源的正極或負極。
[0016]陰極(1)由高熔點金屬如鎢鑲嵌入水冷的銅基座內(nèi)制成，陽極(2) — 4由銅板加工而成，陽極(2) — 8由銅管彎成，通過調(diào)整陽極(2)的水平固定位置保持與陰極(1)同心。進出水導(dǎo)管(3)用于給陽極(2)接電、通冷卻水和提供獨立支撐，可以水平的或向上、向下固定。輔助電極(4) (5) (6)由雙層金屬管焊接而成，內(nèi)設(shè)水冷夾層，下沿有加寬的突起結(jié)構(gòu)，隔離密封環(huán)(7) (8) (9)由耐熱的絕緣材料制成，其上開有進氣道，其中至少有一個是切向進氣。輔助電極(4) (5) (6)與陰極(1)由隔離密封環(huán)(7) (8) (9)隔離密封并同心的套裝在一起。磁場線包(10)提供一個軸向磁場。
[0017]本發(fā)明所述的等離子炬一般在真空或負壓狀態(tài)下工作，工作時陰極(1)和陽極(2)分別接通電源的負極和正極，隔離密封環(huán)(7)內(nèi)通入保護性氣體如氬氣，保護陰極(1)不燒蝕，隔離密封環(huán)(8) (9)內(nèi)通入工作介質(zhì)氣體，如氫氣和甲烷氣的混合氣體。通過疊加到電源上的高頻高壓引弧，高頻高壓依次擊穿陰極〔0、輔助電極(4) (5) (6)下沿加寬的突起部位和陽極(2)的內(nèi)側(cè)上沿，在氣流的吹動和軸向磁場的作用下，形成一個在陰極(1)與陽極(2)下沿之間高速旋轉(zhuǎn)的等離子弧幕。電弧引燃后斷開高頻高壓，輔助電極(4) (5)
(6)與陰極〔0、陽極(2)之間的引燃電弧即熄滅。
[0018]由于陽極(2)是獨立安裝固定的，不與陰極(1)和輔助電極(4) (5) (6)套裝在一起，又由于輔助電極(4) (5) (6)下沿加寬的突起結(jié)構(gòu)縮短了引弧距離，所以電弧不會在陰極(1)和輔助電極(4) (5) (6)內(nèi)部引燃，電弧引燃后也不會回縮進電極內(nèi)部放電。同時輔助電極下沿加寬的突起結(jié)構(gòu)縮短了各電極之間的間隙，從而減少了電弧對隔離密封環(huán)(7)
(8)(9)的烘烤。
[0019]根據(jù)不同沉積面積的需要，可以更換不同口徑的陽極(2),而不需要更換整個炬，例如更換較小口徑陽極(2)后，只使用輔助電極(4) (5)和隔離密封環(huán)(7) (8)工作，而讓輔助電極(6)和隔離密封環(huán)(9)空置。通過上下調(diào)整陽極(2)的固定位置，可以調(diào)整陽極
(2)到陰極(1)之間的垂直放電距離，以便獲得最佳的等離子體射流，達到最佳的沉積效果。
【權(quán)利要求】
1.一種用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬，包括上部的陰極、位于陰極正下部的陽極、同心套裝在陰極外部的圓筒形輔助電極，其特征是:所述的輔助電極至少一個，陰極和輔助電極之間設(shè)有隔離密封環(huán)，相鄰的輔助電極之間設(shè)有隔離密封環(huán)，最外層輔助電極外部套裝有磁場線包，所述的陽極為環(huán)形的中空管，并連接有進出水導(dǎo)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬，其特征是:所述的陽極的橫截面為方形，或者為圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬，其特征是:所述的輔助電極下部加寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬，其特征是:所述的隔離環(huán)密封環(huán)由耐熱的絕緣材料制成，其上開有進氣道，其中至少有一個是切向進氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬，其特征是:所述的輔助電極由雙層金屬管焊接而成，內(nèi)設(shè)水冷夾層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)氣相沉積的等離子炬，其特征是:所述的輔助電極不接電源的正極或負極。
【文檔編號】H05H1/34GK104302082SQ201410054579
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】李國華, 王志娜, 高亮 申請人:河北普萊斯曼金剛石科技有限公司