CN106658934A - 一种微波等离子体粉体处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波等离子体粉体处理装置，包括安装于角度调节架上的装置体，所述装置体包括管式微波等离子体源，管式微波等离子体源由石英、陶瓷或耐热玻璃介质制成的介质管，矩形波导的一端连接微波源，其另一端连接可调节短路板，介质管一端与水冷金属法兰相连接，另一端与矩形波导的H面相连接。本发明用石英管式微波等离子体源，增添放置处理粉体的石英制成的旋转鼓杯，构成一种微波等离子体粉体处理装置，用这种装置，将纳米级或微米级的金刚石粉体、石墨烯粉体、立方氮化硼粉体或其他无机物粉体放置入旋转鼓杯，在管式微波等离子体源的高密度等离子体区域进行表面刻蚀、净化、接枝、沉积等功能化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种微波等离子体粉体处理装置。
背景技术
金刚石、石墨烯、立方氮化硼等粉体(包括微粉和纳米粉)的表面净化、氢化、功能化对其应用极为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用石英管式微波等离子体源，增添放置处理粉体的石英制成的旋转鼓杯，构成一种微波等离子体粉体处理装置，用这种装置，将纳米级或微米级的金刚石粉体、石墨烯粉体、立方氮化硼粉体或其他无机物粉体放置入旋转鼓杯，在管式微波等离子体源的高密度等离子体区域进行表面刻蚀、净化、接枝、沉积等功能化处理的微波等离子体粉体处理装置。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种微波等离子体粉体处理装置，包括安装于角度调节架上的装置体，所述装置体包括管式微波等离子体源，管式微波等离子体源由石英、陶瓷或耐热玻璃介质制成的介质管，该介质管穿过微波矩形波导的H面；
矩形波导的一端连接微波源，其另一端连接可调节短路板，穿过微波矩形波导的H面的介质管的上下两端由水冷金属法兰和O形胶圈密封形成真空室，介质管穿出矩形波导管的部分用带观察网孔的金属管或金属网卷成的管包围，其一端与水冷金属法兰相连接，另一端与矩形波导的H面相连接；
反应室上端有进气接口，与气路系统相连接，反应室下端连接一个金属腔体，金属腔体的一个侧向与真空规管连接，通过真空计检测工作气压，金属腔体的另一侧向连接旋风分离器、粉体过滤器、粗调节流阀和细调节流阀、放气阀，然后接真空泵用的截断放气阀、真空管路,最后接真空泵；
金属腔体的下端有KF快卸法兰接口，通过KF快卸法兰卡箍，将旋转鼓杯装入反应室。
作为优选的技术方案，所述旋转鼓杯由石英、陶瓷或耐热玻璃介质制成杯状容器，并将杯脚装入真空动密封旋转轴上，动密封轴承安装在KF快卸法兰上。
作为优选的技术方案，所述旋转鼓杯装入反应室后，旋转鼓杯的真空动密封旋转轴与介质管中心轴一致，旋转轴由电动机通过齿轮或带、链传动，使装入的旋转鼓杯随之转动。
作为优选的技术方案，所述真空动密封旋转轴包括一根旋转轴，旋转轴外部安装密封轴承座，旋转轴的尾端安装锁紧螺母与止动垫圈，其伸出锁紧螺母与止动垫圈还开设有一平键，旋转轴与密封轴承座之间还安装有球轴承、J型密封圈、J型密封圈与密封圈压套。
作为优选的技术方案，所述气路系统包括气体钢瓶及气体、流量控制器、截止阀以及输气管道。
作为优选的技术方案，所述旋转轴与水平面之间的夹角为30°至60°之间。
作为优选的技术方案，所述管式微波等离子体源外部还设置有冷却系统，所述冷却系统为冷却水槽。
作为优选的技术方案，所述角度调节支架安装于一个底座上，底座包括第一调节板与第二调节板，角度调节支架的底部通过转轴连接第二调节板，角度调节支架的顶部通过锁紧螺丝安装于第一调节板上纵向开设的一个以上的角度调节孔中。
本发明的有益效果是：本发明用石英管式微波等离子体源，增添放置处理粉体的石英制成的旋转鼓杯，构成一种微波等离子体粉体处理装置，用这种装置，将纳米级或微米级的金刚石粉体、石墨烯粉体、立方氮化硼粉体或其他无机物粉体放置入旋转鼓杯，在管式微波等离子体源的高密度等离子体区域进行表面刻蚀、净化、接枝、沉积等功能化处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为管式微波等离子体源和旋转杯的结构示意图；
图2为真空动密封旋转轴的结构示意图；
图3为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，包括安装于角度调节架上的装置体，所述装置体包括管式微波等离子体源1，管式微波等离子体源1由石英、陶瓷或耐热玻璃介质制成的介质管，该介质管穿过微波矩形波导的H面；
矩形波导的一端连接微波源2(频率为2450MHz或915MHz，包括微波发生器，阻抗匹配器，有需要时尚可加入环行器与水负载及定向耦合器等)，其另一端连接可调节短路板3，可调节短路板3至适当位置时高密度等离子体区域(等离子体球)会出现在介质管的中心区，当工作参数(包括气体种类、工作气压、气体流量、微波功率等)的改变不会引起微波阻抗的显著变化时，可用固定位置短路板。
穿过微波矩形波导的H面的介质管的上下两端由水冷金属法兰和O形胶圈密封形成真空室，介质管穿出矩形波导管的部分用带观察网孔的金属管或金属网卷成的管包围，其一端与水冷金属法兰相连接，另一端与矩形波导的H面相连接，以防止工作时的微波泄漏导致对人体及环境的损害。
反应室上端有进气接口，与气路系统17相连接，反应室下端连接一个金属腔体，金属腔体的一个侧向与真空规管4连接，通过真空计检测工作气压，金属腔体的另一侧向连接旋风分离器5、粉体过滤器6、粗调节流阀7和细调节流阀8、放气阀9，然后接真空泵10用的截断放气阀11、真空管路,最后接真空泵10，通过真空泵气体排出口将装置中抽出的无害气体用排气管道排出户外，或将有害气体排到废气处理器进行无害化处理。金属腔体的下端有KF快卸法兰接口；
金属腔体的下端有KF快卸法兰接口，通过KF快卸法兰卡箍12，将旋转鼓杯装入反应室。
本实施例中，旋转鼓杯15由石英、陶瓷或耐热玻璃介质制成杯状容器，并将杯脚装入真空动密封旋转轴13上，动密封轴承安装在KF快卸法兰上。
旋转鼓杯15装入反应室后，旋转鼓杯15的真空动密封旋转轴与介质管中心轴一致，旋转轴由电动机28通过齿轮14或带、链传动，使装入的旋转鼓杯随之转动。
如图2所示，真空动密封旋转轴包括一根旋转轴18，旋转轴18外部安装密封轴承座19，旋转轴18的尾端安装锁紧螺母与止动垫圈20，其伸出锁紧螺母与止动垫圈还开设有一平键21，旋转轴与密封轴承座之间还安装有球轴承22、J型密封圈23、J型密封圈与密封圈压套24。
本实施例中，管式微波等离子体源外部还设置有冷却系统，所述冷却系统为冷却水槽16。
如图3所示，角度调节支架25安装于一个底座上，底座包括第一调节板26与第二调节板27，角度调节支架的底部通过转轴连接第二调节板，角度调节支架的顶部通过锁紧螺丝安装于第一调节板上纵向开设的一个以上的角度调节孔29中，使装置的旋转轴(介质管和放置粉体旋转鼓杯的轴)与水平面有一个角度，通常在30°至60°之间，可由调节机构调节固定，并不需要变动真空系统的位置。
当粉体装入旋转鼓杯后，再将旋转鼓杯装入反应室，拧紧KF快卸法兰卡箍形成真空连接；
开动真空泵，由调节阀控制抽气速率防止旋转鼓杯内的粉体随抽气气流飞扬。抽至本底真空后输入工作气体和参与反应的反应气体(这里统称工作气体)。当有特殊需要时可能要使用液相单体，这时需要用载气(通常使用Ar气)在加热的液相单体中通过，将单体分子送入反应室。开动转动电机，通过齿轮或带、链传动，使旋转鼓杯转动，这时启动微波源，在反应室中激发出微波等离子体。
当调节工作气体流量、压强、微波功率等参数达到工艺要求后，粉体在杯状容器中连续翻动，使粉体表面与等离子体相接触而得到均匀处理。在粉体处理至规定时间后，相继关闭工作气体、真空泵、微波源、转动电机后，打开放气阀，使反应室内达到大气压，就可卸去KF快卸法兰卡箍，取出旋转鼓杯，并取出处理好的粉体。
本发明的有益效果是：本发明用石英管式微波等离子体源，增添放置处理粉体的石英制成的旋转鼓杯，构成一种微波等离子体粉体处理装置，用这种装置，将纳米级或微米级的金刚石粉体、石墨烯粉体、立方氮化硼粉体或其他无机物粉体放置入旋转鼓杯，在管式微波等离子体源的高密度等离子体区域进行表面刻蚀、净化、接枝、沉积等功能化处理。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：包括安装于角度调节架上的装置体，所述装置体包括管式微波等离子体源，管式微波等离子体源由石英、陶瓷或耐热玻璃介质制成的介质管，该介质管穿过微波矩形波导的H面；
矩形波导的一端连接微波源，其另一端连接可调节短路板，穿过微波矩形波导的H面的介质管的上下两端由水冷金属法兰和O形胶圈密封形成真空室，介质管穿出矩形波导管的部分用带观察网孔的金属管或金属网卷成的管包围，其一端与水冷金属法兰相连接，另一端与矩形波导的H面相连接；
反应室上端有进气接口，与气路系统相连接，反应室下端连接一个金属腔体，金属腔体的一个侧向与真空规管连接，通过真空计检测工作气压，金属腔体的另一侧向连接旋风分离器、粉体过滤器、粗调节流阀和细调节流阀、放气阀，然后接真空泵用的截断放气阀、真空管路,最后接真空泵；
金属腔体的下端有KF快卸法兰接口，通过KF快卸法兰卡箍，将旋转鼓杯装入反应室。
2.如权利要求1所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：所述旋转鼓杯由石英、陶瓷或耐热玻璃介质制成杯状容器，并将杯脚装入真空动密封旋转轴上，动密封轴承安装在KF快卸法兰上。
3.如权利要求1所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：所述旋转鼓杯装入反应室后，旋转鼓杯的真空动密封旋转轴与介质管中心轴一致，旋转轴由电动机通过齿轮或带、链传动，使装入的旋转鼓杯随之转动。
4.如权利要求1所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：所述真空动密封旋转轴包括一根旋转轴，旋转轴外部安装密封轴承座，旋转轴的尾端安装锁紧螺母与止动垫圈，其伸出锁紧螺母与止动垫圈还开设有一平键，旋转轴与密封轴承座之间还安装有球轴承、J型密封圈、J型密封圈与密封圈压套。
5.如权利要求1所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：所述气路系统包括气体钢瓶及气体、流量控制器、截止阀以及输气管道。
6.如权利要求4所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：所述旋转轴与水平面之间的夹角为30°至60°之间。
7.如权利要求1所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：所述管式微波等离子体源外部还设置有冷却系统，所述冷却系统为冷却水槽。
8.如权利要求1所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：所述角度调节支架安装于一个底座上，底座包括第一调节板与第二调节板，角度调节支架的底部通过转轴连接第二调节板，角度调节支架的顶部通过锁紧螺丝安装于第一调节板上纵向开设的一个以上的角度调节孔中。
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| CN106658934B (zh) | 2023-10-31 |
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