CN219861561U - 一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及热丝化学气相沉积技术领域，具体是一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件，其包括沉积室，沉积室的底端固定有进气管，沉积室的顶端固定有出气管，沉积室的内腔固定有上热丝组、下热丝组，沉积室的内腔中部固定有沉积工件；沉积工件I、沉积工件II和沉积工件III均包括水平基圈，水平基圈的内部固定有沿左右分布的若干根纵向栅杆；沉积工件II中纵向栅杆的上表面向上超出水平基圈的上表面、纵向栅杆的下表面与水平基圈的下表面齐平；沉积工件III中纵向栅杆的上表面与水平基圈的上表面齐平、纵向栅杆的下表面向下超出水平基圈的下表面；解决了现有HFCVD装置在沉积大面积的掺硼金刚石薄膜时存在质量差的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及热丝化学气相沉积技术领域，具体是一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件。
背景技术
随着电化学水处理行业的不断发展，对于电化学水处理设备大型化的要求也越来越紧迫，现有的采用小面积的掺硼金刚石薄膜组装成的电极会造成水处理设备的反应室的长度过长、反应室中部下沉、电化学反应室的装配困难、水处理设备的体积庞大等问题；因此在使用HFCVD装置沉积掺硼金刚石薄膜时，需要增大沉积工件的面积。
在使用HFCVD装置沉积掺硼金刚石薄膜时，首先用固定在台基上的环形卡箍将沉积工件夹持于台基上，然后台基从沉积室的底部穿过位于下侧的热丝组，使得沉积工件位于上下两组热丝组之间，而后进行掺硼金刚石薄膜的双面沉积，沉积时进行硼掺杂，同时在沉积过程中还需要利用循环冷却水对台基进行冷却；由于其本身的结构特点，HFCVD装置在沉积小面积的掺硼金刚石薄膜时，小面积的掺硼金刚石薄膜能够保持很好的均匀性；然而在沉积大面积的掺硼金刚石薄膜时会因为温度场和气流场等的不均匀导致掺硼金刚石薄膜的质量不合格，不能用于电化学水处理设备中。
因此有必要发明一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有HFCVD装置在沉积大面积的掺硼金刚石薄膜时存在质量差的问题，提供了一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件。
本实用新型是采用如下技术方案实现的：
一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件，包括圆柱型的沉积室，沉积室的底端固定有呈倒锥台型的进气管，沉积室的顶端固定有呈锥台型的出气管，沉积室的内腔固定有沿上下分布的上热丝组、下热丝组，沉积室的内腔中部固定有位于上热丝组和下热丝组之间的沉积工件；
所述沉积工件包括沉积工件I、沉积工件II和沉积工件III，沉积工件I、沉积工件II和沉积工件III均包括水平基圈，水平基圈的内部固定有沿左右分布的若干根纵向栅杆；相邻两根纵向栅杆之间的距离大于纵向栅杆的直径；
所述沉积工件I中纵向栅杆的上表面与水平基圈的上表面齐平、纵向栅杆的下表面与水平基圈的下表面齐平；所述沉积工件II中纵向栅杆的上表面向上超出水平基圈的上表面、纵向栅杆的下表面与水平基圈的下表面齐平；所述沉积工件III中纵向栅杆的上表面与水平基圈的上表面齐平、纵向栅杆的下表面向下超出水平基圈的下表面。
进一步地，所述沉积工件II中的若干根纵向栅杆和沉积工件III中的若干根纵向栅杆呈交错布置，且沉积工件II与沉积工件III嵌合。
进一步地，所述沉积室的底端固定有安装法兰，安装法兰位于内侧的表面上开设有沿周向均布的若干个固定孔、位于外侧的表面开设有沿周向均布的若干个安装孔，所述进气管的上端固定有进气法兰，进气法兰通过固定孔与安装法兰固定连接；所述沉积室的顶端固定有出气法兰，出气管的底端固定有出气法兰I，出气法兰I与出气法兰固定连接。
进一步地，所述进气法兰与安装法兰之间、出气法兰I与出气法兰之间均夹设有垫片。
本实用新型结构设计合理可靠，实现了大面积掺硼金刚石薄膜的制备；根据流体力学原理，气体沿圆柱体轴向流动时，其边界影响小，保证了沉积室内的气体浓度和气体流速的均匀一致性；进而制得的掺硼金刚石薄膜的均匀性良好，提高了大面积掺硼金刚石薄膜的沉积质量。
附图说明
图1是本实用新型在沉积时的工作状态示意图。
图2是本实用新型在沉积时的工作状态俯视示意图。
图3是本实用新型中沉积工件I的俯视示意图和侧视示意图。
图4是本实用新型中沉积工件II的俯视示意图和侧视示意图。
图5是本实用新型中沉积工件III的俯视示意图和侧视示意图。
图6是本实用新型中沉积工件II和沉积工件III的组合结构的俯视示意图和侧视示意图。
图中：1-沉积室，2-进气管，3-出气管，4-上热丝组，5-下热丝组，6-沉积工件，7-沉积工件I，8-沉积工件II，9-沉积工件III，10-水平基圈，11-纵向栅杆，12-安装法兰，13-固定孔，14-安装孔，15-进气法兰，16-出气法兰，17-出气法兰I，18-垫片。
具体实施方式
一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件，如附图1~附图5所示，包括圆柱型的沉积室1，沉积室1的底端固定有呈倒锥台型的进气管2，沉积室1的顶端固定有呈锥台型的出气管3，沉积室1的内腔固定有沿上下分布的上热丝组4、下热丝组5，沉积室1的内腔中部固定有位于上热丝组4和下热丝组5之间的沉积工件6；
所述沉积工件6包括沉积工件I7、沉积工件II8和沉积工件III9，沉积工件I7、沉积工件II8和沉积工件III9均包括水平基圈10，水平基圈10的内部固定有沿左右分布的若干根纵向栅杆11；相邻两根纵向栅杆11之间的距离大于纵向栅杆11的直径；
所述沉积工件I7中纵向栅杆11的上表面与水平基圈10的上表面齐平、纵向栅杆11的下表面与水平基圈10的下表面齐平；所述沉积工件II8中纵向栅杆11的上表面向上超出水平基圈10的上表面、纵向栅杆11的下表面与水平基圈10的下表面齐平；所述沉积工件III9中纵向栅杆11的上表面与水平基圈10的上表面齐平、纵向栅杆11的下表面向下超出水平基圈10的下表面。
本实用新型中沉积室1呈圆柱型，且进气管2、出气管3均与沉积室1同轴，根据流体力学原理，气体沿圆柱体轴向流动时，其边界影响小，保证了沉积室1内的气体浓度和气体流速的均匀一致性；同时进气管2位于沉积室1的底端、出气管3位于沉积室1的顶端的结构设计，使得反应气体从下至上慢速流过沉积工件6时，在气压差、气体浓度差、份子热运动和重力等因素的综合作用下，进一步保证了沉积室1内的气体浓度和气体流速的均匀一致性，有效提高了金刚石薄膜的沉积质量；使得沉积室1能够沉积大面积的掺硼金刚石薄膜。
工作时，首先将进气管2和出气管3分别固定于沉积工件6的底端、顶端，然后通过进气管道将进气管2与反应气体连通（进气管道上安装有进气阀），并将出气管3与真空泵连通，然后安装上热丝组4和下热丝组5，并将上热丝组4和下热丝组5接上外接电源，接着将沉积工件6与沉积室1的内侧壁固定连接，使得沉积工件6位于上热丝组4和下热丝组5之间；
然后启动真空泵，将沉积室1内的空气抽出，使得沉积工件6处于真空环境中，接着开启外接电源，上热丝组4和下热丝组5开始发热，待上热丝组4和下热丝组5的温度达到预设值时，打开进气阀，使得反应气体保持恒定的速度从下往上流入沉积室1内，反应气体在高温下分解并发生一系列化学反应，同时在沉积工件6的表面形核，生长成金刚石薄膜，同时在金刚石薄膜形成的过程中，通过载气鼓泡将含硼物质的蒸汽带到沉积室1内并与反应气体发生反应，获得掺硼金刚石薄膜，由此完成了大面积的掺硼金刚石薄膜的制备；克服了现有HFCVD装置在沉积大面积的掺硼金刚石薄膜时存在质量差的问题。
如附图6所示，所述沉积工件II8中的若干根纵向栅杆11和沉积工件III9中的若干根纵向栅杆11呈交错布置，且沉积工件II8与沉积工件III9嵌合。
当沉积工件II8与沉积工件III9嵌合后组成组合电极，组合电极在水处理设备中作为阳极时，由于其比表面积大，电化学反应位点多，电流大，提高了处理污水的效率。
具体实施过程中，沉积工件II8翻转180°即为沉积工件III9，因此在制造沉积工件II8和沉积工件III9时，只需制造沉积工件II8，使用时，将一个沉积工件II8翻转180°，并与另一个沉积工件II8嵌合，由此形成组合电极。
如附图1、附图2所示，所述沉积室1的底端固定有安装法兰12，安装法兰12位于内侧的表面上开设有沿周向均布的若干个固定孔13、位于外侧的表面开设有沿周向均布的若干个安装孔14，所述进气管2的上端固定有进气法兰15，进气法兰15通过固定孔13与安装法兰12固定连接；所述沉积室1的顶端固定有出气法兰16，出气管3的底端固定有出气法兰I17，出气法兰I17与出气法兰16固定连接。
安装孔14用于将沉积室1固定于其他设备上。
如附图1所示，所述进气法兰15与安装法兰12之间、出气法兰I17与出气法兰16之间均夹设有垫片18。
垫片18保证了进气法兰15与安装法兰12之间、出气法兰I17与出气法兰16之间的气密性。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件，其特征在于：包括圆柱型的沉积室（1），沉积室（1）的底端固定有呈倒锥台型的进气管（2），沉积室（1）的顶端固定有呈锥台型的出气管（3），沉积室（1）的内腔固定有沿上下分布的上热丝组（4）、下热丝组（5），沉积室（1）的内腔中部固定有位于上热丝组（4）和下热丝组（5）之间的沉积工件（6）；
所述沉积工件（6）包括沉积工件I（7）、沉积工件II（8）和沉积工件III（9），沉积工件I（7）、沉积工件II（8）和沉积工件III（9）均包括水平基圈（10），水平基圈（10）的内部固定有沿左右分布的若干根纵向栅杆（11）；相邻两根纵向栅杆（11）之间的距离大于纵向栅杆（11）的直径；
所述沉积工件I（7）中纵向栅杆（11）的上表面与水平基圈（10）的上表面齐平、纵向栅杆（11）的下表面与水平基圈（10）的下表面齐平；所述沉积工件II（8）中纵向栅杆（11）的上表面向上超出水平基圈（10）的上表面、纵向栅杆（11）的下表面与水平基圈（10）的下表面齐平；所述沉积工件III（9）中纵向栅杆（11）的上表面与水平基圈（10）的上表面齐平、纵向栅杆（11）的下表面向下超出水平基圈（10）的下表面。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件，其特征在于：所述沉积工件II（8）中的若干根纵向栅杆（11）和沉积工件III（9）中的若干根纵向栅杆（11）呈交错布置，且沉积工件II（8）与沉积工件III（9）嵌合。
3.根据权利要求1所述的一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件，其特征在于：所述沉积室（1）的底端固定有安装法兰（12），安装法兰（12）位于内侧的表面上开设有沿周向均布的若干个固定孔（13）、位于外侧的表面开设有沿周向均布的若干个安装孔（14），所述进气管（2）的上端固定有进气法兰（15），进气法兰（15）通过固定孔（13）与安装法兰（12）固定连接；所述沉积室（1）的顶端固定有出气法兰（16），出气管（3）的底端固定有出气法兰I（17），出气法兰I（17）与出气法兰（16）固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于制备掺硼金刚石薄膜的沉积工件，其特征在于：所述进气法兰（15）与安装法兰（12）之间、出气法兰I（17）与出气法兰（16）之间均夹设有垫片（18）。
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