JP7074795B2 - Synthetic diamond manufacturing equipment and microwave emission module used for it - Google Patents
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Description
本発明は、合成ダイヤモンドの製造装置及びこれに用いられるマイクロ波発射モジュールに関し、特に、マイクロ波プラズマ化学気相堆積法を用いる、合成ダイヤモンドの製造装置及びこれに用いられるマイクロ波発射モジュールに関するものである。 The present invention relates to a synthetic diamond manufacturing apparatus and a microwave emission module used therein, and more particularly to a synthetic diamond manufacturing apparatus using a microwave plasma chemical vapor phase deposition method and a microwave emission module used therein. be.
従来技術における合成ダイヤモンドの製造装置を利用する時は、まず、ダイヤモンド種を、高濃度のメタンガスを有する反応チャンバーに入れ、次に、2.45GHzのマイクロ波を利用して、反応チャンバー内に局所的な定在波の強電界を形成させ、この強電界領域に対応するように、ダイヤモンド種を置くためのダイヤモンドホルダーが配置されており、そこでのマイクロ波の定在波のエネルギーにより、ダイヤモンド種周辺の炭化水素系反応ガス(例えば、メタンガス)を非常に高温に加熱すると共に、プラズマボールを発生させ、炭化水素系反応ガスが、プラズマによって化学反応を起こして、ダイヤモンド種上に吸着・堆積し、これで、ダイヤモンド種が徐々に成長して合成ダイヤモンドになる。 When using the synthetic diamond manufacturing equipment of the prior art, the diamond species is first placed in a reaction chamber with a high concentration of methane gas, and then locally in the reaction chamber using 2.45 GHz microwaves. A diamond holder for placing a diamond species is arranged so as to form a strong electric field of a typical standing wave and correspond to this strong electric field region, and the energy of the standing wave of the microwave there causes the diamond species. The surrounding hydrocarbon-based reaction gas (for example, methane gas) is heated to a very high temperature, and plasma balls are generated. The hydrocarbon-based reaction gas causes a chemical reaction by the plasma and is adsorbed and deposited on the diamond species. Now, the diamond species gradually grows into synthetic diamonds.
しかしながら、マイクロ波による局所的な定在波の強電界の生成領域は、反応ガスからの影響を受けやすく、ダイヤモンド種を載せるダイヤモンドホルダー上に、安定して目標領域に焦点を合わせることが難しく、その結果、ダイヤモンド種の周りにプラズマボールを安定して形成することが難しくなり、合成ダイヤモンドの製造において、より多くの時間とエネルギーを費やさなければならない問題があった。 However, the region where a strong local static wave is generated by microwaves is easily affected by the reaction gas, and it is difficult to stably focus on the target region on the diamond holder on which the diamond species is placed. As a result, it becomes difficult to stably form plasma balls around the diamond species, and there is a problem that more time and energy must be spent in the production of synthetic diamond.
従って、従来技術における合成ダイヤモンドの製造装置には、改良する余地があった。 Therefore, there is room for improvement in the synthetic diamond manufacturing apparatus in the prior art.
本発明は、前記の従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、マイクロ波発射モジュールで生成されるマイクロ波の集束位置を調整できるようにすることで、合成ダイヤモンドの製造において、効率の向上とエネルギーの低減を図る、合成ダイヤモンドの製造装置及びこれに用いられるマイクロ波発射モジュールを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and by making it possible to adjust the focusing position of the microwave generated by the microwave emission module, the efficiency is improved in the production of synthetic diamond. It is an object of the present invention to provide a synthetic diamond manufacturing apparatus and a microwave emission module used for the synthetic diamond manufacturing apparatus for reducing energy.
上記目的を達成するために、本発明は、合成ダイヤモンドの製造装置に用いられるマイクロ波発射モジュールであって、その製造装置の反応チャンバー内に配置されるダイヤモンドホルダーへマイクロ波を発射するために利用され、該反応チャンバーは、マイクロ波窓を含み、該ダイヤモンドホルダーにおける該マイクロ波窓に面する側に集束領域を有し、尚、該マイクロ波発射モジュールは、該反応チャンバーの外側に配置されると共に、マイクロ波発生器と、集束レンズと、合焦機構を備え、前記マイクロ波発生器は、該マイクロ波発生器によって発生するマイクロ波を、前記ダイヤモンドホルダーに向けて発射する発射ポートを含み、前記集束レンズは、前記ダイヤモンドホルダーと前記発射ポートとの間に配置され、前記マイクロ波発生器によって発生するマイクロ波を集束させ、前記合焦機構は、前記集束レンズと接続されると共に、前記集束レンズと前記発射ポートとの間の距離を調節することができ、これで、前記マイクロ波発生器が発生するマイクロ波を前記ダイヤモンドホルダーの集束領域に集束することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a microwave emitting module used in a synthetic diamond manufacturing apparatus, which is used to emit microwaves to a diamond holder arranged in a reaction chamber of the manufacturing apparatus. The reaction chamber comprises a microwave window, has a focusing region on the side facing the microwave window in the diamond holder, and the microwave emission module is arranged outside the reaction chamber. Together with a microwave generator, a focusing lens and a focusing mechanism, the microwave generator includes a firing port that emits microwaves generated by the microwave generator towards the diamond holder. The focusing lens is arranged between the diamond holder and the firing port to focus the microwave generated by the microwave generator, and the focusing mechanism is connected to the focusing lens and the focusing mechanism. The distance between the lens and the firing port can be adjusted, which is characterized in that the microwave generated by the microwave generator is focused in the focusing region of the diamond holder.
本発明は、合成ダイヤモンドの製造装置であって、反応チャンバーと、該反応チャンバーの内部に配置されるダイヤモンドホルダーと、該反応チャンバーの外部に配置されるマイクロ波発射モジュールとを備え、前記反応チャンバーは、マイクロ波窓を含み、外部のマイクロ波が、該マイクロ波窓を通して該反応チャンバー内に発射され、前記ダイヤモンドホルダーは、前記マイクロ波窓に面する側に集束領域を有し、前記マイクロ波発射モジュールは、マイクロ波発生器と、集束レンズと、合焦機構とを含み、前記マイクロ波発生器は、該マイクロ波発生器によって発生するマイクロ波を、前記ダイヤモンドホルダーに向けて発射する発射ポートを含み、前記集束レンズは、前記ダイヤモンドホルダーと前記発射ポートとの間に位置し、前記マイクロ波発生器によって発生するマイクロ波を集束させ、前記合焦機構は、前記集束レンズと接続されると共に、前記集束レンズと前記発射ポートとの間の距離を調節することができ、これで、前記マイクロ波発生器によって発生する円偏波マイクロ波を前記ダイヤモンドホルダーの集束領域に集束することを特徴とする。 The present invention is an apparatus for producing synthetic diamond, which comprises a reaction chamber, a diamond holder arranged inside the reaction chamber, and a microwave emission module arranged outside the reaction chamber. Includes a microwave window, external microwaves are emitted through the microwave window into the reaction chamber, the diamond holder has a focused region on the side facing the microwave window, and the microwave. The firing module includes a microwave generator, a focusing lens, and a focusing mechanism, wherein the microwave generator emits microwaves generated by the microwave generator toward the diamond holder. The focusing lens is located between the diamond holder and the firing port to focus the microwave generated by the microwave generator, and the focusing mechanism is connected to and connected to the focusing lens. The distance between the focusing lens and the firing port can be adjusted, which is characterized in that the circularly polarized microwaves generated by the microwave generator are focused in the focusing region of the diamond holder. do.
前記合焦機構は、モーターと移動手段を含み、前記移動手段は、前記モーターに連結される回転部材と、一端が該回転部材に連結され、他端が前記集束レンズに連結される変位部材とを有し、該回転部材の回転につれ、該変位部材が、該回転部材に対して相対的に直線移動することを特徴とする。 The focusing mechanism includes a motor and a moving means, wherein the moving means includes a rotating member connected to the motor and a displacement member having one end connected to the rotating member and the other end connected to the focusing lens. The displacement member moves linearly with respect to the rotating member as the rotating member rotates.
前記回転部材は、内表面にメスネジが形成されるスリーブ材であって、一端が、前記モーターに連結され、前記変位部材は、ネジロッドであって、相対する両端はそれぞれ、前記集束レンズに連結されるレンズ連結端部と、前記スリーブ部材に連結されるスリーブ連結端部であり、該スリーブ連結端部が、前記回転部材内に挿入されるように螺合されることを特徴とする。 The rotating member is a sleeve material on which a female screw is formed on the inner surface, one end thereof is connected to the motor, the displacement member is a screw rod, and both opposite ends are connected to the focusing lens. It is a lens connecting end portion and a sleeve connecting end portion connected to the sleeve member, and the sleeve connecting end portion is screwed so as to be inserted into the rotating member.
前記マイクロ波発射モジュールは、マイクロ波吸収シェルをさらに備え、該マイクロ波吸収シェルは、前記マイクロ波発生器と前記反応チャンバーに接続されると共に、収容空間、入口、出口を含み、該入口が、該収容空間と該マイクロ波発生器の発射ポートと連通し、該出口は、該収容空間と連通し、その外周縁が、前記マイクロ波窓を囲繞するように、該反応チャンバーの外側面に密着し、尚、前記集束レンズが前記収容空間内に配置され、前記合焦機構は、前記マイクロ波吸収シェルの外側に配置され、該合焦機構の移動手段が、該マイクロ波吸収シェルを滑動可能に貫通することを特徴とする。 The microwave emission module further comprises a microwave absorbing shell, which is connected to the microwave generator and the reaction chamber and includes a containment space, an inlet and an outlet, the inlet. The containment space communicates with the launch port of the microwave generator, the outlet communicates with the containment space, and its outer peripheral edge is in close contact with the outer surface of the reaction chamber so as to surround the microwave window. However, the focusing lens is arranged in the accommodation space, the focusing mechanism is arranged outside the microwave absorbing shell, and the moving means of the focusing mechanism can slide the microwave absorbing shell. It is characterized by penetrating into.
前記マイクロ波発射モジュールは、支持手段をさらに備え、該支持手段は、固定部材とスライド部材を有し、該固定部材が、前記発射ポートの設置位置と対応する位置に固定され、該スライド部材は、該固定部材と滑動可能に連結されると共に、一端が前記集束レンズに固定され、尚、前記支持手段と前記移動手段はそれぞれ、前記集束レンズの対向する両端に設置されることを特徴とする。 The microwave emission module further comprises a support means, the support means having a fixing member and a slide member, the fixing member being fixed at a position corresponding to the installation position of the emission port, and the slide member. It is characterized in that one end thereof is fixed to the focusing lens while being slidably connected to the fixing member, and the supporting means and the moving means are installed at both opposite ends of the focusing lens, respectively. ..
前記固定部材は、線形軸受であって、前記マイクロ波吸収シェル上に固定され、前記スライド部材は、ガイド棒であって、前記固定部材にスライド可能に連結され、一端が前記収容空間内に収容されるように前記集束レンズに固定され、他端が前記マイクロ波吸収シェル外に露出されることを特徴とする。 The fixing member is a linear bearing and is fixed on the microwave absorbing shell, the sliding member is a guide rod and is slidably connected to the fixing member, and one end thereof is accommodated in the accommodation space. It is characterized in that it is fixed to the focusing lens so that the other end is exposed to the outside of the microwave absorbing shell.
前記マイクロ波発生器は導波管を含み、該導波管は前記ダイヤモンドホルダーに向かう一端が発射ポートであり、該導波管内に少なくとも一つの長尺平板状の誘電体板が配置され、該少なくとも一つの誘電体板はマイクロ波の進行方向に沿って延在し、長手方向の両端部の厚さが徐々に薄くなるように形成され、該少なくとも一つの誘電体板を利用することで前記導波管内の直線偏波マイクロ波を偏波マイクロ波に変換し、前記集束レンズは誘電体凸レンズであることを特徴とする。 The microwave generator includes a waveguide, the waveguide having a firing port at one end toward the diamond holder, and at least one long flat plate-shaped dielectric plate arranged in the waveguide. The at least one dielectric plate extends along the traveling direction of the waveguide and is formed so that the thickness of both ends in the longitudinal direction is gradually reduced. By utilizing the at least one dielectric plate, the said The linearly polarized microwave in the waveguide is converted into a polarized microwave, and the focused lens is a dielectric convex lens.
本発明の優れたところは、前記マイクロ波発射モジュールは、前記合焦機構がさらに設置されるように設計され、該合焦機構は、前記集束レンズに連結されて、前記集束レンズと前記発射ポートとの間の離間距離を調節し、これにより、集束されたマイクロ波は、プラズマボールをより簡単且つ均一に励起することができ、さらに、干渉によりマイクロ波の集束位置がずれた場合、該合焦機構は、マイクロ波の集束位置を修正して、ダイヤモンド種を載せる前記ダイヤモンドホルダー上の目標領域に、常に焦点合わせることができるので、ダイヤモンド種の周りにプラズマボールを安定して形成することが可能となることで、合成ダイヤモンドの製造において、効率の向上とエネルギーの低減を図ることができるというメリットが得られる。 The advantage of the present invention is that the microwave emission module is designed so that the focusing mechanism is further installed, and the focusing mechanism is connected to the focusing lens to be connected to the focusing lens and the firing port. By adjusting the distance between and, the focused microwave can excite the plasma ball more easily and uniformly, and if the microwave focusing position shifts due to interference, the combination thereof. The focusing mechanism can correct the focusing position of the microwave and always focus on the target area on the diamond holder on which the diamond seed is placed, so that a stable formation of plasma balls around the diamond seed can be achieved. By making it possible, there is an advantage that efficiency can be improved and energy can be reduced in the production of synthetic diamond.
以下、図面及び本発明の好適な実施例を参照しながら、本発明が予め決められた発明の目的を達成するために講じた技術的手段をさらに詳述する。 Hereinafter, the technical measures taken by the present invention to achieve the predetermined object of the invention will be described in more detail with reference to the drawings and suitable embodiments of the present invention.
図1~図4に示すように、本発明は、合成ダイヤモンドの製造装置に用いられるマイクロ波発射モジュールであって、該合成ダイヤモンドの製造装置は、反応チャンバー10と、反応ガス制御モジュール20と、ダイヤモンドホルダー30(図4を参照)と、マイクロ波発射モジュールとを備える。前記マイクロ波発射モジュールは、前記反応チャンバー10の外側に配置されると共に、マイクロ波発生器40と、集束レンズ50と、合焦機構60を含む。尚、本実施例において、前記マイクロ波発射モジュールは、支持手段70とマイクロ波吸収シェル80をさらに含む。
As shown in FIGS. 1 to 4, the present invention is a microwave emission module used in a synthetic diamond manufacturing apparatus, wherein the synthetic diamond manufacturing apparatus includes a
前記反応チャンバー10は、内部にプラズマ作用空間11(図4を参照)が形成されると共に、マイクロ波窓12を含み、該マイクロ波窓12の材料は石英であることが好ましく、外部のマイクロ波が、該マイクロ波窓12を通して該プラズマ作用空間11に進入することができる。
The
前記反応ガス制御モジュール20が、前記反応チャンバー10のプラズマ作用空間11と連通し、具体的に述べると、該反応ガス制御モジュール20は、炭化水素系反応ガス源21、ヘリウムガス源22、水素源23、及び真空ポンプ24を含み、これらはすべて、該プラズマ作用空間11に直接接続されており、該反応ガス制御モジュール20を介して、該プラズマ作用空間11内のガス組成を制御する。
The reaction
前記ダイヤモンドホルダー30が、前記反応チャンバー10のプラズマ作用空間11内に設置され、該ダイヤモンドホルダー30における、前記マイクロ波窓12に面する側に集束領域31(図4を参照)を有する。
The
前記マイクロ波発生器40は、前記反応チャンバー10の外部に配置されると共に、発射ポート41(図4を参照)を有し、該マイクロ波発生器40によって発生するマイクロ波を、該発射ポート41から、前記ダイヤモンドホルダー30に向けて発射する。本実施例においては、該マイクロ波発生器40は、直線偏波マイクロ波源44と導波管42を含み、該発射ポート41が、該導波管42の、該ダイヤモンドホルダー30に向かう端部開口であり、該直線偏波マイクロ波源44は、該導波管42における、該発射ポート41の反対側の端部に接続され、直線偏波マイクロ波を該発射ポート41に向かって発射する。
尚、前記導波管42内には、二つの長尺平板状の誘電体板43(図3を参照)が対向するように配置され、該各誘電体板43は、マイクロ波の進行方向に沿って延在し、該導波管42内の直線偏波マイクロ波が、これらの誘電体板43を経て、円偏波マイクロ波に変換され、その後、前記発射ポート41から、円偏波マイクロ波を、前記ダイヤモンドホルダー30に向けて発射する。円偏波マイクロ波を利用することで、合成ダイヤモンドの製造において、製造品質の向上を図ることができるが、これに限定されるものではなく、前記マイクロ波発生器40が必ずしも円偏波マイクロ波しか発生しなくてもよい。
The
In the
前記誘電体板43は、長手方向の両端部の厚さが階段状に徐々に薄くなるように形成されることによって、マイクロ波に対して、前記導波管42に進入する際のインピーダンス(抵抗)と離脱する際のインピーダンスとを一致させて、マイクロ波の反射現象を抑制する。他の実施例においては、該誘電体板43の長手方向の両端部の厚さは、線形テーパ状(いわゆる階段状から傾斜面に変換)に徐々に薄くなってもよく、円弧状(いわゆる階段状から円弧面に変換)に徐々に薄くなってもよく、又は、マルチスロープのように(いわゆる階段状から複数の傾斜面に変換)徐々に薄くなってもよい。
The
前記集束レンズ50は、前記ダイヤモンドホルダー30と前記マイクロ波発生器40の発射ポート41との間に配置され、該マイクロ波発生器40によって発生される円偏波マイクロ波を集束させる。本実施例においては、前記発射ポート41、前記マイクロ波窓12、前記集束レンズ50、及び前記ダイヤモンドホルダー30の集束領域31は、線に沿って順に配列しており、該集束レンズ50は、誘電体凸レンズであり、材質がセラミック或いは高密度ポリエチレン(HDPE)であることが好ましい。
The focusing
前記マイクロ波吸収シェル80は、前記マイクロ波発生器40と前記反応チャンバー10に接続されると共に、収容空間81、入口82、出口83(図4を参照)を含み、該入口82が、該収容空間81と該マイクロ波発生器40の発射ポート41とを連通し、該出口83は、該収容空間81と連通し、その外周縁が、前記マイクロ波窓12を囲繞するように、該反応チャンバー10の外側面に密着する。前記マイクロ波吸収シェル80は、高誘電損失(或いはヒステリシス損失)材料からなることから、マイクロ波の電界成分(或いは磁界成分)を吸収することができるので、該マイクロ波吸収シェル80内においてのマイクロ波の多重反射、及び該マイクロ波吸収シェル80から或いは他の相手部品との継ぎ目からのマイクロ波漏れを防止する。故に、前記マイクロ波吸収シェル80によれば、本発明に係るマイクロ波発射モジュールからのマイクロ波漏れを低減する効果をもたらす。
The
前記合焦機構60は、前記集束レンズ50に連結されて、該集束レンズ50と前記発射ポート41との間の離間距離D(図4を参照)を調節し、前記マイクロ波発生器40が発生するマイクロ波を前記ダイヤモンドホルダー30の集束領域31に集束する。本実施例においては、前記合焦機構60は、モーター61と移動手段62を含み、該移動手段62は、該モーター61に固定される回転部材621と、一端が該回転部材621に連結され、他端が前記集束レンズ50に連結される変位部材622とを有し、該モーター61が該回転部材621を回転駆動するにつれ、該回転部材621が該変位部材622を駆動して、該回転部材621に対して相対的に直線移動させる。
The focusing
具体的に述べると、前記合焦機構60が、前記マイクロ波吸収シェル80の外側に配置され、前記回転部材621は、内表面にメスネジが形成されるスリーブ材であって、一端が前記モーター61の回転軸に連結され、前記変位部材622は、ネジロッドであって、前記マイクロ波吸収シェル80を滑動可能に貫通し、相対する両端がそれぞれ、前記集束レンズ50に連結されるレンズ連結端部6221と、前記回転部材621内に挿入されるように螺合されるスリーブ連結端部6222である。前記モーター61が前記回転部材621を回転駆動すると、該回転部材621の回転につれ、該回転部材621のメスネジと螺合している前記ネジロッドである変位部材622が、該回転部材621に対して相対的に直線移動し、これで、前記集束レンズ50と前記発射ポート41との間の離間距離Dを調節する。また、前記合焦機構60が前記マイクロ波吸収シェル80の外側に配置されることにより、棒状の前記変位部材622のみが、該マイクロ波吸収シェル80を貫通していることで、前記変位部材622と該マイクロ波吸収シェル80との間の隙間を最小限にし、マイクロ波漏れを最低限に抑制することができ、一方、該合焦機構60が露出しているため、調整作業やメンテナンスを簡単に行える。尚、前記合焦機構60の具体的な構造はこれに限定されるものではなく、例えば、逆に、前記回転部材621がネジロッドであって、前記変位部材622がスリーブ材であってもよく、さらに該合焦機構60は他の形式のアクチュエーター或いは手動的な調整機構であってもよい。
Specifically, the focusing
前記支持手段70は、固定部材71とスライド部材72を有し、該固定部材71が、前記マイクロ波吸収シェル80上に固定され、該スライド部材72は、該固定部材71と滑動可能に連結されると共に、一端が前記集束レンズ50に固定される。尚、前記支持手段70と前記合焦機構60は、前記集束レンズ50の安定性を高めるために、該集束レンズ50の相対する両端にそれぞれ接続される。前記固定部材71が前記マイクロ波吸収シェル80上に固定されるが、これに限定されるものではなく、前記発射ポート41の設置位置と対応する位置に固定されていればよく、例えば、該固定部材71は、前記マイクロ波発生器40に固定されてもよい。本実施例において、前記支持手段70は直動案内軸受であり、つまり前記固定部材71が線形軸受であり、前記スライド部材72が該固定部材71にスライド可能に連結されるガイド棒であり、また、該スライド部材72と前記変位部材622とは互いに平行である。
The support means 70 has a fixing
本発明を使用する時は、まずダイヤモンド種Aを、前記ダイヤモンドホルダー30の集束領域31に置き、その後、前記集束レンズ50は、前記マイクロ波発生器40によって発射される円偏波マイクロ波を、該ダイヤモンドホルダー30の集束領域31に焦点合わせて、合成ダイヤモンドを製造する。この円偏波マイクロ波の集束位置が、前記集束領域31からずれた場合、前記合焦機構60は、前記集束レンズ50と前記発射ポート41との間の離間距離Dを調節して、円偏波マイクロ波を該集束領域31に対して合焦状態に維持する。
When using the present invention, the diamond type A is first placed in the focusing
上述したように、本発明は、前記合焦機構60をさらに設置することにより、前記集束レンズ50と前記発射ポート41との間の距離を調節できるようにすることで、マイクロ波の集束位置を修正でき、ダイヤモンド種Aの周りにプラズマボールを安定して形成することが可能となることで、合成ダイヤモンドの製造において、効率の向上とエネルギーの低減を図る。
As described above, the present invention further installs the focusing
以上の説明は、本発明の好適な実施形態に過ぎず、本発明に対して何ら限定を行うものではない。本発明について、比較的好適な実施形態をもって上記のとおり開示したが、これは本発明を限定するものではなく、すべての当業者が、本発明の技術構想を逸脱しない範囲において、本発明の技術の本質に基づいて上記の実施形態に対して行ういかなる簡単な修正、変更及び修飾も、依然としてすべて本発明の技術構想の範囲内にある。 The above description is merely a preferred embodiment of the present invention, and does not limit the present invention in any way. Although the present invention has been disclosed as described above with relatively suitable embodiments, the present invention is not limited to the present invention, and the art of the present invention is to the extent that all those skilled in the art do not deviate from the technical concept of the present invention. Any simple modifications, modifications and modifications made to the above embodiments based on the essence of the present invention are still within the scope of the present invention.
10 反応チャンバー
11 プラズマ作用空間
12 マイクロ波窓
20 反応ガス制御モジュール
21 炭化水素系反応ガス源
22 ヘリウムガス源
23 水素源
24 真空ポンプ
30 ダイヤモンドホルダー
31 集束領域
40 マイクロ波発生器
41 発射ポート
42 導波管
43 誘電体板
44 直線偏波マイクロ波源
50 集束レンズ
60 合焦機構
61 モーター
62 移動手段
621 回転部材
622 変位部材
6221 レンズ連結端部
6222 スリーブ連結端部
70 支持手段
71 固定部材
72 スライド部材
80 マイクロ波吸収シェル
81 収容空間
82 入口
83 出口
A ダイヤモンド種
D 離間距離
10
Claims (9)
前記マイクロ波発生器は、該マイクロ波発生器によって発生するマイクロ波を、前記ダイヤモンドホルダーに向けて発射する発射ポートを含み、
前記集束レンズは、前記ダイヤモンドホルダーと前記発射ポートとの間に配置され、前記マイクロ波発生器によって発生するマイクロ波を集束させ、
前記合焦機構は、前記集束レンズに連結されて、該集束レンズと前記発射ポートとの間の離間距離を調節し、前記マイクロ波発生器によって発生するマイクロ波を前記ダイヤモンドホルダーの集束領域に集束させ、
さらに、前記合焦機構は、モーターと移動手段を含み、該移動手段は、該モーターに連結される回転部材と、一端が該回転部材に連結され、他端が前記集束レンズに固定される変位部材とを有し、該回転部材の回転につれ、該変位部材が、該回転部材に対して相対的に直線移動することを特徴とするマイクロ波発射モジュール。 A microwave emitting module used in a synthetic diamond manufacturing apparatus, which is used to emit microwaves to a diamond holder located in a reaction chamber of the manufacturing apparatus, the reaction chamber including a microwave window. The diamond holder has a focusing region on the side facing the microwave window, and the microwave emitting module is arranged outside the reaction chamber, and the microwave generator and the focusing lens are arranged. , Equipped with a focusing mechanism,
The microwave generator includes a firing port that emits microwaves generated by the microwave generator toward the diamond holder.
The focusing lens is arranged between the diamond holder and the firing port to focus the microwave generated by the microwave generator.
The focusing mechanism is connected to the focusing lens to adjust the separation distance between the focusing lens and the firing port, and the microwave generated by the microwave generator is focused on the diamond holder. Focus on the area ,
Further, the focusing mechanism includes a motor and a moving means, and the moving means includes a rotating member connected to the motor, and a displacement in which one end is connected to the rotating member and the other end is fixed to the focusing lens. A microwave emission module having a member and characterized in that the displacement member moves linearly relative to the rotating member as the rotating member rotates .
前記変位部材は、ネジロッドであって、相対する両端はそれぞれ、前記集束レンズに固定されるレンズ連結端部と、前記スリーブに連結されるスリーブ連結端部であり、該スリーブ連結端部が、前記回転部材内に挿入されるように螺合されることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波発射モジュール。 The rotating member is a sleeve on which a female screw is formed on the inner surface, and one end thereof is connected to the motor.
The displacement member is a screw rod, and both ends facing each other are a lens connecting end portion fixed to the focusing lens and a sleeve connecting end portion connected to the sleeve, and the sleeve connecting end portion is the sleeve connecting end portion. The microwave emission module according to claim 1 , wherein the microwave emission module is screwed so as to be inserted into a rotating member.
前記集束レンズが前記収容空間内に配置され、前記合焦機構が前記マイクロ波吸収シェルの外側に配置され、該合焦機構の移動手段が、該マイクロ波吸収シェルを滑動可能に貫通することを特徴とする請求項2に記載のマイクロ波発射モジュール。 The microwave emission module further comprises a microwave absorbing shell, which is coupled to the microwave generator and the reaction chamber and includes a containment space, an inlet and an outlet, the inlet. The containment space communicates with the launch port of the microwave generator, the outlet communicates with the containment space, and its outer peripheral edge surrounds the microwave window and adheres to the outer surface of the reaction chamber. ,
The focusing lens is arranged in the accommodation space, the focusing mechanism is arranged outside the microwave absorbing shell, and the moving means of the focusing mechanism slidably penetrates the microwave absorbing shell. The microwave emission module according to claim 2 .
前記支持手段と前記合焦機構がそれぞれ、前記集束レンズの相対する両端に設置されることを特徴とする請求項3に記載のマイクロ波発射モジュール。 The microwave emission module further comprises a support means, the support means having a fixing member and a slide member, the fixing member being fixed at a position corresponding to the installation position of the emission port, and the slide member. , Slidably connected to the fixing member and fixed to the focusing lens,
The microwave emission module according to claim 3 , wherein the supporting means and the focusing mechanism are installed at both ends of the focusing lens, respectively.
前記スライド部材は、ガイド棒であって、前記固定部材及び前記マイクロ波吸収シェルを滑動可能に貫通し、一端が前記収容空間内に収容されるように前記集束レンズに固定され、他端が前記マイクロ波吸収シェル外に露出されることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ波発射モジュール。 The fixing member is a linear bearing and is fixed on the microwave absorbing shell.
The slide member is a guide rod that slidably penetrates the fixing member and the microwave absorbing shell, one end of which is fixed to the focusing lens so as to be accommodated in the accommodation space, and the other end of which is fixed to the focusing lens. The microwave emitting module according to claim 4 , wherein the microwave is exposed to the outside of the microwave absorbing shell.
前記マイクロ波発生器は、直線偏波マイクロ波源をさらに含み、該直線偏波マイクロ波源は、前記導波管における、前記発射ポートの反対側の端部に接続されると共に、前記導波管に向かって直線偏波マイクロ波を発射し、
前記両誘電体板が、前記導波管内の直線偏波マイクロ波を、円偏波マイクロ波に変換し、前記発射ポートが、変換された円偏波マイクロ波を、前記ダイヤモンドホルダーに向けて発射することを特徴とする請求項6に記載のマイクロ波発射モジュール。 The number of the at least one long flat plate-shaped dielectric plate is two, and the two dielectric plates are installed so as to face each other.
The microwave generator further comprises a linearly polarized microwave source, which is connected to the opposite end of the emission port in the waveguide and into the waveguide. Emit a linearly polarized microwave toward
The two dielectric plates convert the linearly polarized microwaves in the waveguide into circularly polarized microwaves, and the emission port emits the converted circularly polarized microwaves toward the diamond holder. The microwave emission module according to claim 6 , wherein the microwave emission module is characterized in that.
前記反応チャンバーは、マイクロ波窓を含み、外部からのマイクロ波が該マイクロ波窓を通して該反応チャンバー内に発射され、 The reaction chamber includes a microwave window, and microwaves from the outside are emitted into the reaction chamber through the microwave window.
前記ダイヤモンドホルダーは、前記マイクロ波窓に面する側に集束領域を有し、 The diamond holder has a focusing region on the side facing the microwave window.
前記マイクロ波発射モジュールは、マイクロ波発生器と、集束レンズと、合焦機構とを含み、 The microwave emission module includes a microwave generator, a focusing lens, and a focusing mechanism.
前記マイクロ波発生器は、該マイクロ波発生器によって発生するマイクロ波を、前記ダイヤモンドホルダーに向けて発射する発射ポートを含み、 The microwave generator includes a firing port that emits microwaves generated by the microwave generator toward the diamond holder.
前記集束レンズは、前記ダイヤモンドホルダーと前記発射ポートとの間に位置し、前記マイクロ波発生器によって発生するマイクロ波を集束させ、 The focusing lens is located between the diamond holder and the firing port to focus the microwave generated by the microwave generator.
前記合焦機構は、前記集束レンズに連結されて、前記集束レンズと前記発射ポートとの間の離間距離を調節し、これで、前記マイクロ波発生器によって発生する円偏波マイクロ波を前記ダイヤモンドホルダーの集束領域に集束し、 The focusing mechanism is coupled to the focusing lens to adjust the distance between the focusing lens and the firing port, whereby the circularly polarized microwaves generated by the microwave generator are transferred to the diamond. Focus on the focus area of the holder and
さらに、前記合焦機構は、モーターと移動手段を含み、該移動手段は、該モーターに連結される回転部材と、一端が該回転部材に連結され、他端が前記集束レンズに固定される変位部材とを有し、該回転部材の回転につれ、該変位部材が、該回転部材に対して相対的に直線移動することを特徴とする合成ダイヤモンドの製造装置。 Further, the focusing mechanism includes a motor and a moving means, and the moving means includes a rotating member connected to the motor, and a displacement in which one end is connected to the rotating member and the other end is fixed to the focusing lens. An apparatus for producing synthetic diamond, which comprises a member, and the displacement member moves linearly relative to the rotating member as the rotating member rotates.
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