[发明专利]一种实验室用感应等离子处理设备的设计

说明书

技术领域

本发明专利是关于一种实验室用通过高频感应等离子快速处理工件设备的设计。 

背景技术

近年来，等离子体技术在医药学、材料科学、环境科学、生物学、轻工纺织、冶金化工等领域的应用十分活跃，现代工业和科技的迅猛发展对材料性能的要求越来越高，为满足现代工业和科技的要求，等离子体材料表面改性的设备和工艺需不断进步。 

现有实验室研究等离子体表面改性技术皆属低真空下的气体放电技术，基本粒子必须在低气压条件及一定电压下才能取得满足化学反应所需要的能量，为此需要有真空系统和具有严格的真空罩反应器，一般反应室采用真空炉，炉膛较大，抽真空所需时间较长且须用高精密真空设备保证真空度，使用成本高，无论维修设备还是安装工件都十分不便，增加了操作人员的劳动强度；其次，真空炉的热惯性大，升降温缓慢，很难实现精确测温；然后，通入的反应气体较多，反应时间长，浪费现象严重；最后，等离子处理过程中很难清晰的观察气体与工件的反应过程。 

发明内容

针对现有不足，本发明所要解决的问题是，提供一种可精确测温、结构简单、易于加工和拆装、气密性好、几乎全方位可视的、节约材料、无污染、高效快速适于实验室用的等离子处理设备。 

为解决上述问题，本发明所采取的方案是，一种实验室用感应等离子处理设备的设计，由陶瓷支架、感应器、O型橡胶密封圈、圆形底座以及侧面带进气孔的大小头敞开式石英管组成，其特征是，所述设备可从上方小头抽真空且侧面带进气孔的大小头敞开式石英管作为反应室，该石英管内置于圆形底座和感应器内，操作方便，适用于实验室使用。 

上述实验室用感应等离子处理设备，其石英管为大小头敞开式、侧面带进气孔、可从小头抽真空，作为反应室置于圆形底座和感应器的内部。 

上述实验室用感应等离子处理设备，其石英管的侧面进气孔与小头出气孔内径为5～6mm。 

上述实验室用感应等离子处理设备，其石英管与圆形底座接触处使用O型橡胶密封圈密封。 

上述实验室用感应等离子处理设备，其侧面带进气孔的大小头敞开式石英管内真空度为1.5～3kPa。 

上述实验室用感应等离子处理设备，其圆形底座上表面与石英管进气孔距离为15～20mm。 

上述实验室用感应等离子处理设备，其O型橡胶密封圈在圆形底座与石英管间为过盈配合。 

上述实验室用感应等离子处理设备，其感应器由铜质空心管弯制成3～4匝，内径为300～500mm。 

上述实验室用感应等离子处理设备，其感应器的震荡频率为2.5～5MHz。 

上述实验室用感应等离子处理设备，其陶瓷支架顶部高出感应器底部5～10mm。 

本发明的实验室用感应等离子处理设备，采用侧面带进气孔的大小头敞开式石英管作为反应室，能够便捷的控制进气和出气，保证反应室内的压强，方便安放工件，结构简单、易于加工和拆装，能够精确测温，可随时观察反应室内各个部位的反应情况。 

O型橡胶密封圈在圆形底座与石英管间为过盈配合，能够保证反应室石英管内的真空度。 

感应器的震荡频率为2.5～5MH，能够使气体电离，从而放电形成等离子体。 

陶瓷支架顶部高出感应器底部5～10mm，能够保证放置在陶瓷支架上的工件置于处于感应加热区。 

附图说明

出气孔1、石英管2、高频感应器3、陶瓷支架4、O型橡胶密封圈5、圆形底座6、进气孔7具体实施方式 

实施例1:不锈钢表面等离子沉积类金刚石膜 

材料及工艺条件如下： 

基底材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢片； 

沉积温度介于800～1100℃； 

沉积时间为30min； 

反应室中混合气体气压为1.5kPa； 

反应气源为H₂和CH₄混合气体，其流量比为80:5（sccm，标况立方厘米/每分）。 

金刚石膜沉积的过程： 

用1000目金相砂纸对基底进行摩擦处理，然后将基底放入含丙酮的溶液中超声波处理10min。表面预处理后的基底直接放入反应室内。基底表面预处理一方面使其表面有微小的划痕，增大了基底的表面能，另一方面去除了其表面油污，有利于类金刚石膜的沉积和形核。