[发明专利]一种用于沉积制备金刚石的反应器

权利要求书

1.一种用于沉积制备金刚石的反应器，主要包括石英玻璃毛细管(1)、钨毛细管(2)、冷却气出口(3)、钼制柱面体(4)、电极(6)、热耦(7)、冷却水进口(8)、环形冷却气管(9)、冷却水管(10)、冷却水出口(11)、反应器腔体(12)、冷却气进口(13)、氢气进口(14)、喷嘴(15)，工作时，所述反应器以及衬底(5)均位于一个真空腔内；

所述石英玻璃毛细管(1)套在所述钨毛细管(2)外，所述石英玻璃毛细管(1)的一端连接所述钼制柱面体(4)的一端且相互之间电绝缘、另一端封闭且所述钨毛细管(2)从其中间透过，所述石英玻璃毛细管(1)具有连通的所述氢气进口(14)，所述氢气进口(14)位于所述反应器腔体(12)之外；所述石英玻璃毛细管(1)内壁与所述钨毛细管(2)外壁之间的空间为用于通纯氢气的通道，所述石英玻璃毛细管(1)的外围依次具有所述反应器腔体(12)、环形冷却气管(9)、冷却水管(10)，所述反应器腔体(12)的外侧面与所述环形冷却气管(9)的内侧面接触，所述环形冷却气管(9)的外侧面与所述冷却水管(10)的内侧面接触，所述环形冷却气管(9)及所述冷却水管(10)均是作为流体通道的横截面为环形的管，所述环形冷却气管(9)具有所述冷却气进口(13)、冷却气出口(3)，所述环形冷却气管(9)中通有用于热隔离的纯氩气且流量不超过700sccm，所述冷却水管(10)具有所述冷却水进口(8)、冷却水出口(11)，所述冷却水管(10)中通冷却水；所述喷嘴(15)由金属钼制成且位于所述钼制柱面体(4)出口处，所述钼制柱面体(4)处具有所述电极(6)、热耦(7)，所述衬底(5)位于所述钼制柱面体(4)的出口外侧；

其特征是：所述钨毛细管(2)一端无接触地通入所述钼制柱面体(4)、另一端位于所述反应器腔体(12)之外，所述钼制柱面体(4)是加热器又是主要活化剂，所述电极(6)由金属钼制成且分别电连接于所述钼制柱面体(4)两端，外接电源通过所述电极(6)对所述钼制柱面体(4)加电流，能够使所述钼制柱面体(4)加热至2200K以上，所述钼制柱面体(4)与所述反应器腔体(12)之间绝缘；所述热耦(7)由钨-铼材料制成，用以测量所述钼制柱面体(4)的温度，通过调节所述环形冷却气管(9)中的氩气流速并使其保持在恒定值，就能够使得所述热耦(7)尖端测温区域的温度仅与所述钼制柱面体(4)的温度相关，能够为所述钼制柱面体(4)准确测温。

2.根据权利要求1所述的一种用于沉积制备金刚石的反应器，其特征是：所述石英玻璃毛细管(1)外径1.5毫米、内径1.2毫米，所述钨毛细管(2)由40微米厚的钨箔制成且外径0.5毫米、长度60毫米，所述钼制柱面体(4)长度5毫米。

3.根据权利要求1所述的一种用于沉积制备金刚石的反应器，其特征是：所述环形冷却气管(9)内径5毫米、外径15毫米、长度70毫米，所述反应器腔体(12)内表面抛光成镜面以降低其黑度。

4.根据权利要求1所述的一种用于沉积制备金刚石的反应器，其特征是：所述喷嘴(15)为汇聚式喷嘴。

5.根据权利要求1所述的一种用于沉积制备金刚石的反应器，其特征是：所述喷嘴(15)为发散式喷嘴。