[发明专利]一种MPCVD合成设备微波反射调节装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种适用于MPCVD合成设备的自动化微波反射调节装置，包括微波电源、微波发生装置、微波传输导向器件、反射微波测量吸收器件、中段调节器件、模式转换器、末段调节器件，以及控制中心。所述微波发生装置与微波电源相连，接受微波电源的输出功率控制，微波电源、反射微波测量吸收器件、中段调节器件、末段调节器件和微波电源连接控制中心，并接收控制中心的控制指令，模式转换器用于调节微波传输的方向。克服了现有技术无法及时恰当调节，需要实验人员进行手动调整，不能有效保障磁控管的寿命，不能保证微波的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)合成设备自动化调节装置及控制方法，属于化学气相沉积设备领域。

背景技术

MPCVD法不仅可以用于合成金刚石，还适用于很多其他材料的制备，MPCVD法合成设备的微波系统中磁控管是产生微波的重要器件，其微波输出的稳定性直接影响金刚石产品的性能和批次稳定性，同时金刚石合成过程中合成温度对于合成金刚石质量具有极的关系，而微波源输出功率的大小是决定合成温度的关键参数，合成过程中将微波反射功率降低甚至调节至零是微波传输系统的核心功能，而现有技术中一般采用人工调节的方式，但是人工调节存在误操作的可能，同时也存在操作不及时的情况，导致微波不稳，从而导致等离子体不稳定。

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法是目前国际上被用于高品质金刚石膜制备的首选方法。为了提高金刚石膜的沉积速率、质量以及适当大的沉积面积，目前许多发达国家都在发展高功率MPCVD技术并开发出了多种高功率MPCVD设备，但是高功率MPCVD设备中微波发生装置内的磁控管部件非常脆弱，在金刚石合成过程特别是在反应前后微波功率升降过程中都可能出现因反射微波功率过高而损毁磁控管的情况。现有技术中并无有效的手段避免微波功率过高导致的磁控管损毁或者寿命降低的技术问题。同时，反射微波功率过高对于制备稳定的等离子体十分不利，影响产品的质量。

发明内容

本发明主要解决当前MPCVD金刚石合成设备工作过程中微波反射功率无法及时恰当调节，需要实验人员进行手动调整，不能有效保障磁控管的寿命，不能保证微波的稳定性的问题。采用本发明的技术手段可以有效提高设备的能量利用率、稳定性，提高生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种技术方案如下：

一种MPCVD合成设备的自动化微波反射调节装置，包括微波电源、微波发生装置、微波传输导向器件、反射微波测量吸收器件、中段调节器件、模式转换器、末段调节器件，以及控制中心。所述微波发生装置与微波电源相连，接受微波电源的输出功率控制，微波电源、反射微波测量吸收器件、中段调节器件、末段调节器件和微波电源连接控制中心，并接收控制中心的控制指令。模式转换器用于调节微波传输的方向。

微波电源用于可控的向微波发生装置供电。可选的微波电源包括线性电源和开关电源的一种，也可为其他为微波发生装置供电的装置。

微波发生装置为产生微波的装置。可选的微波发生装置包括磁控管。

微波发生装置、微波传输导向器件、中段调节器件、模式转换器、末段调节器件依次连接，反射微波测量吸收器件与微波传输导向器件连接。所述的连接包括直接或间接连接，直接连接指的是各个部件之间直接连接，间接连接是指各个部件之间还包括其他部件，比如波导传输器件。

所述的波导传输器件用于传输微波，如波导管。

微波传输导向器件用于控制微波传输的传输方向，使得反射微波不会直接传输至微波发生装置。沿微波发生装置出口方向传输的微波沿直线传播，反向传输的微波不能直接传回微波发生装置，其能量将被导入反射微波吸收测量器件进行吸收，仅少量或没有微波能量最终传回微波发生装置。例如可使从其端口1到端口2，端口2到端口3，端口3到端口1是导通的，但端口2到端口1，端口3到端口2，端口1到端口3隔离。

进一步地，所述微波传输导向器为环形器。