[发明专利]一种生产纯化单晶金刚石的方法

权利要求书

1.一种生产纯化单晶金刚石的方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤一、将人体头发粉碎后挤压成人体头发细棒，人体头发细棒的直径为0.5-1.5mm；

步骤二、人体头发细棒置于电弧阳极中，电弧阳极为中空形状；氢气从氢气瓶通入放置于金属腔室内的电弧阴极中；利用电弧放电将通入氢气变成氢等离子体，使人体头发细棒气化转变为气体混合物；

步骤三、将气体混合物中的氮氢化物、硫化物、水汽杂质气体去掉，得到体积纯度为99.999％的碳氢化合物气体；

步骤四、利用所述碳氢化合物气体和高纯氢气的混合气体为原料，采用微波等离子体化学气相沉积方法在天然金刚石衬底上同质外延生长金刚石，得到样品；所述的碳氢化合物气体、高纯氢气的体积配比为1：10-200；

步骤五、采用激光切割设备切除样品中的天然金刚石，首先驱动伺服电机(7)，带动丝杆(8)转动，丝杆(8)带动两块升降轨(12)相对运动，进而带动L型插板(17)插入插槽(16)中，然后将天然金刚石放置在限位块(15)支架，再次驱动伺服电机(7)，带动L型插板(17)和L型板(13)将天然金刚石固定；然后驱动气缸(4)，带动天然金刚石到达激光切割头(3)下方，并且可以驱动旋转电机(19)，带动小齿轮(20)转动，小齿轮(20)与大齿轮(22)啮合连接，进而带动大齿轮(22)转动，大齿轮(22)带动转盘(21)转动，转盘(21)带动滑轨(9)转动，进而带动天然金刚石转动，调节天然金刚石的位置，最后由激光切割头(3)进行切割，得到由人体头发为碳源制备的金刚石。

2.根据权利要求1所述的一种生产纯化单晶金刚石的方法,其特征在于，步骤二中利用电弧放电将通入氢气变成氢等离子体，使人体头发细棒气化转变为气体混合物的工艺条件为：氢气流量为450-600ml/min，气压7kPa-100kPa,电压范围为30-150V，放电电流为50-120A，电弧阳极与电弧阴极的距离为1-5mm，人体头发细棒被推进的速度为1-2mm/s。

3.根据权利要求1所述的一种生产纯化单晶金刚石的方法,其特征在于，所述激光切割设备包括切割箱(1)、输送机构(2)和激光切割头(3)，所述切割箱(1)为中空结构，所述切割箱(1)的内部固定安装有输送机构(2)，所述切割箱(1)的顶部内壁中心处固定安装有激光切割头(3)，所述输送机构(2)包括安装座(10)，所述安装座(10)顶部中心处开设有滑槽(5)，所述安装座(10)的一端固定安装有气缸(4)，所述气缸(4)的活塞杆延伸至滑槽(5)内与移动板(11)固定连接，所述移动板(11)的底部固定安装有旋转电机(19)，所述旋转电机(19)的输出轴贯穿移动板(11)与小齿轮(20)连接，所述小齿轮(20)与大齿轮(22)啮合连接，所述大齿轮(22)转动安装在移动板(11)的顶部，所述大齿轮(22)的顶部固定安装有转盘(21)，所述转盘(21)的顶部固定安装有滑轨(9)，所述滑轨(9)的一侧固定有伺服电机(7)，所述伺服电机(7)的输出轴与丝杆(8)连接，所述丝杆(8)延伸至滑轨(9)内，且与滑轨(9)的内壁一侧转动连接，所述丝杆(8)上设置有两段相反的螺纹，所述丝杆(8)对称安装有升降轨(12)，所述升降轨(12)与滑轨(9)滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种生产纯化单晶金刚石的方法,其特征在于，两个所述升降轨(12)的内侧分别滑动连接有L型插板(17)和L型板(13)，所述L型板(13)远离升降轨(12)水平部开设有插槽(16)，所述L型插板(17)与插槽(16)适配，所述L型插板(17)和L型板(13)的水平部的顶部均固定安装有两块限位块(15)。

5.根据权利要求4所述的一种生产纯化单晶金刚石的方法,其特征在于，所述L型插板(17)和L型板(13)的竖直部内侧均开设有凹槽(24)，所述凹槽(24)的内部均匀安装有弹簧(25)，所述弹簧(25)的另一端固定安装有挤压板(14)。

6.根据权利要求3所述的一种生产纯化单晶金刚石的方法,其特征在于，所述移动板(11)的一侧还对称安装有两个导向轮(23)，所述滑槽(5)的两侧对称安装有导轨(6)，所述导轨(6)与移动板(11)通过滑块滑动连接，两条所述导轨(6)的外侧均固定安装有导向侧板(18)，所述导向侧板(18)与导向轮(23)适配。