一种同轴结构微波等离子体镀膜设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种同轴结构微波等离子体镀膜设备，属于等离子体技术领域，包括有真空腔室，同轴微波源系统，所述同轴微波源系统通过馈入结构将特定频率和模式的能量馈入指定反应区域产生等离子体，并将工作气体沉积于所述空心圆柱衬底内测，完成材料的镀膜过程。本实用新型专利技术可根据实际空心圆柱衬底区域完成匹配，成膜效率高，成膜质量好。其采用同轴结构的特殊镀膜结构，可实现对铜、铁、铝、金、银等各种金属材料或复合金属材料空心圆柱体的内部镀膜，且该系统可针对实际的镀膜场景对内导体、玻璃管及密封系统灵活调节，可轻松满足各种生产需求。种生产需求。种生产需求。

A coaxial microwave plasma coating equipment

【技术实现步骤摘要】
一种同轴结构微波等离子体镀膜设备


[0001]本技术涉及一种表面镀膜技术，尤其涉及一种同轴结构微波等离子体镀膜技术。

技术介绍

[0002]二十世纪七十年代以来，伴随着传统行业的革新与新兴产业如新能源产业、航空航天、生命科学的蓬勃发展，对材料结构与性能的要求愈发严苛，薄膜技术得到飞速发展，薄膜材料的制备与性能优化成为当下研究热点之一。
[0003]化学气相沉积(CVD)法利用含有待制备薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质，在气态条件下发生化学反应形成固态物质沉积于衬底表面生成薄膜的方法。化学气相沉积技术主要包括热丝CVD法、直流热阴极等离子体CVD法、直流电弧等离子体喷射CVD法即微波等离子体CVD法。热丝CVD法装置相对简单，成本较低，容易实现大面积沉积，但制备的薄膜质量较低且沉积速率相对较慢。电极材料在沉积过程中对薄膜造成的污染是直流热阴极等离子体CVD法和直流电弧等离子体喷射CVD法需要克服的难点问题。微波等离子体CVD法为无极放电，可避免电极污染。高微波功率可产生高能量密度等离子体，获得相对高的原子浓度，广泛应用于高质量膜的制备中。目前，微波等离子体CVD镀膜装置可按照微波和等离子体的耦合方式可分为直接耦合式、天线耦合式和表面波耦合式，前两种耦合方式难以在大规模范围内均匀的分配微波能量，形成大范围均匀等离子体的难度大。同时，受限于目前微波等离子体CVD的特殊结构，针对结构类似于空心圆柱体的内部镀膜，如气体运输管道内部的保护涂层、液体运输管道内部的防腐蚀镀层等应用方面的微波等离子体CVD镀膜问题亟待解决。
[0004]有鉴于此，针对现有的问题予以探索和改进，提供一种同轴结构的微波等离子体沉积镀膜装置，旨在通过该技术，达到解决问题和提高应用价值的目的。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种同轴结构微波等离子体镀膜设备，克服现有技术的不足，以解决上述
技术介绍
中提出的目前微波等离子体CVD镀膜装置受限于其特殊结构，针对空心圆柱体的复杂结构内部镀膜难度大、镀膜不均匀的问题。本技术提供的一种同轴结构微波等离子镀膜设备可根据实际的镀膜场景对结构灵活调节，可满足各种尺寸的空心圆柱体内部镀膜的生产需求。
[0006]为实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种同轴结构微波等离子体镀膜设备，包括：微波电源、磁控管、环形器、矩形波导、模式转换器、同轴波导、内导体、排气口、进气口、空心圆柱衬底、压力控制装置、石英管、密封装置，真空腔室。所述空心圆柱衬底、石英管与密封装置组成真空腔室；所述进气口开设于密封装置的下端，且排气口开设于另一端的密封装置的上侧；所述压力控制装置安装于进气口的上端；所述石英管设于内导体的外侧，且放置于真空腔室内部与密封装置相连；所述同轴波导安装于密封装置的两侧，
通过内导体与模式转换器端部相连接；所述模式转换器的另一端口与矩形波导连接；所述环形器安置于矩形波导和磁控管之间；所述微波电源安装于磁控管的底部。
[0007]进一步的，所述空心圆柱衬底的内壁是镀膜的区域，铜、铁、铝、金、银等各种金属材料或复合金属材料皆可满足镀膜所需条件。所述空心圆柱衬底可被视为外导体与内导体形成同轴传输结构，形成大面积均匀等离子体。
[0008]进一步的，所述内导体和石英管的尺寸可根据实际空心圆柱衬底的尺寸和需求灵活调整。
[0009]进一步的，所述微波源的电磁波频率根据场景需求选定，可于0.915、2.45或2.45
‑
30GHz范围内调节。
[0010]进一步的，所述压力控制装置可实时监控真空腔室内部的压强，且可随时数字化调节真空腔室内部压力至所需压力，并保持稳定。
[0011]由于上述技术方案的应用，本技术与现有技术相比具有以下优点：
[0012]同轴结构的特殊镀膜结构可实现对铜、铁、铝、金、银等各种金属材料或复合金属材料空心圆柱体的内部镀膜，且该系统可针对实际的镀膜场景对内导体、玻璃管及密封系统灵活调节，可轻松满足各种生产需求；本同轴结构微波等离子体镀膜设备可形成大面积的均匀等离子体，成膜效率高，成膜质量好。
附图说明
[0013]图1为本技术的同轴结构微波等离子体镀膜设备的结构示意图。
具体实施方式
[0014]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本技术的一部分实施案例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。
[0015]根据本技术的一个实施例，提供一种同轴结构微波等离子体镀膜设备，如图1所示，主要包括微波电源1、磁控管2、环形器3、矩形波导4、模式转换器5、同轴波导6、内导体7、排气口8、进气口9、空心圆柱衬底10、压力控制装置11、石英管12、密封装置13。空心圆柱衬底10与密封装置13组成密闭容器；进气口9开设于密封装置13的下端，且排气口8开设于另一端密封装置13的上侧；压力控制装置11安装于进气口9的上端。石英管12设于内导体7的外侧，且放置于真空腔室14内部，并与密封装置13相连。同轴波导6安装于密封装置13的两侧，通过内导体7与模式转换器5端部相连接。模式转换器5的另一端口与矩形波导4连接。环形器3安置于矩形波导4和磁控管2之间。微波电源1安装于磁控管2的底部。
[0016]具体的，空心圆柱衬底10的内壁是镀膜的区域，铜、铁、铝、金、银等各种金属材料或复合金属材料皆可满足镀膜所需条件。且空心圆柱衬底10可被视为外导体与内导体7形成同轴传输结构，形成大面积均匀等离子体。
[0017]具体的，内导体7和石英管12的尺寸可根据实际空心圆柱衬底10的尺寸和需求灵活调整。
[0018]具体的，微波电源1的电磁波频率根据场景需求选定，可于0.915、2.45或2.45
‑
30GHz范围内调节。
[0019]具体的，压力控制装置11可实时监控真空腔室14内部压强，且可随时数字化调节真空腔室14内部压力至所需压力，并保持稳定。
[0020]具体实施步骤如下：
[0021]石英管12、密封装置13和空心圆柱衬底10共同组成真空腔室14，进气口9开设于密封装置13的下端，排气口8安装于另一端的密封装置13的上端。通过压力控制装置11调控内部压强至稳态，微波能量由微波电源1产生并经由磁控管2形成指定频率的微波，通过矩形波导4，模式转换器5及同轴波导6将指定频率的微波馈入至由内导体7和空心圆柱衬底10组成的同轴结构的真空腔室14中，激发工作气体形成等离子体，在空心圆柱衬底的内表面形成所需薄膜，完成成膜过程。矩形波导4和磁控管2之间设置环形器3以防止反射能量对设备造成损伤。
[0022]综上所述：本技术所述同轴微波源系统通过馈入结构将特定频率和模式的能量馈入指定反应区域产生等离子体，并将工作气体沉积于所述空心圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同轴结构微波等离子体镀膜设备，其特征在于：包括微波电源(1)、磁控管(2)、环形器(3)、矩形波导(4)、模式转换器(5)、同轴波导(6)、内导体(7)、排气口(8)、进气口(9)、空心圆柱衬底(10)、压力控制装置(11)、石英管(12)、密封装置(13)、真空腔室(14)；所述空心圆柱衬底(10)、石英管(12)与所述密封装置(13)组成真空腔室(14)；所述进气口(9)开设于密封装置(13)的下端，且排气口(8)开设于另一端的密封装置(13)的上侧；所述压力控制装置(11)安装于进气口(9)的上端；所述石英管(12)设于内导体(7)的外侧，且放置于真空腔室(14)内部，并与密封装置(13)相连；所述同轴波导(6)安装于密封装置(13)的两侧，通过内导体(7)与模式转换器(5)端部相连接；所述模式转换器(5)的另一端口与矩形波导(4)连接；所述环形器(3)安置于矩形波导(4)和磁控管(2)之间；所述微波电源(1)安装于磁控管(2)的底部。2.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫新宇，陈龙威，张文瑾，林启富，刘成周，江贻满，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：