[實用新型]熱絲恒張力懸掛裝置

無效

• 申請號: 200720086710.6
• 申請日: 2007-08-28
• 公開（公告）號: CN201102987Y
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 王傳新;汪建華
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本實用新型涉及制備金剛石膜的熱絲CVD裝置中的一種熱絲恒張力懸掛裝置。

背景技術

金剛石具有極佳的力、熱、光、電、聲學性能，具有及其廣泛的應用前景。天然金剛石以及采用高溫高壓法合成的金剛石為顆粒狀形態，限制了金剛石的應用范圍，采用化學氣相沉積(CVD)法制備的金剛石膜為膜狀形態，極大拓展了其應用范圍。熱絲CVD法制備金剛石膜，采用氫氣和含碳的氣體或液體為原料，通過熱裂解來制備金剛石，具有成本低、生長速度較快，并且裝置容易放大等優點，是目前普遍采用的一種制備金剛石膜的裝置。采用熱絲CVD法制備金剛石膜，需在電極上裝配數根熱絲，熱絲通常采用高熔點的、能和碳形成碳化物的金屬(如W、Ta等)，直徑一般不超過0.6mm。熱絲從室溫加熱到工作溫度(通常為2000～2500℃)時會伸長，并且在高溫熱絲和碳發生反應而碳化，在碳化過程中會因滲碳而伸長20％左右，此外熱絲在高溫工作時，因張力而產生蠕變也會導致熱絲伸長，由于生長厚膜時熱絲工作時間長達幾百個小時，因此，高溫蠕變也是必須考慮的重要因數。熱絲伸長會使熱絲下墜，改變熱絲與基體之間的距離，一方面會使基片溫度升高，偏離最佳的金剛石膜生長條件，影響沉積的金剛石膜的質量，另一方面，熱絲下墜是不均勻下墜，使熱絲與基片的距離不再是常數，導致沉積的金剛石膜厚度不均勻。現普遍采用的防止熱絲下墜的方法主要有兩種，一種是采用螺線管狀熱絲，利用拉伸螺線管產生的張力來補償熱絲在工作中產生的伸長，但是，這種方法因螺線管本身因下墜而彎曲，只能沉積小面積的金剛石膜；另一種方法是采用直熱絲，通過對熱絲施加一張力使熱絲平直，這樣就能制備大面積的金剛石膜。這是目前普遍采用的一種方法。現在對熱絲施加張力都是采用高溫彈簧或彈片，只不過施加方式有所不同，如美國專利No.4953499，No.4958592，No.5833753，No.4970986以及中國專利ZL98205844.6等。由于彈簧提供的張力為變力，服從胡克定律，在工作過程中隨著熱絲伸長，彈簧縮短，提供的張力會下降；此外，彈簧在高溫環境下工作(一般環境溫度幾百度)，會使彈簧退火，使倔強系數變小，一方面使彈力變小，另一方面影響彈簧使用壽命。因此，高溫彈簧有著明顯的缺點。此外，由于熱絲碳化后，抗拉強度大幅降低，施加在熱絲上的張力有限，施加張力太大熱絲會被拉斷，但如果施加張力太小，就不能補償因高溫蠕變而導致的伸長，就不能保證熱絲始終處于平直狀態，從而影響沉積的金剛石膜均勻性，因此，使用高溫彈簧時，每次都必須仔細調整彈簧的彈力，比較麻煩。另外，現有熱絲懸掛系統，結構都比較復雜。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、易裝配、工作時可使熱絲一直處于平直狀態的熱絲恒張力懸掛裝置。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是：熱絲恒張力懸掛裝置，其特征在于它包括第一電極1、第二電極2、鉤狀電極引線4、活塞式可移動電極組件5、金屬導線6、導電金屬桿7、陶瓷絕緣體8、滑輪組9、第一電極金屬引線10、砝碼11、第一電極支撐架12、滑輪組支撐架14、第二電極金屬引線15、第二電極支撐架16，第一電極支撐架12的上端與第一電極1固定連接，第一電極金屬引線10與第一電極1固定連接；第二電極支撐架16的上端與第二電極2固定連接，第二電極2上至少設有二個圓管通孔，活塞式可移動電極組件5由圓柱狀電極體和第一圓管組成，圓柱狀電極體插入第一圓管內，第一圓管插卡在圓管通孔內，圓柱狀電極體的左端與鉤狀電極引線4固定連接，圓柱狀電極體的右端與金屬導線6的左端固定連接，金屬導線6的右端與導電金屬桿7固定連接，第二電極金屬引線15與導電金屬桿7固定連接；第一電極1位于第二電極2的左側，滑輪組9位于第二電極2的右側，滑輪組9與滑輪組支撐架14的上端固定連接；第一牽引線17的一端與導電金屬桿7固定連接，第一牽引線17的另一端與陶瓷絕緣體8固定連接，第二牽引線18的左端與陶瓷絕緣體8固定連接，第二牽引線18的右端經過滑輪組9后與砝碼11固定連接；第一電極支撐架12的下端、第二電極支撐架16的下端、滑輪組支撐架14的下端分別與真空腔體底部13電絕緣固定連接；使用時，熱絲3的右端與鉤狀電極引線4固定連接，熱絲3的左端與第一電極1固定連接。

所述的滑輪組9由圓棒和第二圓管組成，第二圓管長度小于圓棒長度，圓棒穿過第二圓管，兩個滑輪組支撐架14的上端分別與露于第二圓管外的圓棒的兩端部固定連接。

本實用新型采用重力取代傳統的彈力給熱絲提供張力，保證熱絲上的張力在熱絲工作過程中始終保持恒定，時時補償熱絲因高溫蠕變導致的熱絲伸長，使熱絲一直保持平直狀態。采用上述結構，其結構簡單、易裝配。

附圖說明