[實(shí)用新型]一種加工硅基材料的大氣感應(yīng)耦合等離子體發(fā)生器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721819355.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN208273331U
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余德平;吳杰;段亞洲;邱吉爾;姚進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): H05H1/30
• 分類號(hào): H05H1/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型公開了一種加工硅基材料的大氣感應(yīng)耦合等離子體(ICP)發(fā)生器，主要由分體式炬管、炬管安裝座、彈簧夾頭、單匝線圈、端蓋板、噴嘴和底板組成；所述分體式炬管由相互獨(dú)立的外管、一體式中管、內(nèi)管以及固定裝置組成，所述單匝線圈由環(huán)形碟片、電流引入座和電流引出座三部分組成；所述端蓋板通過多個(gè)緊固螺釘和底板進(jìn)行連接；所述噴嘴由噴嘴外體和噴嘴內(nèi)體兩部分組成，通過多個(gè)緊固螺釘和端蓋板連接。所述固定裝置包括外管夾套、內(nèi)管蓋板、炬管安裝座、彈簧夾頭。本實(shí)用新型具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：1.采用與炬管同軸布置的單匝線圈可加工表面質(zhì)量；2.降低炬管的替換和維修成本；3.提升炬管同軸度；4.實(shí)現(xiàn)加工分辨率可調(diào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型公開了一種加工硅基材料的大氣感應(yīng)耦合等離子體發(fā)生器，屬于等離子體加工設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，輕量化的硅基超精密零件在航空航天，天文觀測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)于硅基材料加工表面質(zhì)量要求也越來越高，如表面粗糙度達(dá)到納米級(jí)，加工表面無變質(zhì)層和亞表面損傷等要求。

為了達(dá)到上述要求，以等離子體激發(fā)如CF4一類的含氟氣體產(chǎn)生活性反應(yīng)粒子的大氣感應(yīng)耦合等離子體（ICP）加工方法被提出。大氣感應(yīng)耦合等離子體加工技術(shù)依靠活性反應(yīng)粒子與硅基材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氣相產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)硅基材料的去除加工。由于該種去除反應(yīng)為原子級(jí)，可達(dá)到極高的表面質(zhì)量；并且該種加工技術(shù)屬于非接觸式化學(xué)加工，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械接觸力導(dǎo)致的加工表面變質(zhì)層和亞表面損傷，所以得到了國(guó)內(nèi)外科研工作者的極大關(guān)注。

但是現(xiàn)有的用于加工硅基材料的ICP發(fā)生器均采用標(biāo)準(zhǔn)螺旋線圈作為高頻磁場(chǎng)的產(chǎn)生裝置，等離子體溫度的分布往往取決于螺旋線圈的形狀，最終導(dǎo)致非均勻加熱，使炬管內(nèi)的等離子形狀傾斜向上，形成的等離子體射流并不穩(wěn)定，加工表面質(zhì)量并不能達(dá)到理想目標(biāo)；此外，現(xiàn)有的ICP發(fā)生器大都采用一體式的三層同軸石英管，在使用過程中，由于感應(yīng)線圈高頻磁場(chǎng)的磁泵效應(yīng)導(dǎo)致活性反應(yīng)粒子回流，使內(nèi)部的石英管容易被活性反應(yīng)粒子刻蝕縮短，而相對(duì)而言，外層管和中間管發(fā)生損壞的幾率較低。當(dāng)內(nèi)部管發(fā)生損壞時(shí)，無法替換新的內(nèi)部管，只能整根炬管替換，從而使得ICP發(fā)生器炬管的替換和維修成本過高。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述問題，本實(shí)用新型公開了一種加工硅基材料的大氣感應(yīng)耦合等離子體發(fā)生器，采用平行布置的單匝線圈，設(shè)定參數(shù)不變的條件下可長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生去除函數(shù)直徑不變的等離子體射流，提升硅基材料的加工表面質(zhì)量；采用分體式的炬管結(jié)構(gòu)，有效降低等離子炬管的替換和維修成本。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下所述。

一種加工硅基材料的大氣感應(yīng)耦合等離子體發(fā)生器，主要由分體式炬管、單匝線圈、端蓋板、噴嘴和底板組成，所述分體式炬管由相互獨(dú)立的外管、一體式中管、內(nèi)管以及固定裝置組成，所述單匝線圈由環(huán)形碟片、電流引入座和電流引出座三部分組成；所述端蓋板通過多個(gè)緊固螺釘和底板進(jìn)行連接；所述噴嘴由噴嘴外體和噴嘴內(nèi)體兩部分組成，通過多個(gè)緊固螺釘和端蓋板連接。

所述固定裝置包括外管夾套、內(nèi)管蓋板、炬管安裝座、彈簧夾頭，外管夾套大直徑圓柱部分端面設(shè)有均布沉頭孔，小直徑圓柱部分端面設(shè)有螺紋孔，一體式中管設(shè)有與上述螺紋孔配合的均布通孔；內(nèi)管蓋板端面設(shè)有與上述通孔匹配的均布沉頭孔；炬管安裝座中部設(shè)有一斜度為8°圓錐孔，端面有多個(gè)均布在外側(cè)和均布在內(nèi)側(cè)的螺紋孔，均布在外側(cè)的螺紋孔用于和上述外管夾套中的沉頭孔配合，炬管安裝座下部設(shè)有第一安裝孔，用于安裝緊固螺釘與底板進(jìn)行連接，依靠多個(gè)緊固螺釘可將炬管安裝座、外管夾套、一體式中管、內(nèi)管蓋板四部分連為一體，再由炬管安裝座下部的第一安裝孔與底板連接。