[發明專利]一種氣體分流裝置和帶該裝置的等離子體加工設備

有效

• 申請號: 202111543600.9
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114214607B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 于淼;周峻羽;趙武;郭鑫;張凱;趙乾;曾柯華
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/52;C23C16/50;C23C16/02
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張建宏

本發明公開了一種氣體分流裝置和帶該裝置的等離子體加工設備，涉及設備加工制造領域，主要用于解決現有等離子表面處理工藝中氣體排出不均勻、氣體輸送、氣流量控制不穩定造成產品的外觀、形狀、質量產生瑕疵的問題。其主要結構包括：多個獨立的分流腔，分流腔進氣端設置一級流量控制閥，出氣端設置噴淋頭。本發明提供的一種氣體分流裝置和帶該裝置的等離子體加工設備，確保反應腔內的等離子體的能量、密度均勻，使得產品經處理后外觀質量均勻一致，保證了產品質量。

技術領域

本發明屬于設備加工制造領域，具體而言，涉及一種氣體分流裝置和帶該裝置的等離子體加工設備。

背景技術

真空等離子體發生裝置相比于大氣壓等離子體發生裝置有許多優點，如：產品效果更好、外界干擾小、分析實驗數據準確等。真空等離子體發生裝置激發頻率有三種：40KHz，13.56MHz和20MHz。

在目前的等離子體產生設備中，為了保證等離子體作用在被反應基底表面，在等離子體處理裝置反應腔的上部設置氣體噴淋頭裝置，反應氣體經過射頻激發形成等離子體，然后通過反應腔下部的靜電夾盤使等離子體作用在被處理的基底表面。

然而由于氣體的排出不均勻、氣體輸送、氣流量控制不穩定等原因，導致基底由于等離子體作用后，表面區域出現不同的能量、密度分布，表面沉積薄膜呈現出不同顏色的光圈，中心區域和邊緣區域差別明顯。這種處理不均勻的現象導致基底不同區域的性能不同，對產品的外觀、形貌、質量都有不良的影響。

為了解決該問題，現有的工藝條件提出了使用一種致密均勻空洞的金屬網進行分流控制等離子體噴出的均勻性，然而這種工藝存在諸多不可測量的因素。現有的技術提出了一種分流器，其可以將反應氣體進行多種形式的分流，然而卻不能保證整個腔體內部等離子體能量分布的均勻性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有氣體分流裝置的等離子體加工設備，以解決現有等離子表面處理工藝中氣體排出不均勻、氣體輸送、氣流量控制不穩定造成產品的外觀、形狀、質量產生瑕疵的問題。

為實現本發明目的，采用的技術方案為：一種氣體分流裝置，設置有多個獨立的分流腔，分流腔進氣端設置一級流量控制閥，出氣端設置噴淋頭。多個獨立分流腔，采用多區域氣體分流控制方法，保證每一區域的流量精確控制；一級流量控制閥控制流進各分流腔的氣體流速以及分流腔內的氣體密度，保證氣體的均勻性；氣體經噴淋頭流出，進一步讓氣體均勻分散。

進一步的，所述噴淋頭中部豎直設置分流板，分流板兩側設半球形凸起，噴淋頭進氣端設置二級流量控制閥，出氣端設置透網。分流板的設置，使等離子體完成二次分流；分流板兩側設置的半球形突起，使得低溫等離子體經過噴淋頭時可以得到一定的緩沖，在噴淋頭內部較分散的存在，避免等離子體進入反應腔的流速過快，觸及實驗臺或反應腔底部時會產生一定的回流，導致反應腔內等離子體分布不均；噴淋頭上設置的二級流量控制閥可以控制進入噴淋頭的氣體的流速，和一級流量控制閥共同作用，保證了最終進入到各噴淋頭中的氣體流速一致；透氣網進一步保證氣體流出時均勻分散。

進一步，所述分流腔包括上分流板、下分流板和噴淋頭，上、下分流板之間設置將中部空間分隔為多個獨立區域的分隔板；上分流板設置引流孔，引流孔上設置一級流量控制閥；下分流板上設置分流孔，噴淋頭設置在分流孔上，噴淋頭進氣端設置二級流量控制閥，出氣端設置透網。一級流量控制閥根據所對應的獨立區域設置不同數量，各獨立區域對應的一級流量閥聯動，保證進入各區域的氣體均勻等量；下分流板上的分流孔在分流板上均布設置，保證出氣端放出氣體的均勻性。

進一步的，上分流板和下分流板為相對應的圓形，隔板為與多個與分流板同心的圓環分隔板。本方案優選為圓形，但是不僅限為圓形，也可以是方形、三角形等，隔板可以根據板面形狀選用矩形陣列分布、環形陣列分布或均勻等分等方式；上、下分流板之間的空間被分隔板分隔為多個同心的環狀空間，引流孔和分流孔在各對應環狀空間均布，采用多圈層氣體分流控制方法，分圈層對氣體流量進行控制，更加精確易操作。