[實用新型]一種同軸結構微波等離子體鍍膜設備

有效

• 申請號: 202220152228.2
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN216891211U
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 衛新宇;陳龍威;張文瑾;林啟富;劉成周;江貽滿
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: C23C16/511
• 分類號: C23C16/511
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 江亞平

本實用新型公開了一種同軸結構微波等離子體鍍膜設備，屬于等離子體技術領域，包括有真空腔室，同軸微波源系統，所述同軸微波源系統通過饋入結構將特定頻率和模式的能量饋入指定反應區域產生等離子體，并將工作氣體沉積于所述空心圓柱襯底內測，完成材料的鍍膜過程。本實用新型可根據實際空心圓柱襯底區域完成匹配，成膜效率高，成膜質量好。其采用同軸結構的特殊鍍膜結構，可實現對銅、鐵、鋁、金、銀等各種金屬材料或復合金屬材料空心圓柱體的內部鍍膜，且該系統可針對實際的鍍膜場景對內導體、玻璃管及密封系統靈活調節，可輕松滿足各種生產需求。

技術領域

本實用新型涉及一種表面鍍膜技術，尤其涉及一種同軸結構微波等離子體鍍膜技術。

背景技術

二十世紀七十年代以來，伴隨著傳統行業的革新與新興產業如新能源產業、航空航天、生命科學的蓬勃發展，對材料結構與性能的要求愈發嚴苛，薄膜技術得到飛速發展，薄膜材料的制備與性能優化成為當下研究熱點之一。

化學氣相沉積(CVD)法利用含有待制備薄膜元素的一種或幾種氣相化合物或單質，在氣態條件下發生化學反應形成固態物質沉積于襯底表面生成薄膜的方法。化學氣相沉積技術主要包括熱絲CVD法、直流熱陰極等離子體CVD法、直流電弧等離子體噴射CVD法即微波等離子體CVD法。熱絲CVD法裝置相對簡單，成本較低，容易實現大面積沉積，但制備的薄膜質量較低且沉積速率相對較慢。電極材料在沉積過程中對薄膜造成的污染是直流熱陰極等離子體CVD法和直流電弧等離子體噴射CVD法需要克服的難點問題。微波等離子體CVD法為無極放電，可避免電極污染。高微波功率可產生高能量密度等離子體，獲得相對高的原子濃度，廣泛應用于高質量膜的制備中。目前，微波等離子體CVD鍍膜裝置可按照微波和等離子體的耦合方式可分為直接耦合式、天線耦合式和表面波耦合式，前兩種耦合方式難以在大規模范圍內均勻的分配微波能量，形成大范圍均勻等離子體的難度大。同時，受限于目前微波等離子體CVD的特殊結構，針對結構類似于空心圓柱體的內部鍍膜，如氣體運輸管道內部的保護涂層、液體運輸管道內部的防腐蝕鍍層等應用方面的微波等離子體CVD鍍膜問題亟待解決。

有鑒于此，針對現有的問題予以探索和改進，提供一種同軸結構的微波等離子體沉積鍍膜裝置，旨在通過該技術，達到解決問題和提高應用價值的目的。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種同軸結構微波等離子體鍍膜設備，克服現有技術的不足，以解決上述背景技術中提出的目前微波等離子體CVD鍍膜裝置受限于其特殊結構，針對空心圓柱體的復雜結構內部鍍膜難度大、鍍膜不均勻的問題。本實用新型提供的一種同軸結構微波等離子鍍膜設備可根據實際的鍍膜場景對結構靈活調節，可滿足各種尺寸的空心圓柱體內部鍍膜的生產需求。

為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：一種同軸結構微波等離子體鍍膜設備，包括：微波電源、磁控管、環形器、矩形波導、模式轉換器、同軸波導、內導體、排氣口、進氣口、空心圓柱襯底、壓力控制裝置、石英管、密封裝置，真空腔室。所述空心圓柱襯底、石英管與密封裝置組成真空腔室；所述進氣口開設于密封裝置的下端，且排氣口開設于另一端的密封裝置的上側；所述壓力控制裝置安裝于進氣口的上端；所述石英管設于內導體的外側，且放置于真空腔室內部與密封裝置相連；所述同軸波導安裝于密封裝置的兩側，通過內導體與模式轉換器端部相連接；所述模式轉換器的另一端口與矩形波導連接；所述環形器安置于矩形波導和磁控管之間；所述微波電源安裝于磁控管的底部。

進一步的，所述空心圓柱襯底的內壁是鍍膜的區域，銅、鐵、鋁、金、銀等各種金屬材料或復合金屬材料皆可滿足鍍膜所需條件。所述空心圓柱襯底可被視為外導體與內導體形成同軸傳輸結構，形成大面積均勻等離子體。

進一步的，所述內導體和石英管的尺寸可根據實際空心圓柱襯底的尺寸和需求靈活調整。

進一步的，所述微波源的電磁波頻率根據場景需求選定，可于0.915、2.45或2.45-30GHz范圍內調節。