一種微波等離子體粉體處理裝置的制作方法

本發明涉及一種微波等離子體粉體處理裝置。

背景技術：

金剛石、石墨烯、立方氮化硼等粉體(包括微粉和納米粉)的表面凈化、氫化、功能化對其應用極為重要。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種用石英管式微波等離子體源，增添放置處理粉體的石英制成的旋轉鼓杯，構成一種微波等離子體粉體處理裝置，用這種裝置，將納米級或微米級的金剛石粉體、石墨烯粉體、立方氮化硼粉體或其他無機物粉體放置入旋轉鼓杯，在管式微波等離子體源的高密度等離子體區域進行表面刻蝕、凈化、接枝、沉積等功能化處理的微波等離子體粉體處理裝置。

本發明是通過以下技術方案來實現的：一種微波等離子體粉體處理裝置，包括安裝于角度調節架上的裝置體，所述裝置體包括管式微波等離子體源，管式微波等離子體源由石英、陶瓷或耐熱玻璃介質制成的介質管，該介質管穿過微波矩形波導的H面；

矩形波導的一端連接微波源，其另一端連接可調節短路板，穿過微波矩形波導的H面的介質管的上下兩端由水冷金屬法蘭和O形膠圈密封形成真空室，介質管穿出矩形波導管的部分用帶觀察網孔的金屬管或金屬網卷成的管包圍，其一端與水冷金屬法蘭相連接，另一端與矩形波導的H面相連接；

反應室上端有進氣接口，與氣路系統相連接，反應室下端連接一個金屬腔體，金屬腔體的一個側向與真空規管連接，通過真空計檢測工作氣壓，金屬腔體的另一側向連接旋風分離器、粉體過濾器、粗調節流閥和細調節流閥、放氣閥，然后接真空泵用的截斷放氣閥、真空管路,最后接真空泵；

金屬腔體的下端有KF快卸法蘭接口，通過KF快卸法蘭卡箍，將旋轉鼓杯裝入反應室。

作為優選的技術方案，所述旋轉鼓杯由石英、陶瓷或耐熱玻璃介質制成杯狀容器，并將杯腳裝入真空動密封旋轉軸上，動密封軸承安裝在KF快卸法蘭上。

作為優選的技術方案，所述旋轉鼓杯裝入反應室后，旋轉鼓杯的真空動密封旋轉軸與介質管中心軸一致，旋轉軸由電動機通過齒輪或帶、鏈傳動，使裝入的旋轉鼓杯隨之轉動。

作為優選的技術方案，所述真空動密封旋轉軸包括一根旋轉軸，旋轉軸外部安裝密封軸承座，旋轉軸的尾端安裝鎖緊螺母與止動墊圈，其伸出鎖緊螺母與止動墊圈還開設有一平鍵，旋轉軸與密封軸承座之間還安裝有球軸承、J型密封圈、J型密封圈與密封圈壓套。

作為優選的技術方案，所述氣路系統包括氣體鋼瓶及氣體、流量控制器、截止閥以及輸氣管道。

作為優選的技術方案，所述旋轉軸與水平面之間的夾角為30°至60°之間。

作為優選的技術方案，所述管式微波等離子體源外部還設置有冷卻系統，所述冷卻系統為冷卻水槽。

作為優選的技術方案，所述角度調節支架安裝于一個底座上，底座包括第一調節板與第二調節板，角度調節支架的底部通過轉軸連接第二調節板，角度調節支架的頂部通過鎖緊螺絲安裝于第一調節板上縱向開設的一個以上的角度調節孔中。

本發明的有益效果是：本發明用石英管式微波等離子體源，增添放置處理粉體的石英制成的旋轉鼓杯，構成一種微波等離子體粉體處理裝置，用這種裝置，將納米級或微米級的金剛石粉體、石墨烯粉體、立方氮化硼粉體或其他無機物粉體放置入旋轉鼓杯，在管式微波等離子體源的高密度等離子體區域進行表面刻蝕、凈化、接枝、沉積等功能化處理。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為管式微波等離子體源和旋轉杯的結構示意圖；

圖2為真空動密封旋轉軸的結構示意圖；

圖3為本發明的整體結構示意圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

如圖1所示，包括安裝于角度調節架上的裝置體，所述裝置體包括管式微波等離子體源1，管式微波等離子體源1由石英、陶瓷或耐熱玻璃介質制成的介質管，該介質管穿過微波矩形波導的H面；

矩形波導的一端連接微波源2(頻率為2450MHz或915MHz，包括微波發生器，阻抗匹配器，有需要時尚可加入環行器與水負載及定向耦合器等)，其另一端連接可調節短路板3，可調節短路板3至適當位置時高密度等離子體區域(等離子體球)會出現在介質管的中心區，當工作參數(包括氣體種類、工作氣壓、氣體流量、微波功率等)的改變不會引起微波阻抗的顯著變化時，可用固定位置短路板。

穿過微波矩形波導的H面的介質管的上下兩端由水冷金屬法蘭和O形膠圈密封形成真空室，介質管穿出矩形波導管的部分用帶觀察網孔的金屬管或金屬網卷成的管包圍，其一端與水冷金屬法蘭相連接，另一端與矩形波導的H面相連接，以防止工作時的微波泄漏導致對人體及環境的損害。

反應室上端有進氣接口，與氣路系統17相連接，反應室下端連接一個金屬腔體，金屬腔體的一個側向與真空規管4連接，通過真空計檢測工作氣壓，金屬腔體的另一側向連接旋風分離器5、粉體過濾器6、粗調節流閥7和細調節流閥8、放氣閥9，然后接真空泵10用的截斷放氣閥11、真空管路,最后接真空泵10，通過真空泵氣體排出口將裝置中抽出的無害氣體用排氣管道排出戶外，或將有害氣體排到廢氣處理器進行無害化處理。金屬腔體的下端有KF快卸法蘭接口；

金屬腔體的下端有KF快卸法蘭接口，通過KF快卸法蘭卡箍12，將旋轉鼓杯裝入反應室。

本實施例中，旋轉鼓杯15由石英、陶瓷或耐熱玻璃介質制成杯狀容器，并將杯腳裝入真空動密封旋轉軸13上，動密封軸承安裝在KF快卸法蘭上。

旋轉鼓杯15裝入反應室后，旋轉鼓杯15的真空動密封旋轉軸與介質管中心軸一致，旋轉軸由電動機28通過齒輪14或帶、鏈傳動，使裝入的旋轉鼓杯隨之轉動。

如圖2所示，真空動密封旋轉軸包括一根旋轉軸18，旋轉軸18外部安裝密封軸承座19，旋轉軸18的尾端安裝鎖緊螺母與止動墊圈20，其伸出鎖緊螺母與止動墊圈還開設有一平鍵21，旋轉軸與密封軸承座之間還安裝有球軸承22、J型密封圈23、J型密封圈與密封圈壓套24。

本實施例中，管式微波等離子體源外部還設置有冷卻系統，所述冷卻系統為冷卻水槽16。

如圖3所示，角度調節支架25安裝于一個底座上，底座包括第一調節板26與第二調節板27，角度調節支架的底部通過轉軸連接第二調節板，角度調節支架的頂部通過鎖緊螺絲安裝于第一調節板上縱向開設的一個以上的角度調節孔29中，使裝置的旋轉軸(介質管和放置粉體旋轉鼓杯的軸)與水平面有一個角度，通常在30°至60°之間，可由調節機構調節固定，并不需要變動真空系統的位置。

當粉體裝入旋轉鼓杯后，再將旋轉鼓杯裝入反應室，擰緊KF快卸法蘭卡箍形成真空連接；

開動真空泵，由調節閥控制抽氣速率防止旋轉鼓杯內的粉體隨抽氣氣流飛揚。抽至本底真空后輸入工作氣體和參與反應的反應氣體(這里統稱工作氣體)。當有特殊需要時可能要使用液相單體，這時需要用載氣(通常使用Ar氣)在加熱的液相單體中通過，將單體分子送入反應室。開動轉動電機，通過齒輪或帶、鏈傳動，使旋轉鼓杯轉動，這時啟動微波源，在反應室中激發出微波等離子體。

當調節工作氣體流量、壓強、微波功率等參數達到工藝要求后，粉體在杯狀容器中連續翻動，使粉體表面與等離子體相接觸而得到均勻處理。在粉體處理至規定時間后，相繼關閉工作氣體、真空泵、微波源、轉動電機后，打開放氣閥，使反應室內達到大氣壓，就可卸去KF快卸法蘭卡箍，取出旋轉鼓杯，并取出處理好的粉體。

本發明的有益效果是：本發明用石英管式微波等離子體源，增添放置處理粉體的石英制成的旋轉鼓杯，構成一種微波等離子體粉體處理裝置，用這種裝置，將納米級或微米級的金剛石粉體、石墨烯粉體、立方氮化硼粉體或其他無機物粉體放置入旋轉鼓杯，在管式微波等離子體源的高密度等離子體區域進行表面刻蝕、凈化、接枝、沉積等功能化處理。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。