一种射频电感耦合等离子体制备纳米材料的装置的制作方法

本实用新型属于低温等离子体制备纳米材料装置技术领域，具体涉及一种射频电感耦合等离子体制备纳米材料的装置。

背景技术：

低温等离子体是电子温度远高于离子温度和中性粒子温度，电子与中性粒子碰撞不交换能量的一类等离子体。通常，低温等离子体主要有辉光放电等离子体、介质阻挡放电等离子体、电容耦合等离子体、电感耦合等离子体等多种产生方式。相比于其他产生方式而言，电感耦合等离子体具有相对较高的等离子体密度（1011~1012cm-3）、较小的离子通量、可控的离子能量等独特的优势，因此，电感耦合等离子体被广泛用于纳米材料的制备、晶体生长领域。

在电感耦合等离子体装置中通常使用螺线管型射频线圈，通过给螺线管型线圈输入射频功率使得在反应腔室内激发等离子体。螺线管型线圈作为产生等离子体的源，螺线管型线圈的参数直接影响着激发的等离子体特征。因此，通过调整螺线管型线圈的各项参数来改善激发的等离子体的分布，进而达到良好的纳米材料制备工艺是该领域所需直接面对的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、设计合理、制造方便成本较低的射频电感耦合等离子体制备纳米材料的装置。

本实用新型技术方案是一种射频电感耦合等离子体制备纳米材料的装置，包括射频电感耦合等离子体反应装置，所述射频电感耦合等离子体反应装置包括：石英管、螺线管型线圈、固定法兰组件，所述固定法兰组件上设真空气路接口、氩气接口、源气体接口，所述真空气路接口上方连接真空规，所述真空气路接口与真空规通过三通管件连接。

本实用新型进一步的改进在于，所述石英管底部为盲管，所述盲管规格为外径Φ65mm、高250mm、壁厚4mm，所述石英管与固定法兰组件连接。

本实用新型进一步的改进在于，所述螺线管型线圈为外径Φ 8mm、壁厚1mm的铜管绕制，所述螺线管型线圈共11匝，所述螺线管型线圈规格为内径ID 68mm、高约120mm，所述螺线管型线圈两端连接射频电源。

本实用新型进一步的改进在于，所述石英管6底部可盛放衬底材料，且所述石英管6底部装置于螺线管型线圈7内。

本实用新型进一步的改进在于，所述射频电源为13.56MHz，0-500W的电源。

本实用新型的有益效果：

本实用新型是一种射频电感耦合等离子体制备纳米材料的装置，通过使用具有特定参数的螺线管型线圈在石英管内产生稳定且可控的射频电感耦合等离子体，用以辅助制备纳米材料，结构简单、制造容易、成本较低，方便制备与推广。

附图说明

图1为本实用新型一种射频电感耦合等离子体制备纳米材料的装置射频电感耦合等离子体反应装置示意图；

图2为本实用新型一种射频电感耦合等离子体制备纳米材料的装置石英管与螺线管型线圈相对位置示意图；

图3为本实用新型一种射频电感耦合等离子体制备纳米材料的装置螺线管型线圈结构示意图；

其中，1、真空规，2、真空气路接口，3、氩气接口，4、源气体接口，5、固定法兰组件，6、石英管，7、螺线管型线圈。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案作进一步具体说明。

如图1、图2、图3所示，本实用新型是一种射频电感耦合等离子体制备纳米材料的装置，包括射频电感耦合等离子体反应装置，所述射频电感耦合等离子体反应装置包括：石英管6、螺线管型线圈7、固定法兰组件5，所述固定法兰组件5上设真空气路接口2、氩气接口3、源气体接口4，所述真空气路接口2上方连接真空规1，所述真空气路接口2与真空规1通过三通管件连接。

所述石英管6底部为盲管，所述盲管规格为外径Φ65mm、高250mm、壁厚4mm，所述石英管6与固定法兰组件5连接。所述螺线管型线圈7为外径Φ 8mm、壁厚1mm的铜管绕制，所述螺线管型线圈7共11匝，所述螺线管型线圈7规格为内径ID 68mm、高约120mm，所述螺线管型线圈7两端连接射频电源，铜管内通冷却水，用以保护石英管6免被烧融。所述石英管6底部可盛放衬底材料，且所述石英管6底部装置于螺线管型线圈7内。所述射频电源为13.56MHz，0-500W的电源。

本实用新型工艺操作实施例如下：

一种射频电感耦合等离子体制备纳米材料的装置工艺过程为：初始状态时，石英管6保持干燥、洁净，螺线管型线圈7内通循环冷却水，石英管6底部放置衬底材料及催化剂，且保证石英管6底部放置于螺线管型线圈7内部，开启真空系统装置将石英管6内真空度抽至10Pa或以下。工艺开始时，通氩气，氩气流量5-10sccm，开启射频电源，调节射频电源输出功率200W-400W，待石英管6内等离子体焰炬稳定，通源气体，源气体流量15-20sccm，开始纳米材料制备工艺。待工艺结束后，关射频电源，待石英管6冷却后，关源气体和氩气，取出石英管6或进行下一制备工艺过程。

本实用新型方案在上面结合附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。