本發(fā)明涉及一種微波等離子體粉體處理裝置。

背景技術(shù)：

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(duì)其應(yīng)用極為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)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(zhuǎn)鼓杯，構(gòu)成一種微波等離子體粉體處理裝置，用這種裝置，將納米級(jí)或微米級(jí)的金剛石粉體、石墨烯粉體、立方氮化硼粉體或其他無機(jī)物粉體放置入旋轉(zhuǎn)鼓杯，在管式微波等離子體源的高密度等離子體區(qū)域進(jìn)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(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種微波等離子體粉體處理裝置，包括安裝于角度調(diào)節(jié)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(zhì)制成的介質(zhì)管，該介質(zhì)管穿過微波矩形波導(dǎo)的H面；

矩形波導(dǎo)的一端連接微波源，其另一端連接可調(diào)節(jié)短路板，穿過微波矩形波導(dǎo)的H面的介質(zhì)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(zhì)管穿出矩形波導(dǎo)管的部分用帶觀察網(wǎng)孔的金屬管或金屬網(wǎng)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(dǎo)的H面相連接；

反應(yīng)室上端有進(jìn)氣接口，與氣路系統(tǒng)相連接，反應(yīng)室下端連接一個(gè)金屬腔體，金屬腔體的一個(gè)側(cè)向與真空規(guī)管連接，通過真空計(jì)檢測(cè)工作氣壓，金屬腔體的另一側(cè)向連接旋風(fēng)分離器、粉體過濾器、粗調(diào)節(jié)流閥和細(xì)調(diào)節(jié)流閥、放氣閥，然后接真空泵用的截?cái)喾艢忾y、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(zhuǎn)鼓杯裝入反應(yīng)室。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述旋轉(zhuǎn)鼓杯由石英、陶瓷或耐熱玻璃介質(zhì)制成杯狀容器，并將杯腳裝入真空動(dòng)密封旋轉(zhuǎn)軸上，動(dòng)密封軸承安裝在KF快卸法蘭上。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述旋轉(zhuǎn)鼓杯裝入反應(yīng)室后，旋轉(zhuǎn)鼓杯的真空動(dòng)密封旋轉(zhuǎn)軸與介質(zhì)管中心軸一致，旋轉(zhuǎn)軸由電動(dòng)機(jī)通過齒輪或帶、鏈傳動(dòng)，使裝入的旋轉(zhuǎn)鼓杯隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述真空動(dòng)密封旋轉(zhuǎn)軸包括一根旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸外部安裝密封軸承座，旋轉(zhuǎn)軸的尾端安裝鎖緊螺母與止動(dòng)墊圈，其伸出鎖緊螺母與止動(dòng)墊圈還開設(shè)有一平鍵，旋轉(zhuǎn)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(yōu)選的技術(shù)方案，所述氣路系統(tǒng)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(yōu)選的技術(shù)方案，所述旋轉(zhuǎn)軸與水平面之間的夾角為30°至60°之間。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述管式微波等離子體源外部還設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)為冷卻水槽。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述角度調(diào)節(jié)支架安裝于一個(gè)底座上，底座包括第一調(diào)節(jié)板與第二調(diào)節(jié)板，角度調(diào)節(jié)支架的底部通過轉(zhuǎn)軸連接第二調(diào)節(jié)板，角度調(diào)節(jié)支架的頂部通過鎖緊螺絲安裝于第一調(diào)節(jié)板上縱向開設(shè)的一個(gè)以上的角度調(diào)節(jié)孔中。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)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(zhuǎn)鼓杯，構(gòu)成一種微波等離子體粉體處理裝置，用這種裝置，將納米級(jí)或微米級(jí)的金剛石粉體、石墨烯粉體、立方氮化硼粉體或其他無機(jī)物粉體放置入旋轉(zhuǎn)鼓杯，在管式微波等離子體源的高密度等離子體區(qū)域進(jìn)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(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)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(zhuǎn)杯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為真空動(dòng)密封旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)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(quán)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(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

如圖1所示，包括安裝于角度調(diào)節(jié)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(zhì)制成的介質(zhì)管，該介質(zhì)管穿過微波矩形波導(dǎo)的H面；

矩形波導(dǎo)的一端連接微波源2(頻率為2450MHz或915MHz，包括微波發(fā)生器，阻抗匹配器，有需要時(shí)尚可加入環(huán)行器與水負(fù)載及定向耦合器等)，其另一端連接可調(diào)節(jié)短路板3，可調(diào)節(jié)短路板3至適當(dāng)位置時(shí)高密度等離子體區(qū)域(等離子體球)會(huì)出現(xiàn)在介質(zhì)管的中心區(qū)，當(dāng)工作參數(shù)(包括氣體種類、工作氣壓、氣體流量、微波功率等)的改變不會(huì)引起微波阻抗的顯著變化時(shí)，可用固定位置短路板。

穿過微波矩形波導(dǎo)的H面的介質(zhì)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(zhì)管穿出矩形波導(dǎo)管的部分用帶觀察網(wǎng)孔的金屬管或金屬網(wǎng)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(dǎo)的H面相連接，以防止工作時(shí)的微波泄漏導(dǎo)致對(duì)人體及環(huán)境的損害。

反應(yīng)室上端有進(jìn)氣接口，與氣路系統(tǒng)17相連接，反應(yīng)室下端連接一個(gè)金屬腔體，金屬腔體的一個(gè)側(cè)向與真空規(guī)管4連接，通過真空計(jì)檢測(cè)工作氣壓，金屬腔體的另一側(cè)向連接旋風(fēng)分離器5、粉體過濾器6、粗調(diào)節(jié)流閥7和細(xì)調(diào)節(jié)流閥8、放氣閥9，然后接真空泵10用的截?cái)喾艢忾y11、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?qū)⒂泻怏w排到廢氣處理器進(jìn)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(zhuǎn)鼓杯裝入反應(yīng)室。

本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)鼓杯15由石英、陶瓷或耐熱玻璃介質(zhì)制成杯狀容器，并將杯腳裝入真空動(dòng)密封旋轉(zhuǎn)軸13上，動(dòng)密封軸承安裝在KF快卸法蘭上。

旋轉(zhuǎn)鼓杯15裝入反應(yīng)室后，旋轉(zhuǎn)鼓杯15的真空動(dòng)密封旋轉(zhuǎn)軸與介質(zhì)管中心軸一致，旋轉(zhuǎn)軸由電動(dòng)機(jī)28通過齒輪14或帶、鏈傳動(dòng)，使裝入的旋轉(zhuǎn)鼓杯隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖2所示，真空動(dòng)密封旋轉(zhuǎn)軸包括一根旋轉(zhuǎn)軸18，旋轉(zhuǎn)軸18外部安裝密封軸承座19，旋轉(zhuǎn)軸18的尾端安裝鎖緊螺母與止動(dòng)墊圈20，其伸出鎖緊螺母與止動(dòng)墊圈還開設(shè)有一平鍵21，旋轉(zhuǎn)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(shí)施例中，管式微波等離子體源外部還設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)為冷卻水槽16。

如圖3所示，角度調(diào)節(jié)支架25安裝于一個(gè)底座上，底座包括第一調(diào)節(jié)板26與第二調(diào)節(jié)板27，角度調(diào)節(jié)支架的底部通過轉(zhuǎn)軸連接第二調(diào)節(jié)板，角度調(diào)節(jié)支架的頂部通過鎖緊螺絲安裝于第一調(diào)節(jié)板上縱向開設(shè)的一個(gè)以上的角度調(diào)節(jié)孔29中，使裝置的旋轉(zhuǎn)軸(介質(zhì)管和放置粉體旋轉(zhuǎn)鼓杯的軸)與水平面有一個(gè)角度，通常在30°至60°之間，可由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)固定，并不需要變動(dòng)真空系統(tǒng)的位置。

當(dāng)粉體裝入旋轉(zhuǎn)鼓杯后，再將旋轉(zhuǎn)鼓杯裝入反應(yīng)室，擰緊KF快卸法蘭卡箍形成真空連接；

開動(dòng)真空泵，由調(diào)節(jié)閥控制抽氣速率防止旋轉(zhuǎn)鼓杯內(nèi)的粉體隨抽氣氣流飛揚(yáng)。抽至本底真空后輸入工作氣體和參與反應(yīng)的反應(yīng)氣體(這里統(tǒng)稱工作氣體)。當(dāng)有特殊需要時(shí)可能要使用液相單體，這時(shí)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(yīng)室。開動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，通過齒輪或帶、鏈傳動(dòng)，使旋轉(zhuǎn)鼓杯轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)啟動(dòng)微波源，在反應(yīng)室中激發(fā)出微波等離子體。

當(dāng)調(diào)節(jié)工作氣體流量、壓強(qiáng)、微波功率等參數(shù)達(dá)到工藝要求后，粉體在杯狀容器中連續(xù)翻動(dòng)，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(guī)定時(shí)間后，相繼關(guān)閉工作氣體、真空泵、微波源、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)后，打開放氣閥，使反應(yīng)室內(nèi)達(dá)到大氣壓，就可卸去KF快卸法蘭卡箍，取出旋轉(zhuǎn)鼓杯，并取出處理好的粉體。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)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(zhuǎn)鼓杯，構(gòu)成一種微波等離子體粉體處理裝置，用這種裝置，將納米級(jí)或微米級(jí)的金剛石粉體、石墨烯粉體、立方氮化硼粉體或其他無機(jī)物粉體放置入旋轉(zhuǎn)鼓杯，在管式微波等離子體源的高密度等離子體區(qū)域進(jìn)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(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。