本實(shí)用新型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：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)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(wú)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。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)鎖緊螺絲安裝于第一調(diào)節(jié)板上縱向開(kāi)設(shè)的一個(gè)以上的角度調(diào)節(jié)孔中。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型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(wú)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(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(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(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)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為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)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(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)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(lèi)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(guò)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(lèi)、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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)真空泵氣體排出口將裝置中抽出的無(wú)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(wú)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)鎖緊螺絲安裝于第一調(diào)節(jié)板上縱向開(kāi)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(kāi)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(guò)，將單體分子送入反應(yīng)室。開(kāi)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)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(kāi)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。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型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(wú)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，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。