本发明属于等离子沉积，涉及一种新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置。
背景技术：
1、在产生的等离子体的形状和密度方面和控制性方面以及其特殊的放电形式方面，微波等离子体化学气相沉积法(mpcvd)是目前最好的制造金刚石膜的方法。mpcvd沉积金刚石膜的效率和成品质量与谐振腔结构密切相关。前期的mpcvd谐振腔装置结构比较简单，易于设计，但是具有形成的金刚石膜的沉积速率较慢、沉积面积小等诸多缺点；而后期以及目前研发出的一些mpcvd谐振腔装置虽然在金刚石膜的沉积速率上有很大的提升，但基本上都存在着一些问题，比如在沉积过程中会产生次生等离子体、微波能量不集中等。
2、现有技术中的谐振腔结构至少存在以下缺陷：
3、(1)等离子体密度和均匀性降低：谐振腔的设计缺陷可能导致微波能量无法均匀地分布在反应腔内，从而影响等离子体的密度和均匀性。这将直接影响到金刚石膜的生长速率和质量。
4、(2)沉积速率下降：由于微波能量的不均匀分布，金刚石膜的沉积速率可能会下降，导致生产效率降低。
5、(3)膜质量变差：谐振腔的缺陷可能导致等离子体中的活性粒子分布不均，使得金刚石膜的生长过程变得不均匀，导致晶体结构中出现缺陷，如裂纹、孔洞或非晶态区域，从而影响膜的质量。
6、(4)过程稳定性降低：谐振腔的结构缺陷可能导致微波等离子体不稳定，使得金刚石膜的生长过程难以控制，影响沉积过程的重复性和可靠性。
7、(5)设备寿命缩短：不完善的谐振腔设计可能导致微波泄漏或局部过热，这可能会加速装置内部部件的磨损，尤其是石英窗口或其他金属部件，从而缩短设备的寿命。
8、(6)能量效率降低：谐振腔的缺陷可能导致微波能量的浪费，因为部分能量可能被用于产生不参与生长反应的次生等离子体，从而降低整体能量利用效率。。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的缺陷，本发明提供了一种新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，技术方案为：
2、包括谐振腔体、下圆柱体、同轴波导转换器、沉积部和石英部，其中，
3、所述谐振腔体包括顶盖、抛腔、中圆柱体、进气口、出气口、测温孔和观察窗，其中，顶盖、抛腔和中圆柱体由上至下依次设置，进气口设置在顶盖处，出气口设置在中圆柱体的外侧壁，测温孔设置在抛腔处，观察窗设置在中圆柱体的外侧壁；所述下圆柱体设置在谐振腔体下方，其内部设置环形天线；所述同轴波导转换器与下圆柱体连接，为微波的传输路径；所述沉积部设置在谐振腔体内的底部；所述石英部设置在同轴波导转换器与下圆柱体之间，对谐振腔体进行真空防护。
4、优选地，所述顶盖为圆形的金属盖，位于谐振腔体的最上方。
5、优选地，所述抛腔由一段抛物线绕谐振腔体的中轴线旋转一周得到的旋转体，其抛物线方程为y＝0.0053x2，x的范围是-94～94mm。
6、优选地，所述同轴波导转换器包括同轴外导体和同轴内导体，二者构成同轴线，为微波的传输路径。
7、优选地，所述同轴线的外径与内径比例为2.3。
8、优选地，所述沉积部包括沉积平台与基片，其中，沉积平台设置在谐振腔体内的底部，基片放置于沉积平台中心。
9、优选地，所述基片是一块半径35mm、厚度3mm的圆形硅片。
10、优选地，所述石英部包括石英环和石英窗口。
11、优选地，所述石英环的厚度为6mm。
12、优选地，还包括水冷部，具体为设置在谐振腔体、沉积平台、下圆柱体和同轴波导转换器内部的冷却水路。
13、与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
14、1.该装置的石英环窗口位于反应腔的下方，因此有效地避免了与等离子体的直接接触。这种设计确保了在设备以高功率运行时，微波窗口不会遭受等离子体的侵蚀。
15、2.在该装置中，谐振腔室内的微波能量几乎全部集中于中心沉积台的上方，避免了在其它部件附近微波能量分散过高而引发的表面碳杂质沉积，从而避免了金刚石膜沉积过程的污染。
16、3.该装置采用了独特的反抛式谐振腔结构设计，特点是微波谐振腔内的电场分布集中，能够激发出稳定且高密度的等离子体。
17、4.本装置通过控制谐振腔内壁任意一点距离基片中心点的距离大于6/7λg，λg(12.2cm)为导入微波的波长，使得装置中与等离子体直接接触的谐振腔内壁距离高温等离子体区域较远，减弱对腔室内壁的热辐射和避免腔室内壁沉积石墨及碳的化合物，避免腔内壁损耗。
18、5.该装置的主要部件，如圆顶盖、反抛腔壁、中圆柱体外壁、用于沉积金刚石膜的沉积台、下圆柱体的内外壁、矩形波导以及同轴电缆的内外导体，均为金属材质，并在内部设计有冷却水道。这样的设计使得设备能够进行有效的水冷散热，从而在高微波功率运行条件下保持装置的稳定性。
19、6.本装置为高功率mpcvd装置，可在较高的微波输入功率条件下(6kw)工作，能够处理更高的功率水平，实现更高效的金刚石膜沉积过程，产生更密集、更均匀的等离子体，进而促进金刚石膜的生长。
1.一种新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，其特征在于，包括谐振腔体、下圆柱体、同轴波导转换器、沉积部和石英部，其中，
2.根据权利要求1所述的新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，其特征在于，所述顶盖为圆形的金属盖，位于谐振腔体的最上方。
3.根据权利要求1所述的新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，其特征在于，所述抛腔由一段抛物线绕谐振腔体的中轴线旋转一周得到的旋转体，其抛物线方程为y＝0.0053x2，x的范围是-94～94mm。
4.根据权利要求1所述的新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，其特征在于，所述同轴波导转换器包括同轴外导体和同轴内导体，二者构成同轴线，为微波的传输路径。
5.根据权利要求4所述的新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，其特征在于，所述同轴线的外径与内径比例为2.3。
6.根据权利要求1所述的新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，其特征在于，所述沉积部包括沉积平台与基片，其中，沉积平台设置在谐振腔体内的底部，基片放置于沉积平台中心。
7.根据权利要求6所述的新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，其特征在于，所述基片是一块半径35mm、厚度3mm的圆形硅片。
8.根据权利要求1所述的新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，其特征在于，所述石英部包括石英环和石英窗口。
9.根据权利要求8所述的新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，其特征在于，所述石英环的厚度为6mm。
10.根据权利要求6所述的新型结构反抛腔式微波等离子谐振腔装置，其特征在于，还包括水冷部，具体为设置在谐振腔体、沉积平台、下圆柱体和同轴波导转换器内部的冷却水路。
