本发明涉及金刚石制造装备领域，具体为一种小型微波等离子体化学气相沉积装置。
背景技术：
1、微波等离子体化学气相沉积（microwave plasma chemical vapor deposition,mpcvd）装置是一种先进的材料制备设备，主要用于在衬底上沉积高质量的材料薄膜，如金刚石膜，其是过微波发生器产生微波，经波导管传输至反应器内。在反应器中，微波能量激励反应气体（如ch4与h2的混合气体）产生辉光放电，使气体分子离化形成等离子体。等离子体中的高能粒子与反应气体分子发生化学反应，最终在衬底上沉积形成所需的薄膜材料。
2、而传统的微波等离子体化学气相沉积装置装备复杂，体积较大，电能消耗高，微波能量利用率也不够理想，同时低功率沉积时等离子体温度较高，在生产过程中还需要对谐振腔进行额外冷却，从而降低生产效率，不利于连续化生产加工。
技术实现思路
1、（一）解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，解决了传统的微波等离子体化学气相沉积装置装备复杂，体积较大，电能消耗高，微波能量利用率也不够理想，同时低功率沉积时等离子体温度较高，在生产过程中还需要对谐振腔进行额外冷却，从而降低生产效率，不利于连续化生产加工的问题。
3、（二）技术方案
4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，包括设备谐振腔、气路系统、微波系统，所述设备谐振腔用于反应沉积金刚石，其中，波导天线将微波能量输入至谐振腔体内，石英环和谐振腔壁使谐振腔体内处于密封状态，所述气路系统用于反应过程中原料气的运输及排放，气体贮存于气源瓶，通过减压阀及流量控制计运输至谐振腔内部，经过反应后残余气体通过真空泵抽离反应腔，所述微波系统用于提供微波能量，微波系统产生微波能量，沿着波导传输至谐振腔下方的波导天线，并通过短路活塞调整设备谐振腔内的谐振频率。
5、优选的，所述微波系统的输出频率范围为915mhz-2450mhz。
6、优选的，所述设备谐振腔内的谐振模式为tm011，采用最小尺寸的同轴微波谐振模式。
7、优选的，所述设备谐振腔采用上开门的方式，即设备谐振腔内处于大气压的情况下，可通过打开谐振腔上盖进行拿取和放置样品。
8、优选的，所述气源瓶里按照比例充填氢气、甲烷、氮气、氧气、氩气原料气，其中氢气比例为80%-95%，甲烷比例为1%-10%，其余气体占比小于5%。
9、优选的，所述减压阀后端的输出压力范围为0.01-1mpa。
10、优选的，所述流量控制计控制流量范围为0.1-1000sccm，所述流量控制计可以读取输出端气压，可检测气压范围为0.01-10kpa。
11、优选的，所述真空泵抽速为1-10l/min。
12、优选的，所述微波系统中的发射器为磁控管微波发生器或固态微波发生器，输出功率为300w-2500w。
13、工作原理：本设备在制备金刚石时，将样品放置在样品基台上，通入反应气体，打开微波源，在谐振腔内形成等离子体，反应沉积金刚石。本发明装备简单，体积较小，电能消耗低，微波能量利用率高，同时低功率沉积时等离子体温度低，避免谐振腔额外冷却。
14、（三）有益效果
15、本发明提供了一种小型微波等离子体化学气相沉积装置。具备以下有益效果：
16、该小型微波等离子体化学气相沉积装置，装备简单，体积较小，电能消耗低，微波能量利用率高，同时低功率沉积时等离子体温度低，避免谐振腔额外冷却。
1.一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，包括：设备谐振腔（4）、气路系统（8）、微波系统（1），其特征在于，所述设备谐振腔（4）用于反应沉积金刚石，其中，波导天线（45）将微波能量输入至谐振腔体（43）内，石英环（44）和谐振腔壁（42）使谐振腔体（43）内处于密封状态，所述气路系统（8）用于反应过程中原料气的运输及排放，气体贮存于气源瓶（6），通过减压阀（7）及流量控制计（5）运输至谐振腔内部，经过反应后残余气体通过真空泵（9）抽离反应腔，所述微波系统（1）用于提供微波能量，微波系统（1）产生微波能量，沿着波导（2）传输至谐振腔下方的波导天线（45），并通过短路活塞（3）调整设备谐振腔（4）内的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述微波系统（1）的输出频率范围为915mhz-2450mhz。
3.根据权利要求1所述的一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述设备谐振腔内（4）的谐振模式为tm011，采用最小尺寸的同轴微波谐振模式。
4.根据权利要求1所述的一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述设备谐振腔（4）采用上开门的方式，即设备谐振腔（4）内处于大气压的情况下，可通过打开谐振腔上盖（41）进行拿取和放置样品。
5.根据权利要求1所述的一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述气源瓶（6）里按照比例充填氢气、甲烷、氮气、氧气、氩气原料气，其中氢气比例为80%-95%，甲烷比例为1%-10%，其余气体占比小于5%。
6.根据权利要求1所述的一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述减压阀（7）后端的输出压力范围为0.01-1mpa。
7.根据权利要求1所述的一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述流量控制计（5）控制流量范围为0.1-1000sccm，所述流量控制计（5）可以读取输出端气压，可检测气压范围为0.01-10kpa。
8.根据权利要求1所述的一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述真空泵（9）抽速为1-10l/min。
9.根据权利要求1所述的一种小型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述微波系统（1）中的发射器为磁控管微波发生器或固态微波发生器，输出功率为300w-2500w。
