阅读说明：本技术 一种用于mpcvd的三层芯管水冷却装置 (Three-layer core pipe water cooling device for MPCVD ) 是由 袁博 刘虎 陈实 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及MPCVD设备冷却技术领域,公开了一种用于MPCVD的三层芯管水冷却装置,包括纵向设置的排气管,还包括排气管外顺次嵌套半径逐渐增大的进水管、出水管,排气管的上端设有基板,基板内靠近排气管的一侧设有集水腔,基板内远离排气管的一侧水平设有热交换腔,热交换腔水平方向的端部与集水腔水平方向的端部对应连通,进水管独立与热交换腔的中部连通,出水管独立与集水腔的中部连通,排气管独立与基板上方连通。本发明解决了现有MPCVD反应装置结构复杂,不易安装,晶体冷却效果不佳的问题。(The invention relates to the technical field of cooling of MPCVD equipment, and discloses a three-layer core pipe water cooling device for MPCVD, which comprises an exhaust pipe arranged longitudinally, and a water inlet pipe and a water outlet pipe which are sequentially nested outside the exhaust pipe and have gradually-increased radius, wherein the upper end of the exhaust pipe is provided with a substrate, one side of the substrate close to the exhaust pipe is provided with a water collecting cavity, one side of the substrate far away from the exhaust pipe is horizontally provided with a heat exchange cavity, the end part of the heat exchange cavity in the horizontal direction is correspondingly communicated with the end part of the water collecting cavity in the horizontal direction, the water inlet pipe is independently communicated with the middle part of the heat exchange cavity, the water. The invention solves the problems of complex structure, difficult installation and poor crystal cooling effect of the existing MPCVD reaction device.)

一种用于MPCVD的三层芯管水冷却装置

技术领域

本发明涉及MPCVD设备冷却技术领域，特别涉及一种用于MPCVD的三层芯管水冷却装置。

背景技术

MPCVD(微波等离子体化学气相沉积)法是合成高质量金刚石最具潜力的方法之一。MPCVD反设备是通过将微波发生器产生的微波，经波导传输系统进入反应设备的腔内(反应腔)，往反应腔中通入甲烷和氢气的混合气体，在微波的激励下，在反应腔内产生辉光放电，使反应气体的分子离化，产生等离子体，在基板台沉积得到金刚石膜。基板台的温度均匀性影响金刚石膜的生长，基板台冷却均匀有利于保持基板台的温度均匀性，进而得到质量好的金刚石膜。

在现有的冷却技术中，多采用冷却液进水管、出水管、出气管分别安装的方式，从而造成结构复杂、在MPCVD反应腔体有限的空间内安装困难，同时，冷却水和晶体生长基座热交换不均匀、不充分，造成基座冷热不均，达不到预期的冷却效果，影响晶体生长的质量的问题。

综上所述，我们急需设计一种用于MPCVD的三层芯管水冷却装置解决以上问题。

发明内容

基于以上问题，本发明提供了一种用于MPCVD的三层芯管水冷却装置水冷却装，解决了现有MPCVD反应装置结构复杂，不易安装，晶体冷却效果不佳的问题。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于MPCVD的三层芯管水冷却装置，包括纵向设置的排气管，还包括排气管外顺次嵌套半径逐渐增大的进水管、出水管，排气管的上端设有基板，基板内靠近排气管的一侧设有集水腔，基板内远离排气管的一侧水平设有热交换腔，热交换腔水平方向的端部与集水腔水平方向的端部对应连通，进水管独立与热交换腔的中部连通，出水管独立与集水腔的中部连通，排气管独立与基板上方连通。

本发明的原理及效果：冷却液从进水管的下端独立进入排气管外的进水管内，从进水管的上端进入基板内热交换腔的中部，冷却液在热交换腔的中部向水平方向的端部流动(向热交换腔的各个方向发撒流动)，同时与基板上方的晶体发生热交换，在冷却液流向热交换腔水平方向端部后进入集液腔内，并汇集到集液腔的中部流向进水管外侧的出水管内，最后经出水管的下端部排出，在上述冷却液流动过程中，在基板内冷却液在热交换腔的中部向四周扩散，使冷却液大面积散开，增加了冷却液与基板上侧的接触面积，进而增加了冷却液与晶体的接触面积，使冷却液与晶体的热交换更加均匀，解决了晶体由于热交换不均匀导致冷却效果不佳的问题，排气管外顺次嵌套进水管、出水管，减小了进水管、出水管、出气管独立安装时的占地面积，造成MPCVD反应腔体空间利用不足的问题。本发明的设计解决了现有MPCVD反应装置结构复杂，不易安装，晶体冷却效果不佳的问题。

作为一种优选的方式，基板包括呈凹形状的紫铜热交换盘，且紫铜热交换盘的凹形槽朝向排气管，紫铜热交换盘的凹形槽下端部设有与其密闭配合的集水盘，紫铜热交换盘的凹形槽底部设有圆形槽口，紫铜热交换盘的槽口环侧沿其圆周方向设有多个导流槽，紫铜热交换盘凹形槽的底侧设有挡水板，挡水板的口径大于紫铜热交换盘的槽口口径，且挡水板的口径小于多个导流槽外侧所形成面的口径。

作为一种优选的方式，挡水板与紫铜热交换盘的凹形槽底部之间槽口、条形槽形成热交换腔，挡水板与集水板之间形成集水腔。

作为一种优选的方式，进水管、出水管、排气管同轴线嵌套，排气管的下端连接有出气管接头，出水管的下端设有出水管接头，出水管接头上设有与进水管、出水管分别独立连通的进水口、出水口。

作为一种优选的方式，进水管的上端设有进水管接头，进水管接头上设有独立连通紫铜热交换盘上方与排气管的导气孔，进水管接头上设有独立连通进水管与挡水板上方紫铜热交换盘凹形空间的进水孔，进水管接头上设有独立连通出水管与挡水板下方紫铜热交换盘凹形空间的排水孔。

作为一种优选的方式，进水管接头、出水管接头呈圆柱状，进水管接头、出水管接头罩设在进水管或出水管端部，且进水管接头嵌接在挡水板、集水盘内。

作为一种优选的方式，进水管、出水管、排气管均为不锈钢芯管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的设计解决了现有MPCVD反应装置结构复杂，不易安装，晶体冷却效果不佳的问题。

(2)本发明通过基板包括呈凹形状的紫铜热交换盘，且紫铜热交换盘的凹形槽朝向排气管，紫铜热交换盘的凹形槽下端部设有与其密闭配合的集水盘，紫铜热交换盘的凹形槽底部设有圆形槽口，紫铜热交换盘的槽口环侧沿其圆周方向设有多个导流槽，紫铜热交换盘凹形槽的底侧设有挡水板，挡水板的口径大于紫铜热交换盘的槽口口径，且挡水板的口径小于多个导流槽外侧所形成面的口径。紫铜又名红铜就是铜单质，采用铜作为热交换介质，铜的导热率仅次于银，是热的良导体，热交换效率高，且在紫铜盘上。

(3)本发明通过挡水板与紫铜热交换盘的凹形槽底部之间槽口、条形槽为热交换腔，挡水板与集水板之间形成集水腔。沿直径方向铣出若干导流槽，以便使液体更好流动，促进热交换效率，使晶核基座冷热更均匀。

(4)本发明通过进水管、出水管、排气管同轴线嵌套，排气管的下端连接有出气管接头，出水管的下端设有出水管接头，出水管接头上设有与进水管、出水管分别独立连通的进水口、出水口。出水管接头对进水管、出水管下端起密封作用，进水口、和出水口的设计，使出水管接头具有独立的引流作用，便于引流，出水管接头与进水管、出水管连接时设置密封圈，避免漏水。

(5)本发明通过进水管的上端设有进水管接头，进水管接头上设有独立连通紫铜热交换盘上方与排气管的导气孔，进水管接头上设有独立连通进水管与挡水板上方紫铜热交换盘凹形空间的进水孔，进水管接头上设有独立连通出水管与挡水板下方紫铜热交换盘凹形空间的排水孔。进水管接头对进水管、出水管上端起密封作用，进水孔、排水孔的设计，使进水管接头具有独立的引流作用，便于引流，进水管接头与进水管、出水管连接时设置密封圈，避免漏水。

(6)本发明通过进水管接头、出水管接头呈圆柱状，进水管接头、出水管接头罩设在进水管或出水管端部，且进水管接头嵌接在挡水板、集水盘内。进水孔、排水孔沿其圆周方向设有多个，以便于快速引流。

(7)本发明通过进水管、出水管、排气管均为不锈铜芯管。不锈铜(StainlessSteel)是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢，能增加进水管、出水管、排气管的使用寿命。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是图1中A的局部放大图；

图3是图1中基板的***图；

图4是图3中紫铜热交换盘的仰视图；

图5是图1中进水管接头的俯视图；

图6是图1的轴测图；

图中的标记为：1-出水管、2-进水口、3-出水口、4-集水盘、5-挡水板、6-紫铜热交换盘、601-槽口、602-导流槽、7-进水管接头、701-导气孔、702-进水孔、703-排水孔、8-进水管、9-排气管、10-集水腔、11-热交换腔、12-基板、13-出气管接头、14-出水管接头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1：

一种用于MPCVD的三层芯管水冷却装置，包括纵向设置的排气管9，还包括排气管9外顺次嵌套半径逐渐增大的进水管8、出水管1，排气管9的上端设有基板12，基板12内靠近排气管9的一侧设有集水腔10，基板12内远离排气管9的一侧水平设有热交换腔11，热交换腔11水平方向的端部与集水腔10水平方向的端部对应连通，进水管8独立与热交换腔11的中部连通，出水管1独立与集水腔10的中部连通，排气管9独立与基板12上方连通。

本发明的原理及效果：冷却液从进水管8的下端独立进入排气管9外的进水管8内，从进水管8的上端进入基板12内热交换腔11的中部，冷却液在热交换腔11的中部向水平方向的端部流动(向热交换腔11的各个方向发撒流动)，同时与基板12上方的晶体发生热交换，在冷却液流向热交换腔11水平方向端部后进入集液腔内，并汇集到集液腔的中部流向进水管8外侧的出水管1内，最后经出水管1的下端部排出，在上述冷却液流动过程中，在基板12内冷却液在热交换腔11的中部向四周扩散，使冷却液大面积散开，增加了冷却液与基板12上侧的接触面积，进而增加了冷却液与晶体的接触面积，使冷却液与晶体的热交换更加均匀，解决了晶体由于热交换不均匀导致冷却效果不佳的问题，排气管9外顺次嵌套进水管8、出水管1，减小了进水管8、出水管1、出气管独立安装时的占地面积，造成MPCVD反应腔体空间利用不足的问题。本发明的设计解决了现有MPCVD反应装置结构复杂，不易安装，晶体冷却效果不佳的问题。

实施例2：

本实施例是在是在实施1的基础上作进一步优化，具体是：

基板12包括呈凹形状的紫铜热交换盘6，且紫铜热交换盘6的凹形槽朝向排气管9，紫铜热交换盘6的凹形槽下端部设有与其密闭配合的集水盘4，紫铜热交换盘6的凹形槽底部设有圆形槽口601，紫铜热交换盘6的槽口601环侧沿其圆周方向设有多个导流槽602，紫铜热交换盘6凹形槽的底侧设有挡水板5，挡水板5的口径大于紫铜热交换盘6的槽口601口径，且挡水板5的口径小于多个导流槽602外侧所形成面的口径。紫铜又名红铜就是铜单质，采用铜作为热交换介质，铜的导热率仅次于银，是热的良导体，热交换效率高，且在紫铜盘上。

作为一种优选的方式，挡水板5与紫铜热交换盘6的凹形槽底部之间槽口601、条形槽为热交换腔11，挡水板5与集水板之间形成集水腔10。沿直径方向铣出若干导流槽602，以便使液体更好流动，促进热交换效率，使晶核基座冷热更均匀。

作为一种优选的方式，进水管8、出水管1、排气管9同轴线嵌套，排气管9的下端连接有出气管接头13，出水管1的下端设有出水管接头14，出水管接头14上设有与进水管8、出水管1分别独立连通的进水口2、出水口3。出水管接头14对进水管8、出水管1下端起密封作用，进水口2、和出水口3的设计，使出水管接头14具有独立的引流作用，便于引流，出水管接头14与进水管8、出水管1连接时设置密封圈，避免漏水。

作为一种优选的方式，进水管8的上端设有进水管接头7，进水管接头7上设有独立连通紫铜热交换盘6上方与排气管9的导气孔701，进水管接头7上设有独立连通进水管8与挡水板5上方紫铜热交换盘6凹形空间的进水孔702，进水管接头7上设有独立连通出水管1与挡水板5下方紫铜热交换盘6凹形空间的排水孔703。进水管接头7对进水管8、出水管1上端起密封作用，进水孔702、排水孔703的设计，使进水管接头7具有独立的引流作用，便于引流，进水管接头7与进水管8、出水管1连接时设置密封圈，避免漏水。

作为一种优选的方式，进水管接头7、出水管接头14呈圆柱状，进水管接头7、出水管接头14罩设在进水管8或出水管1端部，且进水管接头7嵌接在挡水板5、集水盘4内。进水孔702、排水孔703沿其圆周方向设有多个，以便于快速引流。

作为一种优选的方式，进水管8、出水管1、排气管9均为不锈钢芯管。不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢，能增加进水管8、出水管1、排气管9的使用寿命。

本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。

如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述本发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。