2Pa的真空爐內(nèi)，對表面凈化處理后的波浪狀的周期性表面結構進行氬等離子體轟擊清洗。
[0034]本發(fā)明實施例中，對波浪狀的周期性表面結構進行預處理，是為了去除介質(zhì)窗表面加工過程中產(chǎn)生的表層缺陷和雜質(zhì)。對介質(zhì)窗表面進行氬等離子轟擊清洗的方法是:在真空爐內(nèi)，將經(jīng)過蒸餾水清洗和乙醇清洗的介質(zhì)窗固定于陽極表面，抽真空至小于l_2Pa，充入氣壓為2_4Pa的氬氣，進行等尚子體轟擊清洗5-10分鐘。
[0035]可選地，在本發(fā)明周期性刻槽表面鍍有類金剛石薄膜的HPM輸出窗的制作方法的另一實施例中，所述表面凈化處理包括:高壓水沖洗、去離子水清洗和/或乙醇清洗。
[0036]可選地，參看圖5，在本發(fā)明周期性刻槽表面鍍有類金剛石薄膜的HPM輸出窗的制作方法的另一實施例中，所述采用陽極層離子束技術，加直流電壓或饋入微波，在所述介質(zhì)窗的波浪狀的周期性表面生長薄膜(S3)，包括:
[0037]S30、通過加直流電壓或饋入微波，電離所述源氣體的氣體分子，激發(fā)所述源氣體發(fā)生化學反應，分解成碳基團、氫基團，以及碳氫基團，形成等離子體；
[0038]S31、對所述等離子體進行電場加速，所述等離子體在電場加速作用下獲得能量，碰撞所述介質(zhì)窗的波浪狀的周期性表面，從而在所述介質(zhì)窗的波浪狀的周期性表面生長薄膜。
[0039]本發(fā)明實施例中，采用陽極層離子束技術，通過加直流電壓或饋入微波，電離源氣體的氣體分子，激發(fā)源氣體發(fā)生化學反應，分解成碳基團、氫基團，以及碳氫基團，形成無熱絲、高離化率、高離化能、長時間內(nèi)運行穩(wěn)定的等離子體。通過對所述等離子體進行電場加速，使所述等離子體在電場加速作用下獲得較高能量，碰撞介質(zhì)表面，反應沉積時間在40?60min，實現(xiàn)在周期性介質(zhì)表面大面積均勻生長厚度小于I μ m的薄膜。然后關閉電源，冷卻30min后，取出帶有大面積金剛石膜的周期性表面介質(zhì)窗。大面積金剛石鍍膜成型過程中，表面會形成酥松、容易脫落的石墨成分，它是碳元素的無定性態(tài)。由于石墨是導電材料，影響介質(zhì)窗的傳輸性能，并可能導致介質(zhì)窗表面微波的熱沉積，需通過高壓去離子水槍清洗和20分鐘去離子水超聲清洗，以去除金剛石薄膜的碳元素成分。
[0040]可選地，在本發(fā)明周期性刻槽表面鍍有類金剛石薄膜的HPM輸出窗的制作方法的另一實施例中，在步驟:在所述的表面生長薄膜之后，還包括:
[0041]對波浪狀的周期性表面生長有薄膜的介質(zhì)窗進行冷卻處理的步驟。
[0042]本發(fā)明實施例中，在對波浪狀的周期性表面生長有薄膜的介質(zhì)窗進行冷卻處理之后，對該帶有大面積類金剛石薄膜的周期性表面介質(zhì)窗和平面介質(zhì)窗開展HPM實驗，檢測產(chǎn)生的輻射場脈沖脈寬和注入微波功率的關系，如圖6所示。對于平面介質(zhì)窗，隨著注入的微波功率的提高，輻射場脈沖脈寬逐漸變窄，如圖6中數(shù)據(jù)(*)所示。對于帶類金剛石鍍膜的周期性表面結構的介質(zhì)窗，隨著注入功率的提高，輻射場脈沖脈寬不縮短，如圖6中數(shù)據(jù)(ο)所示。在注入相同的高功率(19W級)微波的情況下，平面介質(zhì)窗產(chǎn)生的兩路輻射場脈沖波形如圖7中上圖所示，帶類金剛石鍍膜的周期性表面結構的介質(zhì)窗產(chǎn)生的兩路輻射場脈沖波形如圖7中下圖所示?？梢钥闯觯瑢τ谄矫娼橘|(zhì)窗，兩路輻射場脈沖波形都尾蝕嚴重，對于帶類金剛石鍍膜的周期性表面結構的介質(zhì)窗，兩路輻射場脈沖波形完整。
[0043]本實施例公開一種周期性刻槽表面鍍有類金剛石薄膜的HPM輸出窗，包括:該HPM輸出窗是將有機聚合物介質(zhì)窗按照前述HPM輸出窗的制作方法任一實施例所述的方法進行處理得到。
[0044]雖然結合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種周期性刻槽表面鍍有類金剛石薄膜的高功率微波輸出窗的制作方法，其特征在于，所述方法包括: 將有機聚合物介質(zhì)窗表面加工成波浪狀的周期性表面結構； 對所述波浪狀的周期性表面結構進行預處理； 在真空爐內(nèi)，抽真空至l-2Pa，充入氣壓在預設范圍內(nèi)的氣體純度大于預設閾值的含碳氣相分子作為源氣體，將經(jīng)過所述預處理的所述介質(zhì)窗固定于陽極表面，采用陽極層離子束技術，通過加直流電壓或饋入微波，在所述介質(zhì)窗的波浪狀的周期性表面生長薄膜； 對表面生長薄膜的介質(zhì)窗進行高壓去離子水槍清洗和預設時長的去離子水超聲清洗，去除所述薄膜的無定性態(tài)碳元素成分。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述波浪狀的周期性表面結構的周期尺寸小于饋入的微波波長的1/30。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述波浪狀的周期性表面結構的剖面的形狀為三角形或梯形。
4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟:對所述波浪狀的周期性表面結構進行預處理，包括: 對所述波浪狀的周期性表面結構進行表面凈化處理； 在真空度小于l_2Pa的真空爐內(nèi)，對表面凈化處理后的波浪狀的周期性表面結構進行氬等離子體轟擊清洗。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述表面凈化處理包括:高壓水沖洗、去離子水清洗和/或乙醇清洗。
6.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述采用陽極層離子束技術，加直流電壓或饋入微波，在所述介質(zhì)窗的波浪狀的周期性表面生長薄膜，包括: 通過加直流電壓或饋入微波，電離所述源氣體的氣體分子，激發(fā)所述源氣體發(fā)生化學反應，分解成碳基團、氫基團，以及碳氫基團，形成等離子體； 對所述等離子體進行電場加速，所述等離子體在電場加速作用下獲得能量，碰撞所述介質(zhì)窗的波浪狀的周期性表面，從而在所述介質(zhì)窗的波浪狀的周期性表面生長薄膜。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟:在所述的表面生長薄膜之后，還包括: 對波浪狀的周期性表面生長有薄膜的介質(zhì)窗進行冷卻處理的步驟。
8.一種周期性刻槽表面鍍有類金剛石薄膜的高功率微波輸出窗，其特征在于，包括:該高功率微波輸出窗是將有機聚合物介質(zhì)窗按照前述權利要求1至7任一項所述的方法進行處理得到。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種周期性刻槽表面鍍有類金剛石薄膜的高功率微波輸出窗及其制作方法，能夠解決現(xiàn)有技術不能有效地提高真空側(cè)介質(zhì)窗表面高功率微波擊穿閾值的問題。所述方法包括：將有機聚合物介質(zhì)窗表面加工成波浪狀的周期性表面結構；對所述波浪狀的周期性表面結構進行預處理；在真空爐內(nèi)，抽真空至1-2Pa，充入氣壓在預設范圍內(nèi)的氣體純度大于預設閾值的含碳氣相分子作為源氣體，將經(jīng)過所述預處理的所述介質(zhì)窗固定于陽極表面，采用陽極層離子束技術，通過加直流電壓或饋入微波，在所述介質(zhì)窗的波浪狀的周期性表面生長薄膜；對表面生長薄膜的介質(zhì)窗進行高壓去離子水槍清洗和預設時長的去離子水超聲清洗，去除所述薄膜的無定性態(tài)碳元素成分。
【IPC分類】H01P1-08, H01P11-00
【公開號】CN104617357
【申請?zhí)枴緾N201510002934
【發(fā)明人】常超, 郭樂田, 孫鈞, 宋志敏, 崔新紅
【申請人】西北核技術研究所
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月5日