宝石级人造钻石(大颗粒单晶金刚石)的设备介绍MPCVD新型的方法
宝石级单晶金刚石外延生长的研究
宝石级单晶金刚石外延生长的研究金刚石作为一种高硬度、高耐磨、高导热性能的材料，在工业、科研和珠宝等领域都有广泛的应用。
而宝石级单晶金刚石则是其中的顶级产品，具有更高的纯度和更优异的性能。
因此，如何实现宝石级单晶金刚石的高效制备一直是材料科学领域的研究热点之一。
本文将介绍宝石级单晶金刚石外延生长的研究进展和相关技术。
一、宝石级单晶金刚石的外延生长原理外延生长是一种基于晶体生长原理的制备方法，其基本思想是在晶体表面上沉积原子或分子，使其在表面上有序排列并逐渐形成晶体。
宝石级单晶金刚石的外延生长主要采用化学气相沉积法（CVD）。
CVD法是一种在高温高压下利用气相反应在基底表面沉积薄膜的方法，其基本原理是在反应室中提供一定浓度的气态反应物，将其输送到基底表面，通过化学反应在表面上形成薄膜。
在宝石级单晶金刚石的外延生长中，通常采用金属热解法，即在高温下使金属反应生成金刚石并在基底表面沉积形成薄膜。
金属热解法不仅可以制备金刚石薄膜，还可以制备金刚石单晶。
二、宝石级单晶金刚石外延生长的技术路线宝石级单晶金刚石的外延生长通常采用以下技术路线：1. 基底制备基底是金刚石外延生长的关键，其质量和结构对金刚石薄膜的质量和结构有很大影响。
目前常用的基底材料有金刚石、SiC、Mo、W 等。
其中金刚石基底是最常用的，其表面必须经过化学处理，以去除表面的氧化物和其他杂质，保证金刚石薄膜的纯度和质量。
2. 金属热解反应金属热解反应是制备金刚石薄膜和单晶的关键步骤。
在金属热解反应过程中，金属和碳源（通常为甲烷）在高温下反应生成金刚石。
反应温度通常在1200℃以上，反应时间根据反应器的尺寸和反应条件而定。
在反应过程中，还需要控制反应气氛和气压，以保证金刚石的纯度和晶体结构。
3. 金刚石薄膜生长金刚石薄膜的生长需要在金属热解反应的基础上进行。
通常采用低温高速生长法，即降低反应温度和增加反应气压，以提高金刚石的生长速率和晶体质量。
生长过程中还需要控制反应气氛、气压和金刚石生长速率等参数，以保证金刚石薄膜的质量和厚度。
CVD钻石31CVD合成钻石合成原理及识别特征
CVD钻石CVD合成钻石合成原理及识别特征一、合成钻石的历史和现状早在18世纪人们就开始了合成钻石的探索，但直到20世纪，由于热力学及高温高压技术的发展，才使钻石的合成得以实现。
1953年瑞士工程公司(ASEA)使用压力球装置首次成功地合成出了40粒小颗的钻石，美国通用电气公司(GE)也于1955年采用压带装置合成出了小颗粒的钻石。
此后，工业级钻石的合成技术得到广泛应用，目前几乎三分之二的工业用钻已由合成钻石替代了。
但直到1970年宝石级大颗粒的钻石才由美国通用电气公司合成成功。
经过近三十年的努力，目前已能获得十几克拉大的晶体，但宝石级钻石合成的成本仍然很高，不能进行大批量的生产。
2000年可切磨的合成钻石只有3500ct，仅占当年天然宝石级钻石产量的0.01%。
到二十世纪九十年代，采用化学气相沉淀法(CVD)合成钻石薄膜，在固相基片上沉积形成金刚石多晶质薄膜，作为工业用途。
2003年，美国CVD钻石公司合成出达到宝石级单晶，并开始商业性生产。
最近，美国华盛顿地球物理实验室实现100μm/h的CVD合成钻石的速度，生产出了10ct、半英寸厚的单晶钻石。
为了进一步加大合成钻石晶体的尺寸，采用CVD顺序地在钻石基片的6个面上生长的方法，有可能实现英寸级(约300ct)无色钻石单晶的三维生长。
人们还发现，高压高温热处理能改善CVD合成钻石的颜色、提高合成钻石的硬度。
二、高温高压种晶触媒法合成钻石(一)合成钻石的原理钻石和石墨是碳的两种同质多像的变体。
根据钻石-石墨的相平衡图可知，在常温常压下石墨是碳的稳定结晶形式，钻石只有在高温高压下才是最稳定的，在高温高压(相图中钻石稳定区的条件)下，石墨的中的碳原子会重新按钻石的结构排列，而形成钻石。
合成钻石的方法主要分静压法、动压法和低压法(即在亚稳定区内生长钻石的方法)。
合成工业用钻石主要采用静压法中的静压触媒法，通过液压机产生(4500～9000)X109Pa的压力，以电流加热到1000～2000℃的高温，利用金属触媒实现石墨向钻石的转化。
CVD钻石19化学气相沉淀法合成钻石概述
CVD钻石19化学气相沉淀法合成钻石概述CVD（化学气相沉淀）法合成钻石是一种高温高压的化学过程，在这个过程中，以气相中的碳源为原料，通过热化学反应在钻石表面沉积碳原子，最终形成钻石晶体。
CVD法合成的钻石可以制备出高质量的大面积单晶，具有广泛的应用前景。
CVD法合成钻石的过程主要包括：原料气体制备、反应器和条件、沉积反应和生长机制等。
首先，需要制备合适的原料气体，通常选择甲烷（CH4）作为碳源，高纯度的氢气（H2）作为载体气体，将它们混合，并将气体充入反应器中。
反应器通常使用高温高压的环境，通常在1000-1400摄氏度和20-100大气压之间。
在反应器内，甲烷分解产生游离的碳原子，碳原子在金刚石衬底表面沉积形成钻石晶体。
一般来说，还需要加入适量的添加剂，如BOC钼盐、吡啶、镁等，以调控沉积速率和晶体质量。
CVD法合成钻石具有以下优点：首先，相对于天然钻石和化学合成钻石，CVD合成钻石可以制备出大面积的单晶，这对于制备钻石片和光学器件等具有重要意义；其次，CVD法合成钻石的化学过程可以进行多种改性处理，使得合成的钻石具备不同的性质和应用特点；此外，CVD法合成钻石的成本相对较低，可以实现大规模的产业化生产。
CVD法合成钻石的机理主要有两个：热裂解机理和化学反应机理。
热裂解机理认为，当甲烷气体在高温高压环境下传输到钻石表面时，发生了热裂解反应，将甲烷分解生成游离的碳原子，并在钻石表面沉积形成钻石晶体。
化学反应机理认为，在热裂解反应的基础上，氢气和其他添加剂参与了化学反应，调控了生长速率和晶体质量。
随着技术的不断进步，CVD法合成钻石在各个领域的应用也越来越广泛。
例如，CVD合成的钻石作为光学材料，具有高光学质量和热导率，可以用于制备高性能激光器、光学窗口和透镜等；此外，CVD法合成的钻石还可以应用于半导体材料、电子器件和生物医学领域，如制备高质量的电子材料、电子器件散热材料以及生物传感器等。
总之，CVD法合成钻石是一种重要的化学过程，可以制备出高质量的大面积单晶钻石。
金刚石表面覆膜的方法及应用
金刚石表面覆膜的方法及应用一、化学气相沉积法化学气相沉积（CVD）是一种常用的金刚石表面覆膜方法。
该方法利用含碳气体（如甲烷、乙炔等）在一定条件下发生化学反应，生成金刚石薄膜。
CVD法具有沉积温度低、薄膜质量高等优点，但制备的金刚石膜通常较厚，需要进一步加工以适用于实际应用。
二、物理气相沉积法物理气相沉积（PVD）法是另一种常用的金刚石表面覆膜技术。
该方法通过物理手段（如真空蒸发、离子溅射等）将含碳气体或碳源材料转化为原子态或离子态，然后沉积在基底表面形成金刚石膜。
PVD 法具有较高的沉积速率和较低的制备温度，但制备的金刚石膜较薄，且性能相对较差。
三、热丝化学气相沉积法热丝化学气相沉积（HFCVD）法结合了CVD和热丝技术的优点。
在HFCVD法中，高活性含碳气体在加热的钨丝或镍丝上发生化学反应，产生碳氢自由基或碳离子，并吸附在基底表面形成金刚石膜。
HFCVD 法能够制备高质量的金刚石膜，并具有良好的附着力。
然而，制备过程中需要精确控制热丝温度和气体流量，以保证薄膜质量和沉积速率。
四、激光诱导化学气相沉积法激光诱导化学气相沉积（LCVD）法是一种新型的金刚石表面覆膜技术。
该方法利用激光诱导气体发生化学反应，产生碳氢自由基或碳离子，并在基底表面沉积形成金刚石膜。
LCVD法具有较高的沉积速率和制备温度低等优点，但由于激光诱导过程中可能出现局部过热或光损伤，因此需要优化激光参数以获得高质量的金刚石膜。
五、应用金刚石表面覆膜技术在许多领域具有广泛的应用价值。
例如，在机械领域，金刚石膜可以作为超硬材料应用于刀具、磨料等产品中，提高其使用寿命和加工效率。
在光学领域，金刚石膜具有优异的透光性能和机械稳定性，可用作窗口材料或光电子器件的涂层材料。
此外，金刚石膜在电学、热学、生物学等领域也具有潜在的应用前景。
随着制备技术的不断发展和成本降低，金刚石表面覆膜技术的应用将更加广泛。
金刚石人工合成
三.化学气相沉积法（CVD）
化学气相沉积法法是在真空高温（或放电）条件下，激活提供的碳 基气体(如甲烷)，使之分解出碳原子和甲基原子等活性粒子，碳原 子在甲基和氢原子的作用下在选定的基片上沉积生长出金刚石薄膜
常用方法
高温高压法(HPHT)
动态高压法 静态高压法
化学气相沉积法（CVD)
一.动态高压法
科学家们从陨石高速坠落时冲击波作用于其中的石墨可产生金 刚石得到启发，利用动态高压法将石墨碳转变为碳在超高温超 高压下的稳定相——金刚石
即用爆轰法或冲击波法 , 在瞬间 (10-6s量级) 达到金刚石热力学稳定区 (3500K，20GPa) , 从而使部分碳实现了向金刚石的相变。
右图即为爆炸法制金刚石的简易 装置当然，此种方法得到的金刚 石往往含有较多的杂质，需要进 行复杂的分离与提纯操作
二.静态高压法（晶体触媒法）
与动态高压法相比，静态高压法指在相对较长的时间内, 合成温度、 压力都保持相对稳定, 进而实现金刚石的可控生长。
碳源，触媒和籽晶是此装置的基本组成部分。碳源处在 高温端，籽晶置于低温端，碳源和籽晶之间为触媒。在一 定的压力（5~6GPa）和温度（1300~1400℃）下，石墨转 化为金刚石并溶解于触媒中，由于触媒各部位温度不同而 导致金刚石在触媒中的溶解度不同，金刚石将由高温处的 高浓度区向低温处的低浓度区扩散，扩散下来的碳源直接 在籽晶表面上以金刚石的形态外延析出生长。
感谢聆听！
钻石恒久远，一颗永流传
人造金刚石合成技术的发展
人造金刚石合成技术的发展最早的人造金刚石合成方法是高温高压法，该方法是在高温（1500-2000℃）和高压（5-7GPa）条件下，在碳源和金属催化剂的作用下，将钻石结构的金刚石合成。
这种方法具有很高的能耗和成本，并且合成的金刚石质量一般较低，很少应用于实际生产中。
然而，随着对金刚石合成机理的深入研究，科学家们发现了一种新的合成方法，即化学气相沉积法。
这种方法通过在一定的温度和气体环境条件下，将气体中的碳原子沉积在合适的底片上，形成金刚石结构。
该方法具有较低的成本和能耗，同时能够合成高质量的金刚石。
然而，由于该方法需要在较高的温度下进行，以及对反应条件的严格控制，限制了其在大规模生产中的应用。
进一步的研究发现，金刚石的合成可以通过化学液相沉积法实现。
这种方法可以在常温和常压条件下，将溶解了石墨和金属催化剂的溶液，通过化学反应合成金刚石。
该方法具有较低的成本和能耗，且可以在大规模生产中应用。
然而，该方法目前的挑战是制备高质量的金刚石薄膜和大面积单晶。
随着纳米材料的发展，人造金刚石的纳米结构合成方法也取得了显著的进展。
一种常用的方法是通过化学气相沉积法，在气体环境中，通过控制气氛和反应参数，合成纳米尺寸的金刚石颗粒。
这些纳米金刚石颗粒在陶瓷制造、电子器件、医疗器械等领域中有着广泛的应用。
此外，还有一种新颖的方法是通过超快激光脉冲来合成金刚石。
该方法利用超快激光的强烈能量和短时域特性，将纯碳材料转变为金刚石。
这种方法具有快速、高效和精确控制的特点，对于微纳加工、光学器件等领域具有重要意义。
人造金刚石的应用也相应得到了广泛的拓展。
由于人造金刚石具有高硬度、高热导率和高耐磨性等特点，被广泛运用于工具刀具、切割工具、磨料、陶瓷材料等领域。
此外，人造金刚石还可以用于光学器件、光学镀膜、电子器件以及生物传感器等领域。
随着人造金刚石合成技术的不断发展，其在材料科学、电子学、光学等领域的应用前景更加广阔。
总结起来，人造金刚石合成技术经过多年的发展，从高温高压法到化学气相沉积法、化学液相沉积法，再到纳米材料的合成和超快激光脉冲合成等新颖方法，取得了显著的进展。
CVD钻石新型CVD合成钻石的鉴别方法
CVD钻石新型CVD合成钻石的鉴别方法2012年2月后，国家珠宝玉石质量监督检验中心（后简称NGTC）在北京、深圳两地的实验室，陆续“侦破”一种新型CVD合成钻石样品。
据了解，目前该样品在肉眼下不能直接甄别，必须借助专业检测仪器，具有极大的迷惑性，不可小视！不过，消费者现在也不必过于担心，因为现在NGTC实验室，早已为准确筛查出CVD合成钻石，制定了一套非常严格的检测程序。
我们首先来了解一下什么是CVD合成钻石。
所谓CVD的英文全称是“Chemical Vapor Deposition”，俗称“化学气相沉积法”，是一种在高温低压条件下采用的合成方法。
CVD合成钻石是指采用化学气相沉积法人工合成的钻石。
这并不是一项新技术。
早在1952年，美国CVD 钻石公司就采用这项技术成功生长出钻石。
只是当时采用此法生长钻石的速度很慢，钻石品质不高，仅具有工业用途。
然而现在，这个技术得到了飞速发展，通过这一技术获得钻石的重量和体积在逐渐变大，质量也逐渐变好。
如何识别CVD合成钻石在实验室的常规检测步骤下，新型CVD合成钻石普遍具有以下几种特征：1.4C特征：克拉的重量较大，多数在50分左右。
切工普遍较好。
颜色接近无色，级别多为I~J色，而传统的高温高压合成的钻石（HPHT）,多数为黄色。
净度级别为VS级，内部可见不具备金属光泽的黑色包体，与天然钻石中的包体极为相似，在肉眼或显微镜下很难与天然钻石进行区分。
2.紫外荧光：天然钻石可能有荧光，也可能没有荧光。
而CVD合成钻石都有特殊荧光。
在长波紫外荧光灯下无荧光，在短波紫外荧光灯下具有较难观察到的弱或极弱的荧光，无磷光。
这一特点与天然钻石恰好相反。
3 .钻石确认仪（Diamondsure）：检测后，建议进一步检测（II型）4.钻石观察仪（Diamondview）：检测后，可见蓝绿色荧光以及蓝色磷光，具有CVD合成钻石的特征生长纹理。
5.红外光谱仪检测：为IIa型，不含氮。
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宝石级人造钻石（大颗粒单晶金刚石）的设备介绍----MPCVD新型的方法 介绍CVD金刚石设备， 主要为微波CVD设备，是被公认的能够制备高品级的大颗粒金刚石和大面积金刚石厚膜。有需要CVD设备，主要提供1 kW 5 kW 8 kW 微波等离子体CVD 设备，也欢迎咨询！
目前化学气相沉积（CVD）法制备金刚石主要有：热丝CVD，直流电弧CVD，微波等离子体CVD。这些方法在本质上都是用某种形式的能量来激励和分解含碳化合物气体分子,并在一定条件下使金刚石在基片表面成核和生长。
用于刀具涂层的热丝设备 能够工业化得直流设备 能够制备高品级钻石的微波设备
热丝CVD 直流CVD 微波CVD
各自的内部结构图，可以发现三者就是激发等离子体的方式不一样，有各自的优缺点
做出来的金刚石的质量也是不一样的哦，看对比就知道了 热丝主要用于刀具涂层上 直流法生长不够稳定 微波法最好，但是耗资较大
三者对比可是看的出来的哦，三种方法做出来的东西就是不一样的 因此，只有微波法能做出高品级金刚石！ 直接看看微波CVD金刚石的应用就知道好了：光学级金刚石能够应用到各个领域
更重要的是，可以做钻石的！ apollo公司生产0.28-0.67克拉的粉红CVD钻石，目前无色钻石最大可达16克拉 微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)是制备高品质金刚石膜的首选方法。主要优点为：无内部电极,可避免电极放电污染;运行气压范围宽; 能量转换效率高;可以产生大范围的高密度等离子体;微波和等离子体参数均可方便地控制等. 所以,它是制备大面积均匀、无杂质污染的高质量金刚石膜的有开发前景的重要方法.
MPCVD 装置通常分为微波系统、等离子体反应室、真空系统和供气系统等四大部分. 微波系统包括微波功率源、环行器、水负载、阻抗调配器,有时还包括测量微波入射和反射功率的定向耦合器及功率探头和显示仪表. 微波频率通常选用工业用加热频段的2. 45GHz. 真空和统由真空泵、真空阀门和真空测量仪器(包括真空规管和显示仪器) 组成. 供气系统由气源、管道和控制气体流量的阀和流量计等组成. 这三个部分各自都是通用型的,可以适用于各种类型的MPCVD 装置和其他用途的实验装置. 等离子体反应室包括微波与等离子体的耦合器、真空沉积室以及基片台等. 不同类型的PCVD 装置的区别在于等离子体反应室形式的不同. 从真空沉积室的形式来分,有石英管式、石英钟罩式和带有微波窗的金属腔体式. 从微波与等离子体的耦合方式分,有表面波耦合式、直接耦合式和天线耦合式.
在过去的20年里，金刚石膜MPCVD装置经历了从早期的石英管、石英钟罩式，到后期的圆柱谐振腔式、椭球谐振腔式以及圆周天线式(CAP)谐振腔的发展。下面一一进行介绍：
1. 直接耦合石英管式MPCVD装置的结构 装置图 结构图 这也是最常用、最简单也是最早出现的微波等离子装置是直接耦合石英管式装置。此装置的基本工作原理是：2．45 GHz微波经过波导管、磁控管和环行器，在阻抗螺钉和波导管中的短路活塞共同调节下进入直径50 mm的石英管真空反应室，从而在电场最强的放电管中部生成稳定的等离子体球。装置如上图所示。等离子体球的精确位置可以通过波导终端的短路滑片来调节。当微波功率增大到一定时击穿气体放电并形成等离子体球。该装置的特点是将石英管真空室直接插入到波导管内，微波在阻抗调配器和短路活塞的调节下直接耦合激励产生等离子体。在直接耦合石英管式反应器中，当微波功率加大时。石英管会受热软化，因此该类反应器的微波功率受到限制，微波发生器产生的微波频率为2．45 GHz，但其输出可调功率范围为0—800 W，有效最大功率仅为400-500 W。这类小功率设备发展比较成熟，用于摸索参数和研究性的实验具有高的性价比，
2. 天线耦合石英钟罩式微波等离子体CVD 装置 装置图：以SEKI公司的AX5010为例，最大功率为1.5 kw，目前售价为10万美金 结构图 我国已于1993 年成功研制出天线耦合石英钟罩式800 W的MPCVD 装置。石英钟罩式MPCVD 装置原理及特点: 与石英管式不同的是石英钟罩式MPCVD 装置存在模式转换 。该装置的工作原理是微波产生频率为2.45 GHz 的微波, 沿矩形波导以TE10 模式传播, 经过环行器、三螺钉调配器和发射天线等的共同作用, 微波传播模式转换为沿圆形波导传播的TM01 模式, 最后在谐振腔( 石英钟罩)内激励其中的气体形成均匀等离子体球。沉积腔体直径达到!120 mm, 等离子体球的直径取决于沉积腔体中的气体压力和微波功率。沉积温度以微波自加热方式来达到。此装置由于存在模式转换而能够在石英真空腔体中激励出等离子体球。石英钟罩距离等离子体球较远, 因此不易产生器壁污染, 同时薄膜的沉积面积也得到扩大。这样对于面积较大、纯净度要求高的金刚石薄膜的沉积极为有利。随着真空腔体尺寸的扩大, 改善了石英管式沉积装置中微波功率和沉积气压等参数的限制, 从而拓展了金刚石薄膜沉积规律的研究范围。
3. 天线耦合不锈钢谐振腔式MPCVD 装置
装置图：5kw 天线耦合不锈钢谐振腔 结构图
该装置包括2.45 GHz、5.0 kW的磁控管微波源、环形器与水负载、定向耦合器与微波功率计、三螺钉阻抗调配器、天线耦合式微波模式转换器、内径为1143 mm 的带有石英微波窗和观察窗的水冷却不锈钢反应室以及4 路质量流量控制器、机械真空泵、红外测温仪、热偶真空计和U 形水银压力计等。其中微波模式转换器可把矩形波导的TE10 模式转换为圆波导的TM01 模式, TM01 模式激发低压含碳气体( 133 ～ 9 310 Pa, H2 中混入0.1%～5.0%的CH4) 形成等离子体。由于TM01 驻波模式的电场等势面分布为不接触谐振腔壁的同心椭球, 故TM01 模式能激发不接触腔壁的椭球状等离子体, 避免了接触污染, 从而可制备出高质量的金刚石薄膜。
石英钟罩式设备用钟罩形（或杯形，盘形）石英窗，不锈钢反应室式设备用圆形平板石英窗，是两种能通过微波并隔离大气与真空环境的微波等离子体装置的关键部件。从形成清洁环境（指没有金属腔体的金属对处理试样的污染）和激励等离子体的场强分布等方面来看，钟罩形石英窗优于圆形平板石英 窗；从制造成本和石英窗的散热冷却方面来说，圆形平板石英窗优于钟罩形石英窗（钟罩面积大）。两者各有优缺点。制备金刚石膜的基体温度通常为600 ～1200 C°。对于较高功率的装置，不锈钢反应室（用圆形平板石英窗）可加水冷夹套，使得设备制造成本偏高。在1000 C°以下石英制品的长期使用是稳定和安全的，反应室由不锈钢底盘和石英钟罩以及金属圆筒形微波腔构成，制造成本可明显下降。所以石英钟罩式是微波功率在2KW以下的一种很好的装置类型。以前美国Wavemat公司生产和销售的就是这类装置产品。对于更高功率和更大体积的微波等离子体制备金刚石膜设备，因石英钟罩的制造成本和散热冷却要求等不足之处成为主要问题，故通常采用水冷夹套不锈钢反应室式为宜。SEKI公司是世界上著名的金刚石膜制备装置制造厂商，微波功率从1KW直至75KW，是目前唯一出售第三代大功率（75KW）微波等离子体制备金刚石膜专用装置的一家公司。
对不锈钢谐振腔式MPCVD 装置进行进一步改进，可实现10kW 的微波功率输入，并可进一步提高沉积速率。基于装置尺寸的局限性，微波频率为2.45GHz 下制备的等离子体面积有限，同样可以利用石英钟罩式对装置尺寸扩大的思想，通过改变微波的频率来增大石英板式圆柱形谐振腔内激发的等离子体面积。
改进不锈钢谐振腔式MPCVD 装置图：Model AX6550/6560
4. 椭球形MPCVD 装置 椭球形MPCVD 装置的谐振腔可看作是一种准光学谐振腔，腔体的设计主要利用了椭球的焦点的原理。准光学谐振腔是光波在其中来回反射从而提供光能反馈的空腔，通常由两块与工作介质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成。整个微波系统包括微波源，传输微波的矩形波导，调节系统阻抗的三螺钉阻抗调配器和短路活塞，以及耦合微波的模式转换天线。从磁控管出发的微波沿着矩形波导以TE10 模式传播，然后经三螺钉调配器和短路活塞的调节，使得整个系统内的阻抗达到匹配状态，同时，将模式转换天线放置在矩形波导中电场最强处，利于微波耦合到椭球形谐振腔中。微波经由天线从一个焦点馈入，在另一个焦点产生稳定的较大的电场，等离子体区域主要分布在椭球的下方焦点处。在下方焦点处放置一个石英钟罩，钟罩内放置水冷基片台，等离子体将在石英钟 罩内激发。椭球形谐振腔具有诸多优异的性能，如：激发的等离子体强度和位置十分稳定，不管气压和工作的微波功率如何变化，它始终保持在基片台上方处，与基片台具有良好的接触。同时，微波与等离子体的耦合效率非常高，不需要采用多余的器件来进行整个系统的阻抗调配。虽然椭球形谐振腔相较圆柱形谐振腔更适合高功率，高压力的金刚石薄膜沉积环境。但椭球形谐振腔却存在尺寸较大，并且采用石英钟罩包围基片台的方式，不利于系统的冷却等缺点，因此，在一定程度上限制了它的应用。 椭球形MPCVD 装置图 结构图为 由于微波等离子体CVD法是制备优质金刚石薄膜的主流方法，同时微波等离子体在材料制备和处理，微电子器件制造，纺织品表面改性，机械产品加工等众多领域有极为广泛的应用，国外有许多公司正在研制和生产与销售微波等离子体CVD制备金刚石膜设备，这类设备同样可以应用于微波等离子体的其他应用领域。 用微波等离子体化学气相渗透(CVI)法可制备高性能的金刚石复合材料。美国Crystallume公司曾研制出一类新的合成金刚石,称为金刚石复合陶瓷,用微波等离子体制备金刚石膜的类似方法将高温高压法生产的金刚石颗粒的聚集体进行固结，能以相当低的费用生产出直径为10cm厚4mm的具有光洁平滑表面的金刚石复合体部件。近年来，美国Garnegie研究所和 Alabama大学合作，用改造