Die Industrie für im Labor gezüchtete Diamanten wächst rasant mit der steigenden Nachfrage nach synthetischen Diamanten. Im Labor gezüchtete Diamanten ähneln natürlichen Diamanten in ihren physikalischen, chemischen und optischen Eigenschaften, sind aber aufgrund der kurzen Produktionszeit günstiger als natürliche Diamanten. Das PCVD-Verfahren wird am häufigsten zur Herstellung von im Labor gezüchteten Diamanten für Schmuck verwendet, das HPHT-Verfahren (Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren) für Diamanten für industrielle Zwecke.
PCVD-Anwendung
Plasma-Chemical-Vapour-Deposition (PCVD) ist ein Verfahren, mit dem im Labor Diamanten aus einem Kohlenwasserstoff-Gasgemisch gezüchtet werden können. Beim CVD-Verfahren wird eine dünne Scheibe Diamantsamen (häufig ein HPHT-Diamant) in eine versiegelte Kammer bei hoher Temperatur und hohem Druck gelegt. Die Kammer wird dann mit einem kohlenstoffreichen Gas (meist Methan) und anderen Gasen gefüllt. Anschließend werden die Gase mithilfe von Mikrowellen, Lasern oder anderen Techniken zu Plasma ionisiert. Die Ionisierung bricht die molekularen Bindungen in den Gasen auf, und der reine Kohlenstoff haftet am Diamantsamen und baut sich langsam Atom für Atom und Schicht für Schicht zu einem Kristall auf.
Das Verfahren zur Diamantherstellung umfasst das Positionieren des Diamanten in einem Halter, sodass thermischer Kontakt mit einer Seitenfläche des Diamanten neben der Kante seiner Wachstumsfläche besteht. Anschließend wird die Temperatur der Wachstumsfläche gemessen, um Messwerte zu erhalten. Anschließend wird die Temperatur der Wachstumsfläche anhand der Messwerte geregelt und ein Einkristalldiamant durch Mikrowellenplasma-Gasphasenabscheidung auf der Wachstumsfläche gezüchtet, wobei die Wachstumsrate des Diamanten über 1 μm pro Stunde liegt. Die Temperatur spielt in diesem gesamten Prozess eine sehr wichtige Rolle. Wir müssen die Temperatur des Zieldiamanten und nicht des Plasmas messen.
Temperaturmessung mit Infrarot-Pyrometern
Ein berührungsloses Temperaturmessgerät misst die Temperatur des Diamanten entlang seiner gesamten Oberfläche. Das Pyrometer ist an einem Glasfenster einer Kammer montiert, um die Temperatur des Zieldiamanten zu messen. Die Herausforderung besteht darin, dass Plasma IR-Energie bei bestimmten Wellenlängen emittiert und die Temperatur des Zieldiamanten durch das Plasma hindurch konstant gemessen werden muss. AST bietet ein berührungsloses IR-basiertes Pyrometer an, das bei ausgewählten Wellenlängen arbeitet, bei denen Plasma transparent ist.
Heizelementtechnologie
- Temperaturbereich – 350 °C bis 1800 °C
- Schnelle Reaktionszeit in Millisekunden
- Laservisier
- Konnektivität über USB 2.0, Bluetooth V2.0 und serielle RS-232- oder RS-485-Schnittstelle
- Messen Sie die Temperatur des Ziels durch Plasma bei einer bestimmten Wellenlänge
