Die vielen Herausforderungen, die mit der Gewinnung natürlicher Diamanten verbunden sind, haben zur Entwicklung der Herstellung synthetischer Diamanten geführt. Synthetische Diamanten, die im Labor gezüchtet werden, sind aus verschiedenen Gründen zu einer attraktiven Alternative zu natürlichen Diamanten geworden:
- Schutz der Umwelt
- Schutz der Menschenrechte im Zusammenhang mit dem Abbau von Naturdiamanten
- Senkung der Produktionskosten und
- Praktisch unbegrenztes Angebot
Die Herstellung von im Labor gezüchteten Diamanten dauert je nach gewünschter Größe und Qualität etwa vier Wochen mit zwei oder drei Unterbrechungen während des Prozesses, um den Diamanten zu reinigen. Um der wachsenden Marktnachfrage gerecht zu werden, betreiben die Hersteller mindestens 20 Reaktoren gleichzeitig, wobei jeder Reaktor etwa 12-20 Diamanten liefert.
Prozessqualität und -geschwindigkeit sind entscheidend, weshalb führende Hersteller von im Labor gezüchteten Diamanten leistungsstarke Reaktoren mit langlebigen Komponenten und Instrumenten benötigen. Massendurchflussregler (MFC) sind kritische Komponenten in einem Reaktor, die die präzise Zufuhr von Gasen zu einem Saeed-Kristall über zwei Hauptproduktionsmethoden steuern:
- Chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD) und
- Hochdruck/Hochtemperatur (HPHT)
Die Kontrolle des Drucks ist ein weiterer wichtiger Faktor für die Erzielung besserer Prozessergebnisse. Mit seiner bewährten Leistung im Bereich der kritischen Gasfluss- und Druckregelungstechnologie stellt Brooks Instrument sein technisches Fachwissen zur Verfügung, um diesen schnell wachsenden Markt zu unterstützen und den Herstellern von im Labor gezüchteten Diamanten dabei zu helfen, die Prozesszeit zu verkürzen und die Ausbeute mit hochleistungsfähiger Instrumentierung zu erhöhen.
Anforderungen an die Bewerbung
Während ihrer wochenlangen Produktionskampagnen benötigen Diamantenhersteller eine konstante Schichtdicke und Gleichmäßigkeit sowie eine hohe Ausbeute und einen hohen Durchsatz. Diese Ergebnisse werden durch erstklassige Messgeräte ermöglicht, die Folgendes bieten:
- Hervorragende Langzeit-Nullpunktstabilität für genaue, wiederholbare Gassteuerung zur Aufrechterhaltung kritischer Prozessparameter und weniger häufige Gerätekalibrierung zwischen den Produktionskampagnen
- Hochpräzise Kontrolle von Vakuum und Druck in verschiedenen Phasen einer Produktionskampagne
Prozesslösung
Während der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) leiten vier Brooks Instrument SLA5800 Massendurchflussregler in einer Gasbox Kohlenwasserstoffgas, hauptsächlich Methan, H2, N2 und O2, präzise in den Reaktor, in dem ein Substrathalter mit Kohlenstoffatomkernen platziert ist. Zusätzlich regelt ein SLA5850-Gegendruckregler von Brooks Instrument nicht nur die Druckniveaus, sondern auch indirekt die Temperatur im Reaktor, wo die Kammer auf etwa 900-1200 °C aufgeheizt wird.
Flow scheme
Ein Mikrowellenstrahl, ein Laser oder ein heißes Filament ist die Hochenergiequelle im Reaktor, die den Kohlenstoff dazu zwingt, sich aus einer Plasmawolke abzuscheiden und auf einem Impfkristall abzulagern. Die XacTorr®-Serie von Brooks Instrument steuert präzise Vakuumwerte von 20 Torr bis 300 Torr. Die XacTorr®-Serie ist einzigartig, da sie über mehrere Konstruktionsmerkmale verfügt, die die Messstabilität und die Lebensdauer des Geräts im Vergleich zu anderen Angeboten auf dem Markt verbessern. Die Diamanten werden alle paar Stunden entnommen, um die Oberfläche zu polieren und den nicht diamantförmigen Kohlenstoff zu entfernen, bevor der Substrathalter zur weiteren Bearbeitung wieder in den Reaktor eingesetzt wird.
Eine wachsende Anzahl von Diamantenherstellern auf der ganzen Welt spezifizieren Massendurchflussregler und Druckregelprodukte von Brooks Instrument. Die langfristige Stabilität, die hohe Genauigkeit und die einfache Integration in verschiedene Prozesssoftwaresteuerungssysteme machen unsere Gasdurchfluss- und Vakuummess- und -regelgeräte zur bevorzugten Wahl für hochproduktive Werkzeuge mit anspruchsvollen Gleichmäßigkeitsanforderungen. Darüber hinaus verlassen sich diese Hersteller auf den Vor-Ort-Service der werkszertifizierten Durchflussexperten von Brooks Instrument, wenn eine Kalibrierung zur Unterstützung ihrer kontinuierlich arbeitenden Geräte erforderlich ist.