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合成鑽石的製造方法

 

 

       
圖片中是用來製造鑽石的高壓反應器

一、高溫高壓法:這種方法用的材料有煤、焦炭、石墨、石蠟、糖等;有份報告曾列舉二十幾種合成成功的材料。應用的催化劑可用鐵、鈷、鎳、銠、釕、鈀、鋨、銥、鉻、鉭、鎂,或這些金屬元素的混合物。

 

要求至少要達75,000atm(大氣壓),最好在80,000atm至110,000atm的高壓狀態,形成溫度則要在1200℃2000℃之間,最好是在1400℃1800℃之間。反應艙的中部為高溫區,碳源置放在該區,晶種放在反應艙下部的低溫區。

 

以石墨為碳源,晶種固定在氯化鈉(食鹽)晶床內,晶種某特殊晶面對著金屬催化劑,在晶種和碳源之間放置直徑6mm,厚3mm,金屬催化劑圓柱,此金屬催化劑是鐵鎳合金。

 

組合後,置入單向加壓,四塊斜滑面式立體超高壓高溫裝置中,再放入1000頓的油壓機內,反應腔溫度約1450℃,壓力控制在6GPa左右,生長時間22~52小時。

合成鑽石的籽晶

二、震波法:主要是利用爆炸時所產生的瞬間高溫高壓條件來合成鑽石,所合成的鑽石顆粒都很小(通稱鑽石粉),只適合在工業上應用。

 

三、化學氣相沉澱法:首先把氫氣和含碳氫的氣體(一般使用甲烷CH4),通過一組調節器,調節兩種氣體的比例,然後利用微波波源或電熱絲等,加熱混合的氣體,使溫度達2000℃左右,氫氣和甲烷會分解成氫原子和碳原子形成的電漿流,然後在加熱至600~1000℃的基質上,結核長成薄膜。

 

 

 

 

 

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