近日，英國的一項等離子體射流反應器技術將替代傳統的微波反應器技術從而實現快速生產人造金剛石，其合成速度或將比以前提到10-100倍。用這種新技術制造出的金剛石薄膜層將用于耐磨鍍附、紅外線攝像機，鉆頭和激光二極管等領域。

技術背景

        在過去的20年里，科學家們已經成功利用化學氣相沉積法（chemical vapour deposition）在實驗室中生產人造金剛石薄膜，其產品用于鉆頭的耐磨涂覆，探測地震后被掩埋幸存者的紅外攝像機探窗以及電子器件的散熱片（諸如激光二極管）等。

        如今，英國Bristol大學化學系的Mike Ashfold教授及其科研團隊以及De Beers工業金剛石有限公司在如何快速生長金剛石薄膜的化學工藝方面又邁出了可喜的一步。

微波法生長人造金剛石

        金剛石作為碳的一種形式，在自然界通常以單晶體形態存在；而CVD人造金剛石則是一種聚晶體，由很多熔融的小晶體組成。在實驗室條件下研制聚晶金剛石的方法之一就是在微波反應器中添加甲烷和氫的混合物；微波能量將氫分裂成多個高活性的氫原子，然后跟甲烷發生反應，從而產生一種叫做自由基的活性含碳分子片段。這種含有很多帶電體或電離體的氣體混合物便叫做等離子體。在適當的條件下，當含碳自由基沉在被鍍附的材料表面時，碳原子便形成化學鍵從而生成聚晶金剛石。

等離子體射流反應器加快沉積速率

        利用微波法需要一個小時才能生成1微米厚的金剛石薄膜，而要完成一個耐磨涂層，則需要幾十微米厚的薄膜層；紅外攝像機的一個鏡頭則需要千分之一微米厚度的薄膜。為加快金剛石的生長速率，Mike Ashfold采用一種叫做等離子體射流反應器的設備，將氬離子通過一個直徑為千分之二米的小孔高速率噴射出；同時添加甲烷和氫的混合氣體。該系統在高溫下能夠產生高速率的等離子體噴射并產生巨大壓力：氣壓和流速越大，輸入功率就越大，從而使金剛石薄膜生長速率比微波反應器條件下的速率提高了10-100倍。唯一遺憾的是，目前條件下生長出的聚晶體質量不是很好。 工藝的改善

        目前，團隊利用精密光譜技術已經映射出了等離子體射流中含碳體的多種集合映像，為深刻理解該工藝和改善實驗條件并研制出更高質量的金剛石薄膜層奠定了基礎。（編譯自" Diamonds - Rapid Production of Synthetic Diamonds Using a Plasma Jet Reactor"；翻譯：王現）