微波等离子体化学气相沉积MPCVD系统的保护电路的制作方法

微波等离子体化学气相沉积mpcvd系统的保护电路
技术领域
1.本技术涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种微波等离子体化学气相沉积mpcvd系统的保护电路。


背景技术：

2.mpcvd(microwave plasma chemical vapor deposition，微波等离子体化学气相沉积)系统，是一种应用于化学、材料科学、冶金工程技术、物理学领域的仪器。例如，mpcvd系统可以用于高速率制备高品质金刚石及其多种材料。
3.目前，如何优化mpcvd系统，使得其具有微波功率高、沉积面积大、沉积速度快、性能先进、稳定性高、使用方便、长时间运行安全可靠等特点，是亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种微波等离子体化学气相沉积mpcvd系统的保护电路，以提高mpcvd系统的安全性。
5.为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
6.第一方面，本技术提供一种微波等离子体化学气相沉积mpcvd系统的保护电路，设置于mpcvd系统，mpcvd系统包括真空泵，保护电路包括自动控制开关、手动控制开关、控制器和触摸屏，控制器与触摸屏电连接；真空泵通过自动控制开关以及手动控制开关与电源连接；自动控制开关和手动控制开关均与控制器电连接。
7.在可选的实施例中，真空泵包括前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵，自动控制开关包括第一自动控制开关、第二自动控制开关、第三自动控制开关和第四自动控制开关，手动控制开关包括第一手动控制开关、第二手动控制开关、第三手动控制开关和第四手动控制开关；前级机械泵通过第一自动控制开关、第一手动控制开关与电源连接；维持机械泵通过第二自动控制开关、第二手动控制开关与电源连接；罗茨泵通过第三自动控制开关、第三手动控制开关与电源连接；分子泵通过第四自动控制开关、第四手动控制开关与电源连接。
8.在可选的实施例中，第一自动控制开关包括第一空气开关和第一热继电器，第二自动控制开关包括第二空气开关和第二热继电器，第三自动控制开关包括第三空气开关和第三热继电器，第四自动控制开关包括第四空气开关和第四热继电器；前级机械泵依次通过第一空气开关、第一手动控制开关以及第一热继电器与电源连接；维持机械泵依次通过第二空气开关、第二手动控制开关以及第二热继电器与电源连接；罗茨泵依次通过第三空气开关、第三手动控制开关以及第三热继电器与电源连接；分子泵依次通过第四空气开关、第四手动控制开关以及第四热继电器与电源连接。
9.在可选的实施例中，保护电路还包括温度传感器，温度传感器设置于真空泵，温度传感器与控制器电连接。
10.在可选的实施例中，保护电路还包括振动传感器，振动传感器设置于真空泵，振动
传感器与控制器电连接。
11.在可选的实施例中，保护电路还包括扬声器，控制器与扬声器电连接；自动控制开关和手动控制开关均与扬声器电连接。
12.在可选的实施例中，保护电路还包括led灯，控制器与led灯电连接；自动控制开关和手动控制开关均与led灯电连接。
13.在可选的实施例中，真空泵与电源之间的导线的横截面积大于或等于1平方毫米。
14.相较于现有技术，本技术提供一种微波等离子体化学气相沉积mpcvd系统的保护电路，设置于mpcvd系统，mpcvd系统包括真空泵，保护电路包括自动控制开关、手动控制开关、控制器和触摸屏，控制器与触摸屏电连接；真空泵通过自动控制开关以及手动控制开关与电源连接；自动控制开关和手动控制开关均与控制器电连接。
15.其中，手动控制开关的闭合与断开只能由运维人员手动控制，因此，运维人员可以在mpcvd系统的控制程序故障且不能通过控制面板控制mpcvd系统的运行时，直接手动控制手动控制开关断开，避免mpcvd系统出现更多的故障，提高mpcvd系统的安全性。自动控制开关可以在真空泵(如前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵)运行出现异常(例如过载)时，自动断开，能够进一步提高mpcvd系统的安全性。自动控制开关和手动控制开关可以在闭合或断开时，向控制器发送信号，以指示控制器控制触摸屏显示自动控制开关和手动控制开关的通断状态，从而可以直观地显示上述保护电路的运行状况，提升运维和预警效率。
16.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本技术实施例提供的一种mpcvd系统的结构示意图；
19.图2为本技术实施例提供的一种mpcvd系统的保护电路的结构示意图。
20.图标：11
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微波功率源；12
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微波传输系统；13
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微波耦合系统及模式转换器；14
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等离子体工作腔；15
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真空及测量系统；16
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气体质量流量mfc系统；17
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温度测量及监测系统；18
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冷却水系统；19
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系统控制柜；191
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控制面板；20
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机架。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
22.首先，请参照图1，为本技术实施例提供的一种mpcvd系统的结构示意图。该mpcvd系统包括如下单元：微波功率源11、微波传输系统12、微波耦合系统及模式转换器13、等离子体工作腔14、真空及测量系统15、气体质量流量mfc系统16、温度测量及监测系统17、冷却水系统18、系统控制柜19以及机架20。上述各个单元的功能及实现方式可以参照相关的现
有技术，在此不再赘述。
23.其中，真空及测量系统15包括前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵，这些泵均可以被称为真空泵。另外，前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵的功能及实现方式可以参照相关的现有技术，在此不再赘述。
24.目前，前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵与电源(如上述微波功率源11)之间是通过导线连接的，当微波功率源11被启动时，前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵随之上电，如果前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵或分子泵出现过载等异常情况时，运维人员不能直接停止前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵的运行，只能关闭整个mpcvd系统的电源，这非常容易导致mpcvd系统损坏，并且容易发生安全事故。
25.因此，为了提升mpcvd系统的安全性，本技术实施例对图1所示的mpcvd系统的真空及测量系统15作了如下改进。
26.本技术实施例提供一种mpcvd系统的保护电路，该保护电路设置于mpcvd系统中。该保护电路包括：自动控制开关、手动控制开关、控制器和触摸屏。其中，控制器与触摸屏电连接。真空泵通过自动控制开关以及手动控制开关与电源电连接。自动控制开关和手动控制开关均与控制器电连接。这里的控制器可以是plc(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)或mcu(microcontroller unit，微控制单元)等，本技术实施例对此不作限定。另外，这里的控制器还可以是图1所示mpcvd系统的系统控制柜19中的plc，触摸屏可以是系统控制柜19中的控制面板191。
27.基于上述连接关系可知，真空泵与电源之间可以是通过自动控制开关、手动控制开关以及导线连接的。
28.可选地，自动控制开关包括第一自动控制开关、第二自动控制开关、第三自动控制开关和第四自动控制开关，手动控制开关包括第一手动控制开关、第二手动控制开关、第三手动控制开关和第四手动控制开关；前级机械泵通过第一自动控制开关、第一手动控制开关与电源连接；维持机械泵通过第二自动控制开关、第二手动控制开关与电源连接；罗茨泵通过第三自动控制开关、第三手动控制开关与电源连接；分子泵通过第四自动控制开关、第四手动控制开关与电源连接。
29.其中，第一自动控制开关、第二自动控制开关、第三自动控制开关和第四自动控制开关均可以包括：空气开关，和/或，热继电器。
30.进一步地，第一自动控制开关包括第一空气开关和第一热继电器，第二自动控制开关包括第二空气开关和第二热继电器，第三自动控制开关包括第三空气开关和第三热继电器，第四自动控制开关包括第四空气开关和第四热继电器；前级机械泵依次通过第一空气开关、第一手动控制开关以及第一热继电器与电源连接；维持机械泵依次通过第二空气开关、第二手动控制开关以及第二热继电器与电源连接；罗茨泵依次通过第三空气开关、第三手动控制开关以及第三热继电器与电源连接；分子泵依次通过第四空气开关、第四手动控制开关以及第四热继电器与电源连接。
31.下面对上述实施例举例说明。
32.例如，请参照图2，为本技术实施例提供的一种mpcvd系统的保护电路的结构示意图。该保护电路包括：4个手动控制开关，分别为km1(即第一手动控制开关)、km2(即第二手动控制开关)、km3(即第三手动控制开关)和km4(即第四手动控制开关)，以及8个自动控制
开关，分别为qf5(即第一空气开关)、qf6(即第二空气开关)、qf7(即第三空气开关)、qf8(即第四空气开关)、fr1(即第一热继电器)、fr2(即第二热继电器)、fr3(即第三热继电器)和fr4(即第四热继电器)。其中，qf5、qf6、qf7和qf8均为空气开关，fr1、fr2、fr3和fr4均为热继电器。电源为三相五线制电源，l31、l32、l33为相线，n为零线，pe为接地线。
33.前级机械泵依次通过fr1、km1、qf5与电源连接，维持机械泵依次通过fr2、km2、qf6与电源连接，罗茨泵依次通过fr3、km3、qf7与电源连接，分子泵依次通过fr4、km4、qf8与电源连接。如此可以实现，真空泵通过自动控制开关以及手动控制开关与电源连接的目的。
34.由于手动控制开关的闭合与断开只能由运维人员手动控制，因此，运维人员可以在mpcvd系统的控制程序故障且不能通过控制面板控制mpcvd系统的运行时，直接手动控制手动控制开关断开，避免mpcvd系统出现更多的故障，提高mpcvd系统的安全性。
35.另外，由于空气开关可以在电路中电流超过额定电流(如10a)时自动断开，从而能够实现对上述前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵的过载保护。以及由于热继电器也可以在上述前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵或分子泵过载时，自动断开，实现对上述前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵的过载保护。因此，本技术实施例提供的保护电路能够进一步提高mpcvd系统的安全性。
36.在本技术实施例中，上述保护电路还可以包括温度传感器，该温度传感器设置于真空泵，例如，设置与真空泵的外表面或内表面。并且，该温度传感器与控制器电连接。这样，温度传感器可以将探测到的真空泵的运行温度发送给控制器，控制器在接收到该运行温度时，可以控制触摸屏显示该温度，并且还可以在该运行温度超过预设值时，控制自动控制开关断开，从而提高mpcvd系统的安全性。
37.在本技术实施例中，上述保护电路还可以包括振动传感器，该振动传感器设置于真空泵，例如，设置与真空泵的外表面或内表面。并且，该振动传感器与控制器电连接。这样，振动传感器可以将探测到的真空泵的振动频率发送给控制器，控制器在接收到该振动频率时，可以控制触摸屏显示该振动频率，并且还可以在该振动频率超过预设值时，控制自动控制开关断开，从而提高mpcvd系统的安全性。
38.进一步地，基于上述自动控制开关、手动控制开关、控制器以及触摸屏的连接关系可知，当自动控制开关和手动控制开关闭合或断开时，自动控制开关和手动控制开关均可以向控制器发送信号，以指示控制器基于该信号控制触摸屏显示自动控制开关和手动控制开关的闭合或断开情况。
39.例如，假设图2中的qf5闭合，qf5可以向控制器发送qf5闭合信号，控制器在收到该qf5闭合信号时，可以控制触摸屏显示“qf5已闭合”的信息。或者，假设图2中的qf5断开，qf5可以向控制器发送qf5断开信号，控制器在收到该qf5断开信号时，可以控制触摸屏显示“qf5已断开”的信息。这样，可以直观地显示上述保护电路的运行状况，提升运维和预警效率。
40.进一步地，上述保护电路还可以包括扬声器，控制器与扬声器电连接。换言之，当自动控制开关和手动控制开关闭合或断开时，自动控制开关和手动控制开关均可以向控制器发送信号，以指示控制器基于该信号控制扬声器发出声音提示。
41.例如，假设图2中的qf5断开，qf5可以向控制器发送qf5断开信号，控制器在收到该qf5断开信号时，可以控制扬声器发出“qf5已断开，请检查”的预警声音。这样，可以有效地
提示上述保护电路的运行状况，提升运维和预警效率。
42.进一步地，上述保护电路还可以包括led灯，控制器与led灯电连接。换言之，当自动控制开关和手动控制开关闭合或断开时，自动控制开关和手动控制开关均可以向控制器发送信号，以指示控制器基于该信号控制led灯发出灯光提示。
43.例如，假设图2中的qf5断开，qf5可以向控制器发送qf5断开信号，控制器在收到该qf5断开信号时，可以控制led灯闪烁的预警光芒。这样，可以直观地提示上述保护电路的运行状况，提升运维和预警效率。
44.另外，自动控制开关和手动控制开关还可以均与led灯电连接，这样，可以不经过控制器，而是在自动控制开关和手动控制开关闭合或断开时，向led灯发送信号，以控制led灯发出灯光提示，可以更直观地提示上述保护电路的运行状况，以进一步提升运维和预警效率。
45.进一步地，上述保护电路中，前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵与电源之间的导线的横截面积大于或等于1平方毫米。这样，可以提升导线的电流承载能力，提高导线的散热效率，从而提升mpcvd系统的稳定性。
46.综上所述，本技术提供一种微波等离子体化学气相沉积mpcvd系统的保护电路，设置于mpcvd系统，mpcvd系统包括真空泵，保护电路包括自动控制开关、手动控制开关、控制器和触摸屏，控制器与触摸屏电连接；真空泵通过自动控制开关以及手动控制开关与电源连接；自动控制开关和手动控制开关均与控制器电连接。其中，手动控制开关的闭合与断开只能由运维人员手动控制，因此，运维人员可以在mpcvd系统的控制程序故障且不能通过控制面板控制mpcvd系统的运行时，直接手动控制手动控制开关断开，避免mpcvd系统出现更多的故障，提高mpcvd系统的安全性。自动控制开关可以在真空泵(如前级机械泵、维持机械泵、罗茨泵和分子泵)运行出现异常(例如过载)时，自动断开，能够进一步提高mpcvd系统的安全性。自动控制开关和手动控制开关可以在闭合或断开时，向控制器发送信号，以指示控制器控制触摸屏显示自动控制开关和手动控制开关的通断状态，从而可以直观地显示上述保护电路的运行状况，提升运维和预警效率。
47.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。