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ラボグロウンダイヤモンドメーカー、安定したガスフロー供給と正確な圧力制御で歩留まりを向上し、プロセス時間を短縮

7/28/2023

Gas flow delivery and pressure control enable the synthesis of lab grown diamonds

天然ダイヤモンドの採掘には多くの課題があるため、合成ダイヤモンドの製造が開発されました。研究室で成長させた合成ダイヤモンドは、以下のようなさまざまな理由から、天然ダイヤモンドに代わる魅力的な選択肢となっている:

  • 環境保護
  • 天然ダイヤモンド採掘に伴う人権保護
  • 生産コストの削減と
  • 事実上無制限の供給
ラボグロウン・ダイヤモンドの製造には、希望するサイズと品質にもよるが、ダイヤモンドを洗浄するために2、3回の休憩をはさみ、約4週間かかる。増大する市場の需要に対応するため、メーカーは少なくとも20基のリアクターを同時に稼働させ、各リアクターから約12~20個のダイヤモンドを産出する。

 

プロセスの品質とスピードは非常に重要であり、そのため、主要なラボグロウンダイヤモンドメーカーは、耐久性のあるコンポーネントと計測器を備えた高性能リアクターを必要としています。マスフローコントローラー(MFC)は、リアクター内の重要なコンポーネントであり、2つの主な製造方法を通じて、種結晶へのガスの正確な供給を管理します:

  • 化学気相成長法(CVD)と
  • 高圧高温(HPHT)

圧力の制御は、より良いプロセス結果をもたらすもう一つの重要な要素です。重要なガスフローと圧力制御技術における実績により、Brooks Instrumentはこの急成長市場をサポートするために技術的専門知識を提供し、ラボグロウン・ダイヤモンド製造業者が高性能の計装によりプロセス時間を短縮し、歩留まりを向上させるのを支援しています。

アプリケーション

ダイヤモンドメーカーは、数週間に及ぶ生産キャンペーンにおいて、一貫したコーティング膜厚と均一性、そして高い歩留まりとスループットを要求します。このような結果を可能にするのが、以下のような最高級の装置です:

  • 優れた長期ゼロ安定性により、正確で再現性の高いガス制御を実現し、重要なプロセスパラメーターを維持し、生産キャンペーン間の機器校正の頻度を低減します。
  • 生産キャンペーン中の様々な段階における真空と圧力の高精度制御

プロセスソリューション

 

化学気相成長(CVD)プロセスでは、ガスボックス内の4台のBrooks Instrument SLA5800マスフローコントローラーが、主にメタン、H2、N2、O2などの炭化水素ガスを、炭素原子シードの基板ホルダーが置かれたリアクターに正確に供給する。さらに、Brooks Instrument SLA5850背圧コントローラーは、圧力レベルを制御するだけでなく、チャンバーが約900~1200℃に加熱されるリアクター内の温度も間接的に制御する。

Gas flow delivery and pressure control enable the synthesis of lab grown diamonds

マイクロ波ビーム、レーザーまたはホットフィラメントがリアクターの高エネルギー源となり、炭素をプラズマ雲から析出させ、種結晶上に堆積させます。ブルックスXacTorr® シリーズは、20Torrから300Torrまでの真空レベルを正確に制御します。XacTorr®シリーズは、市場の他の製品と比較して、測定の安定性と装置の寿命を向上させるいくつかの設計機能で設計されている点でユニークです。ダイヤモンドは数時間ごとに取り外され、上面が研磨され、ダイヤモンド以外のカーボンが取り除かれた後、基板ホルダーがリアクターに戻され、さらに処理されます。

世界中の多くのダイヤモンドメーカーがBrooks Instrumentのマスフローコントローラーと圧力制御製品を指定しています。長期的な安定性、高精度、および様々なプロセスソフトウェア制御システムへの容易な統合により、当社のガス流量および真空測定制御機器は、困難な均一性要件を持つ高生産性ツールに適した選択肢となっています。さらに、これらのメーカーは、連続的に稼動する装置をサポートするために校正が必要な場合、Brooks Instrumentの工場認定を受けた流量専門家による現地サービスを頼りにしています。

Joerg Riedel
産業用薄膜コーティング市場、ビジネスデベロップメントマネージャー

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