1.一种金刚石膜的制备装置，其特征在于：包括主体部分和控制部分；

所述主体部分包括真空反应室（101）、热丝阵列（102）、支撑柱（103）、杯形水冷腔（104）、进水管（105）、出水管（106）、金属散热板（107）、基片（108）、传动柱（109）、传动板（110）、防水散热罩（111）、超声波换能器（112）、速度传感器（113）、位移传感器（114）、加速度传感器（115）；

真空反应室（101）的顶壁中央贯通开设有进气孔（116）；真空反应室（101）的底壁中央贯通开设有出气孔（117）；热丝阵列（102）水平安装于真空反应室（101）的内腔上部；支撑柱（103）的数目为若干个；各个支撑柱（103）均垂直固定于真空反应室（101）的内底壁；杯形水冷腔（104）支撑固定于各个支撑柱（103）的上端面，且杯形水冷腔（104）的杯口朝上；杯形水冷腔（104）的侧壁的径向截面为S形截面；杯形水冷腔（104）的底壁分别贯通开设有进水孔和出水孔；进水管（105）密封贯穿真空反应室（101）的侧壁下部，且进水管（105）的一端与进水孔密封连通；出水管（106）密封贯穿真空反应室（101）的侧壁下部，且出水管（106）的一端与出水孔密封连通；金属散热板（107）封盖于杯形水冷腔（104）的杯口上；基片（108）水平安装于金属散热板（107）的上表面中央，且基片（108）位于热丝阵列（102）的下方；传动柱（109）的数目为若干个；各个传动柱（109）均垂直固定于金属散热板（107）的下表面；传动板（110）支撑固定于各个传动柱（109）的下端面；防水散热罩（111）密封扣接于传动板（110）的下表面边缘；超声波换能器（112）的上端面与传动板（110）的下表面中央固定；超声波换能器（112）的下端面与防水散热罩（111）的内底壁中央固定；速度传感器（113）、位移传感器（114）、加速度传感器（115）均安装于传动板（110）的下表面；

所述控制部分包括微分器（201）、积分器（202）、三位转换开关（203）、放大器（204）、移相器（205）、主施密特触发器（206）、锁相环（207）、第一PWM控制芯片（208）、第一MOSFET（209）、第一开关电源变压器（210）、第一整流器（211）、第一衰减器（212）、第一从施密特触发器（213）、第二PWM控制芯片（214）、第二MOSFET（215）、第二开关电源变压器（216）、第二整流器（217）、第二衰减器（218）、第二从施密特触发器（219）、直流双电源转换开关（220）、超声波发生器；

速度传感器（113）的输出端与三位转换开关（203）的第一个输入端连接；位移传感器（114）的输出端与微分器（201）的输入端连接；微分器（201）的输出端与三位转换开关（203）的第二个输入端连接；加速度传感器（115）的输出端与积分器（202）的输入端连接；积分器（202）的输出端与三位转换开关（203）的第三个输入端连接；三位转换开关（203）的输出端与放大器（204）的输入端连接；放大器（204）的输出端与移相器（205）的输入端连接；移相器（205）的输出端与主施密特触发器（206）的输入端连接；主施密特触发器（206）的输出端与锁相环（207）的参考输入端连接；锁相环（207）的两个输出端分别与第一PWM控制芯片（208）的输入端和第二PWM控制芯片（214）的输入端连接；第一PWM控制芯片（208）的输出端与第一MOSFET（209）的输入端连接；第一MOSFET（209）的两个输出端分别与第一开关电源变压器（210）的两个输入端连接；第一开关电源变压器（210）的两个输出端分别与第一整流器（211）的两个输入端连接；第一整流器（211）的正输出端分别与第一衰减器（212）的输入端和直流双电源转换开关（220）的第一个正输入端连接；第一整流器（211）的负输出端与直流双电源转换开关（220）的第一个负输入端连接；第一衰减器（212）的输出端与第一从施密特触发器（213）的输入端连接；第一从施密特触发器（213）的输出端与锁相环（207）的第一个反馈输入端连接；第二PWM控制芯片（214）的输出端与第二MOSFET（215）的输入端连接；第二MOSFET（215）的两个输出端分别与第二开关电源变压器（216）的两个输入端连接；第二开关电源变压器（216）的两个输出端分别与第二整流器（217）的两个输入端连接；第二整流器（217）的正输出端与直流双电源转换开关（220）的第二个正输入端连接；第二整流器（217）的负输出端分别与第二衰减器（218）的输入端和直流双电源转换开关（220）的第二个负输入端连接；第二衰减器（218）的输出端与第二从施密特触发器（219）的输入端连接；第二从施密特触发器（219）的输出端与锁相环（207）的第二个反馈输入端连接；直流双电源转换开关（220）的正输出端与热丝阵列（102）连接；直流双电源转换开关（220）的负输出端与金属散热板（107）连接；超声波发生器的输出端与超声波换能器（112）的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石膜的制备装置，其特征在于：所述控制部分位于真空反应室（101）的外部；速度传感器（113）的输出端通过第一信号线（301）与三位转换开关（203）的第一个输入端连接；第一信号线（301）密封贯穿防水散热罩（111）的底壁，且第一信号线（301）穿设于进水孔和进水管（105）内；位移传感器（114）的输出端通过第二信号线（302）与微分器（201）的输入端连接；第二信号线（302）密封贯穿防水散热罩（111）的底壁，且第二信号线（302）穿设于进水孔和进水管（105）内；加速度传感器（115）的输出端通过第三信号线（303）与积分器（202）的输入端连接；第三信号线（303）密封贯穿防水散热罩（111）的底壁，且第三信号线（303）穿设于进水孔和进水管（105）内；超声波发生器的输出端通过第四信号线（304）与超声波换能器（112）的输入端连接；第四信号线（304）密封贯穿防水散热罩（111）的底壁，且第四信号线（304）穿设于出水孔和出水管（106）内；直流双电源转换开关（220）的正输出端通过第一电源线（401）与热丝阵列（102）连接；第一电源线（401）密封贯穿真空反应室（101）的侧壁；直流双电源转换开关（220）的负输出端通过第二电源线（402）与金属散热板（107）连接；第二电源线（402）密封贯穿真空反应室（101）的侧壁。

3.根据权利要求1所述的一种金刚石膜的制备装置，其特征在于：进水管（105）和真空反应室（101）之间绝缘；出水管（106）和真空反应室（101）之间绝缘。

4.根据权利要求1所述的一种金刚石膜的制备装置，其特征在于：所述移相器（205）采用TCA785型移相器；所述主施密特触发器（206）、第一从施密特触发器（213）、第二从施密特触发器（219）均采用74LS14型施密特触发器；所述锁相环（207）采用74HC4046型锁相环；所述第一PWM控制芯片（208）、第二PWM控制芯片（214）均采用LD7575型PWM控制芯片。

5.一种金刚石膜的制备方法，该方法是基于如权利要求1所述的一种金刚石膜的制备装置实现的，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

首先，超声波发生器将市电转换为超声频交变电流信号，并将超声频交变电流信号传输至超声波换能器（112）；然后，超声波换能器（112）将超声频交变电流信号转换为超声频机械振动，由此使得金属散热板（107）、基片（108）、传动柱（109）、传动板（110）、防水散热罩（111）、速度传感器（113）、位移传感器（114）、加速度传感器（115）同步进行超声频机械振动；然后，碳源气体经进气孔（116）喷向热丝阵列（102），并在热丝阵列（102）的高温作用下分解为等离子体；等离子体与基片（108）发生接触，由此在基片（108）的上表面沉积形成金刚石膜；

在沉积过程中，冷却水一方面经进水管（105）持续流入杯形水冷腔（104），另一方面经出水管（106）持续流出杯形水冷腔（104）；在流经杯形水冷腔（104）时，冷却水分别与金属散热板（107）、各个传动柱（109）、传动板（110）、防水散热罩（111）进行热交换，由此分别对基片（108）、超声波换能器（112）、速度传感器（113）、位移传感器（114）、加速度传感器（115）进行冷却；

与此同时，速度传感器（113）实时采集基片（108）的振动速度信号；位移传感器（114）实时采集基片（108）的振动位移信号，振动位移信号经微分器（201）转换为振动速度信号；加速度传感器（115）实时采集基片（108）的振动加速度信号，振动加速度信号经积分器（202）转换为振动速度信号；在三位转换开关（203）的切换控制下，上述三路振动速度信号中的一路依次经三位转换开关（203）、放大器（204）、移相器（205）传输至主施密特触发器（206），并经主施密特触发器（206）整形为方波信号；方波信号经锁相环（207）分为两路：第一路经第一PWM控制芯片（208）传输至第一MOSFET（209），由此使得第一MOSFET（209）输出驱动信号；

驱动信号施加于第一开关电源变压器（210），由此使得第一开关电源变压器（210）输出脉冲交流电压；脉冲交流电压经第一整流器（211）转换为正向脉冲电压，且正向脉冲电压与基片（108）的振动速度信号同频同相；正向脉冲电压依次经第一衰减器（212）、第一从施密特触发器（213）反馈至锁相环（207）；第二路经第二PWM控制芯片（214）传输至第二MOSFET（215），由此使得第二MOSFET（215）输出驱动信号；驱动信号施加于第二开关电源变压器（216），由此使得第二开关电源变压器（216）输出脉冲交流电压；脉冲交流电压经第二整流器（217）转换为负向脉冲电压，且负向脉冲电压与基片（108）的振动速度信号同频反相；负向脉冲电压依次经第二衰减器（218）、第二从施密特触发器（219）反馈至锁相环（207）。

6.根据权利要求5所述的一种金刚石膜的制备方法，其特征在于：所述碳源气体包括碳氢化合物和氢；所述正向脉冲电压的占空比、负向脉冲电压的占空比均为0.45 0.5。

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7.根据权利要求5所述的一种金刚石膜的制备方法，其特征在于：在直流双电源转换开关（220）的切换控制下，正向脉冲电压经直流双电源转换开关（220）施加于热丝阵列（102）和金属散热板（107）之间，由此使得热丝阵列（102）和金属散热板（107）之间产生正向脉冲电场；在正向脉冲电场的作用下，等离子体和基片（108）之间的相对速度大幅提高，由此有效提高了金刚石膜的沉积速度。

8.根据权利要求5所述的一种金刚石膜的制备方法，其特征在于：在直流双电源转换开关（220）的切换控制下，负向脉冲电压经直流双电源转换开关（220）施加于热丝阵列（102）和金属散热板（107）之间，由此使得热丝阵列（102）和金属散热板（107）之间产生负向脉冲电场；在负向脉冲电场的作用下，等离子体与基片（108）发生间歇性接触；在间歇期内，等离子体中的氢原子、氢离子对沉积过程中析出的非金刚石碳进行刻蚀，由此有效改善了金刚石膜的沉积品质。

9.根据权利要求5所述的一种金刚石膜的制备方法，其特征在于：在直流双电源转换开关（220）的切换控制下，正向脉冲电压和负向脉冲电压经直流双电源转换开关（220）交替施加于热丝阵列（102）和金属散热板（107）之间，由此使得热丝阵列（102）和金属散热板（107）之间交替产生正向脉冲电场和负向脉冲电场；在正向脉冲电场和负向脉冲电场的共同作用下，一方面使得等离子体和基片（108）之间的相对速度大幅提高，由此有效提高了金刚石膜的沉积速度，另一方面使得等离子体与基片（108）发生间歇性接触；在间歇期内，等离子体中的氢原子、氢离子对沉积过程中析出的非金刚石碳进行刻蚀，由此有效改善了金刚石膜的沉积品质。