[發(fā)明專利]用于生成微波激發(fā)的微等離子體的便攜式電源裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910146412.5
• 申請日: 2009-06-02
• 公開（公告）號: CN101808458A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔峻;李在九;沈載潤
• 申請（專利權(quán)）人: 浦項(xiàng)工科大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46;G05D23/19
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及便攜式電源裝置，并且更具體地，其涉及用于生成微 波等離子體的便攜式電源裝置，通過使用具有特殊頻率的微波生成等 離子體、在生成等離子體之后監(jiān)控從等離子體生成裝置反射的功率、 檢測改變的阻抗匹配條件并校正頻率，該便攜式電源裝置能夠使從等 離子體生成裝置反射的功率最小化并改善等離子體生成裝置的功耗。

背景技術(shù)

最近，等離子體處理已經(jīng)被開發(fā)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的各種應(yīng)用， 例如：血液凝固、消毒、巴氏殺菌、牙齒美白和癌癥治療。為了將等 離子體用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的各種應(yīng)用，需要開發(fā)可操作以在常壓下 生成等離子體的等離子體生成裝置，而不是在半導(dǎo)體加工中使用的、 在真空室中低壓生成等離子體的等離子體生成裝置。

通常，在常壓下生成等離子體所需的功率高于在真空室中低壓生 成等離子體所需的功率。

圖1示出了生成等離子體時氣壓與點(diǎn)火功率之間的關(guān)系的圖形。

參照圖1，可看出，在低壓(例如在真空室中可實(shí)現(xiàn)的約1托(Torr) 的氣壓)情況下生成等離子體需要約0.25W的點(diǎn)火功率。相反地，可 看出，在高壓(例如約760托的大氣壓)情況下需要約2.5W的點(diǎn)火 功率生成等離子體。

圖1的圖形說明了根據(jù)包含常壓的氣壓情況在等離子體生成裝置 中生成等離子體所需的功率的測量結(jié)果。特別地，該測量是在沒有任 何氣體流入等離子體生成裝置的情況下進(jìn)行的。在氣體流入等離子體 生成裝置以生成等離子體射流的情況下，生成等離子體的功率進(jìn)一步 增加。

因此，在傳統(tǒng)的常壓等離子體生成裝置中，在常壓的情況下生成 等離子體需要更高的功率。因此，存在電源裝置的體積和尺寸太大而 難以攜帶的問題。

圖2是示出了在微波等離子體生成裝置中生成等離子體之前和之 后的反射系數(shù)的圖形。在下文中，微波等離子體生成裝置表示通過將 微波用作電源以生成等離子的裝置。

在圖2中，圖形(a)示出了在生成等離子體之前，更確切地說，在 未加載點(diǎn)火之前，從微波等離子體生成裝置反射的功率，而圖形(b)示 出了在生成等離子體之后，更確切地說，在點(diǎn)火之后，從微波等離子 體生成裝置出反射的功率，其中，等離子體是用1W的功率、由氣壓 為760托的氬氣(Ar)或氦氣(He)生成的。參照在生成等離子體之前的圖 (a)，可理解到，微波等離子體生成裝置被設(shè)計(jì)為在對應(yīng)于最小反射系 數(shù)的頻率875MHz時是最優(yōu)的。

然而，還可從示出了生成等離子體之后的反射系數(shù)的圖(b)中理解 到，使用在頻率875MHz時是最優(yōu)的微波等離子體生成裝置在常壓下 生成等離子體之后，反射系數(shù)被改變。

通常，由于常壓下的電容的改變，工作頻率變?yōu)槁缘陀诔跏碱l率 875MHz，如圖(b)所示。

如存在于生成的等離子體中的離子和電子等帶電微粒會影響電 場，以使等離子體生成裝置的電容變得不同于初始設(shè)計(jì)的值。由于該 原因，在微波等離子體生成裝置中生成等離子體之后，初始設(shè)計(jì)的阻 抗匹配被改變。

因此，如果在沒有任何校正的情況下將微波的初始設(shè)計(jì)頻率提供 給微波等離子體生成裝置，那么將不能控制由于工作頻率的減小導(dǎo)致 的反射功率的增加。因此，存在的問題在于由于不必要的功率消耗而 使功率的效率被降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了這樣的便攜式電源裝置，該便攜式電源裝置能夠通 過使用微波生成具有低功率的常壓等離子體、在生成等離子體之后監(jiān) 控從等離子體生成裝置反射的功率和根據(jù)反射功率的變化校正頻率以 使從等離子體生成裝置反射的功率最小化。本發(fā)明還提供了這樣的便 攜式電源裝置，其能夠通過安裝在印刷電路板或一個芯片上以大大地 減小其體積和重量并改善其便攜性。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種便攜式電源裝置，該便攜式 電源裝置用于給生成微波等離子體的微波等離子體生成裝置提供功 率，該便攜式電源裝置包括：振蕩放大單元，其具有連接到微波等離 子體生成裝置的輸出級并具有提供放大的微波的振蕩器；和反射功率 反饋單元，其一個級被連接到微波等離子體生成裝置以接收在生成等 離子體時從微波等離子體生成裝置100反射的反射功率作為反饋并測 量該反射功率的梯度，并且所述反射功率反饋單元的另一個級被連接 到振蕩放大單元以生成開關(guān)控制信號并提供該開關(guān)控制信號，該開關(guān) 控制信號用于將微波的頻率調(diào)節(jié)為適合于改變后的反射功率的頻率。

附圖說明