[實用新型]微波表面波等離子體炬

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020216820.1
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN201726585U
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任兆杏;任炟;劉靜
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥飛帆等離子科技有限公司
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及等離子體炬領(lǐng)域，具體為一種微波表面波等離子體炬。

背景技術(shù)

等離子體炬在焊接、噴涂和材料合成等領(lǐng)域取得了卓有成效的應(yīng)用，但這種等離子體炬一般是用直流和交流電源激發(fā)的。由于是有極放電，不但電極壽命短，而且電極對等離子體的污染是許多應(yīng)用領(lǐng)域，例如，微電子，高純材料制造和光譜分析等領(lǐng)域不能接受的；射頻等離子體炬由于采用了電感耦合無極放電的形式，電極污染問題得到了很好的解決，但射頻等離子體炬的耦合效率低，很難應(yīng)用于要求產(chǎn)生高效和高能密度等離子體的領(lǐng)域。近年來由于高科技應(yīng)用領(lǐng)域的牽引，微波等離子體炬得到了充分的發(fā)展，也出現(xiàn)了相應(yīng)的一些專利，如申請?zhí)枺?2144899.X和申請?zhí)?00580016015.6的兩個專利。但這兩個專利，前者用具有內(nèi)導(dǎo)體的介質(zhì)波導(dǎo)/同軸轉(zhuǎn)換器耦合微波功率，使得內(nèi)導(dǎo)體浸漬在等離子體中；后者放電就在壓縮波導(dǎo)的微波電場的最大區(qū)域，使放電等離子體仍然與金屬波導(dǎo)管直接接觸。雖然這兩種微波放電與直流和交流等離子體炬有極放電機制有區(qū)別，但由這兩種微波等離子體炬產(chǎn)生的高能量密度等離子體的潔凈度顯然比不上射頻電感耦合的，因為電感耦合等離子體炬的電感線圈與等離子體之間有介質(zhì)管隔離。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種微波表面波等離子體炬，將電感耦合等離子體炬的優(yōu)點引入到微波等離子體炬中，使高能密度的等離子體在微波高透過率的介質(zhì)管中產(chǎn)生。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為：

微波表面波等離子體炬，包括矩形波導(dǎo)，所述矩形波導(dǎo)一端安裝有微波產(chǎn)生傳輸裝置，矩形波導(dǎo)的另一端設(shè)置有活塞，活塞桿穿過矩形波導(dǎo)另一端伸入波導(dǎo)腔中與活塞連接，其特征在于：所述矩形波導(dǎo)一個側(cè)壁上設(shè)置有凸起的通道壓縮塊，所述側(cè)壁對應(yīng)所述通道壓縮塊的中央位置還垂直于所述側(cè)壁安裝有帶進氣口的旋轉(zhuǎn)進氣環(huán)，所述進氣口的軸線與旋轉(zhuǎn)進氣環(huán)相切，所述旋轉(zhuǎn)進氣環(huán)的軸線上安裝有點火器；還包括有垂直于矩形波導(dǎo)另一側(cè)壁的介質(zhì)管，所述介質(zhì)管依次穿過所述矩形波導(dǎo)另一側(cè)壁與通道壓縮塊相對的中央位置、通道壓縮塊后，與旋轉(zhuǎn)進氣環(huán)連通，所述介質(zhì)管與所述旋轉(zhuǎn)進氣環(huán)同軸，介質(zhì)管外套有與介質(zhì)管同軸的圓波導(dǎo)，所述圓波導(dǎo)安裝在所述矩形波導(dǎo)的另一側(cè)壁上。

所述的微波表面波等離子體炬，其特征在于：所述點火器位于所述旋轉(zhuǎn)進氣環(huán)軸線上。

來自于微波產(chǎn)生傳輸裝置的微波經(jīng)過壓縮塊透過介質(zhì)管壁形成表面波，點火器工作后，將在介質(zhì)管中形成預(yù)電離等離子體。表面波在預(yù)電離等離子體產(chǎn)生后，將在介質(zhì)管中形成潔凈的微波等離子體炬。

本實用新型采用矩形變截面的波導(dǎo)壓縮微波通道提高微波場強，矩形變截面波導(dǎo)壓縮通道是矩形波導(dǎo)和通道壓縮塊形成的狹窄區(qū)。矩形波導(dǎo)一端是微波產(chǎn)生傳輸系統(tǒng)，另一端是微波匹配系統(tǒng)。微波產(chǎn)生系統(tǒng)是由微波管和激勵腔組成，傳輸系統(tǒng)是由環(huán)形器等組成；微波匹配系統(tǒng)是一個微波短路活塞。

在矩形變截面波導(dǎo)壓縮微波通道的寬面中央開有一圓形通孔，在圓形通孔處安裝與波導(dǎo)寬面垂直的介質(zhì)管和圓形波導(dǎo)，介質(zhì)管與圓形波導(dǎo)同軸。介質(zhì)管一端插入矩形變截面壓縮通道，與安裝在壓縮快上的旋轉(zhuǎn)進氣環(huán)和點火器相連，另一端延伸出作為出氣口，圓形波導(dǎo)一端旋緊在矩形波導(dǎo)的一側(cè)壁上，另一端與介質(zhì)管同軸延伸出。

微波管在激勵腔中產(chǎn)生的微波經(jīng)由環(huán)形器至矩形變截面波導(dǎo)壓縮通道中央轉(zhuǎn)換成沿介質(zhì)管傳播的表面波。當(dāng)在介質(zhì)管中形成適當(dāng)流速的旋轉(zhuǎn)氣流和點火器工作時，表面波將在介質(zhì)管內(nèi)產(chǎn)生高能量密度的等離子體。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型涉及的等離子體炬，由于放電區(qū)局限在耐高溫的介質(zhì)管內(nèi)，因而等離子體純凈度很高，可以用來制備高純度材料，例如用來生產(chǎn)太陽能級，乃至半導(dǎo)體級晶體硅；

2、本實用新型涉及的等離子體炬，由于放電區(qū)局限在耐高溫的介質(zhì)管內(nèi)，產(chǎn)生的等離子體能量密度很高，因而既可以用來高效離解鍵能很高的化合物，也可以用來合成鍵能很高的化合物；

3、本實用新型涉及的等離子體炬，放電區(qū)能產(chǎn)生高能量密度的等離子體，因而可以用來凈化任何有毒有害物質(zhì)；

4、本實用新型涉及的等離子體炬，在常壓下運行，不需要真空設(shè)備，所采用的微波系統(tǒng)都是已工程化的微波設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，運行可靠，轉(zhuǎn)換效率高，價格便宜。

附圖說明

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式