[發明專利]一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發生器

無效

• 申請號: 201310577476.7
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103607835A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 陳兆權;洪伶俐;李會會;程韋;白洋
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: H05H1/30
• 分類號: H05H1/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于微波等離子技術領域，特別是涉及公開了一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發生器。

背景技術：

傳統的微波等離子體射流設備，所使用的微波源產生微波功率達1kW，其磁控管的陽極電壓達5kV，因此脈沖調制1kW的微波功率比較困難，且微波放電系統的體積大，設備笨重，價格較高。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發生器，可以產生低溫的、高電子濃度的和活性高的等離子體。

為了解決背景技術所存在的問題，本發明采用以下技術方案：

一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發生器，它由脈沖調制微波源、微波信號源、可調功率放大器、雙定向耦合器、放電器組成，微波信號和脈沖調制信號通過同軸電纜與可調功率放大器連接，可調功率放大器通過同軸射頻線與雙定向耦合器連接，雙定向耦合器通過同軸射頻線與放電器連接，其中：放電器包含石英玻璃管，其玻璃管上包裹著一層銅膜，并且把玻璃管的一端封著，銅膜封口上均勻分布著直徑為0.3mm的8個小孔，其配氣系統所供的氬氣通過小孔流入玻璃管中，玻璃管中間有一個離管口3mm的直徑為1mm的鋼針，離封口處有一個開口，其接SMA頭(SMA是Sub-Miniature-A的簡稱，常用的SMA同軸接口全稱應為SMA反極性公頭，就是同軸接頭是內部有螺紋的里面觸點是針(而母SMA接頭是外部有螺紋里面觸點是孔)。

進一步地，所述的脈沖調制微波源是固態微波源。

進一步地，所述的所述的微波信號源工作頻率為2.4～2.5GHz的可調標準頻率，脈沖調制輸出信號的頻率為200Hz～100kHz、占空比在1：100％范圍內可調，mW級的微波信號通過可調功率放大器放大成W級的脈沖微波功率。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：此微波等離子體發生裝置可以產生低溫的、高電子濃度的和活性高的等離子體，并且本發明其易集成化、體積小、可便攜；操作安全；易實現、價格較便宜。

附圖說明：

圖1是放電器圖。

圖2該發明的裝置結構圖。

具體實施方式：

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步描述：

一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發生器，如圖2所示由脈沖調制微波源、微波信號源、可調功率放大器、雙定向耦合器、放電器組成，微波信號和脈沖調制信號通過同軸電纜與可調功率放大器連接，可調功率放大器通過同軸射頻線與雙定向耦合器連接，雙定向耦合器通過同軸射頻線與放電器連接。

放電器(圖1所示)由石英玻璃管(1)(長52mm，直徑6mm)，其玻璃管上包裹著一層銅膜(2)，并且把玻璃管的一端封著，銅膜封口上均勻分布著直徑為0.3mm的8個小孔(5)，其配氣系統所供的氬氣通過小孔流入玻璃管中，玻璃管中間有一個離管口3mm的直徑為1mm的鋼針(3)，離封口處有一個開口，其接SMA頭(4)，等離子體射流為(6)。

進一步地，所述的脈沖調制微波源是固態微波源。

進一步地，所述的所述的微波信號源工作頻率為2.4～2.5GHz的可調標準頻率，脈沖調制輸出信號的頻率為200Hz～100kHz、占空比在1：100％范圍內可調，mW級的微波信號通過可調功率放大器放大成W級的脈沖微波功率。

所述的放電器的工作原理：2.4～2.5GHz的微波在放電器內發生共振效應，沿著鋼針(3)表面出現局域增強電場，尤其是在鋼針(3)的針尖處電場值最強；當增大微波功率至2W時，針尖處的微波電場值大于工作氣體的起暈初始電場，而出現放電；采用脈沖調制的微波功率激勵氣體放電，可以顯著減少等離子體的加熱時間，進而減少等離子體的溫度，因而實現了冷等離子體射流；調節脈沖調制信號的頻率及占空比、功率放大器的輸出功率值，可以顯著改變等離子體射流的參數。

工作時，首先設定微波信號源的工作頻率(2.4～2.5GHz內的一個數值)，同時設定脈沖調制信號的輸出頻率及占空比(頻率為200Hz～100kHz、占空比在1：100％)，mW級的微波信號和5V的脈沖調制信號通過波阻抗為75歐姆的Q9同軸電纜(7，8)與可調功率放大器連接，可調功率放大器的輸出為W級的可調脈沖微波功率，再由波阻抗為50歐姆的同軸射頻線(9)傳給雙定向耦合器，接著通過波阻抗為50歐姆可彎曲同軸射頻線(10)與放電器連接。調節可調功率放大器的功率輸出，實現放電；放電后，可以調節脈沖調制信號的頻率及占空比、脈沖微波的功率大小，來得到不同放電參數的冷等離子體射流。