[發明專利]集成微波源和等離子體焰炬、以及相關方法

有效

• 申請號: 201410052708.1
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN104064428B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: G.帕特里吉
• 申請（專利權）人: 安捷倫科技有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H05H1/46
• 代理公司: 北京市嘉元知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11484
• 代理人: 陳靜

1.一種用于生成微波感應等離子體的等離子體源，其包括：

微波能量源，所述微波能量源包括在陰極軸線上的陰極、和通過相互作用空間與所述陰極間隔的陽極，其中所述微波能量源包括第一側、第二側和沿著所述陰極軸線從所述第一側到所述第二側的厚度；以及

等離子體焰炬，所述等離子體焰炬定位在所述微波能量源處并且包括在所述第二側的焰炬出口，其中所述等離子體焰炬建立從所述第一側到所述第二側的氣體流動路徑。

2.根據權利要求1所述的等離子體源，其中所述陽極包括定位在離所述陰極軸線一個或多個距離處的多個共振腔，并且所述等離子體焰炬延伸通過所述共振腔中的至少一個。

3.根據權利要求1所述的等離子體源，其中所述陰極和所述相互作用空間布置在真空室中，并且所述等離子體焰炬與所述真空室流體地隔離。

4.根據權利要求1所述的等離子體源，其中所述陽極包括定位在離所述陰極軸線一個或多個距離處的多個共振腔，并且所述陽極同軸地圍繞所述陰極，并且所述共振腔定位在離所述陰極軸線一個或多個徑向距離處。

5.根據權利要求1所述的等離子體源，其包括一個或多個附加等離子體焰炬，每個附加等離子體焰炬建立從所述第一側到所述第二側的氣體流動路徑。

6.根據權利要求1所述的等離子體源，其包括與所述第一側的所述等離子體焰炬連通的等離子體形成氣體源。

7.根據權利要求1所述的等離子體源，其中所述等離子體焰炬包括在所述第一側的焰炬入口和與所述焰炬入口連通的上游混合器，并且還包括相應地與所述混合器連通的第一氣體管道和第二氣體管道。

8.根據權利要求1所述的等離子體源，其中所述等離子體焰炬包括第一管和同軸地圍繞所述第一管的第二管。

9.一種等離子體處理系統，其包括：

根據權利要求1所述的等離子體源，其中所述等離子體焰炬包括在所述第一側的焰炬入口；

與所述焰炬入口連通的等離子體形成氣體源；以及

與所述焰炬出口連通的室。

10.根據權利要求9所述的等離子體處理系統，其包括管道，所述管道配置成用于將附加流體引導到所述等離子體焰炬或所述室。

11.根據權利要求9所述的等離子體處理系統，其中所述室是光發射光譜儀或質譜儀的一部分。

12.一種用于供應等離子體的方法，所述方法包括：

通過操作包括第一側和第二側的微波能量源生成微波能量；

通過將等離子體形成氣體從所述第一側流動到等離子體焰炬中生成等離子體，其中所述等離子體形成氣體由所述微波能量輻射；以及

從所述第二側的所述等離子體焰炬的出口流動所述等離子體，

其中，生成等離子體包括生成關于所述等離子體焰炬的軸線大體對稱的圓柱形等離子體羽，同時所述等離子體焰炬浸沒在與所述軸線對準的磁場中。

13.根據權利要求12所述的方法，其中所述微波能量源包括浸沒在磁場中的陰極和陽極，所述陽極同軸地圍繞所述陰極并且通過相互作用空間與所述陰極間隔，并且共振腔通過所述陽極形成，并且其中生成微波能量包括在所述陰極和所述陽極之間施加DC電壓并且在所述相互作用空間中提供電子。

14.根據權利要求12所述的方法，其中所述等離子體羽包括沿著所述等離子體焰炬的軸線的低密度或低溫度區域并且具有圓形或橢圓形橫截面。

15.根據權利要求12所述的方法，其包括在所述等離子體焰炬的上游、在所述等離子體焰炬中或在所述出口的下游的點混合所述等離子體形成氣體和流體。

16.根據權利要求15所述的方法，其包括使所述流體流動通過所述等離子體焰炬的中心管，并且使所述等離子體形成氣體流動通過所述中心管和所述等離子體焰炬的外管之間的環形空間。

17.根據權利要求15所述的方法，其中所述流體從運載氣體、可由等離子體賦能的分析物蒸汽或氣體、具有夾帶在其中的分析物的運載氣體、具有夾帶在其中的顆粒的運載氣體、氣溶膠和作為化學合成或膜淀積的前體的氣相化合物組成的群組選擇。