[發明專利]一種微波電子回旋共振等離子體源電磁線圈

在審

• 申請號: 201410354287.8
• 申請日: 2014-07-19
• 公開（公告）號: CN104202901A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 丁育新
• 申請（專利權）人: 大連麥斯維爾電磁設備有限公司
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種電磁線圈，特別是一種有磁軛的微波電子回旋共振等離子體源電磁線圈。

背景技術

微波電子回旋共振等離子體被廣泛應用于材料表面進行加工，金屬表面改性等領域，通過在微波電子回旋共振等離子體外加電磁線圈，產生電磁場，并在電子回旋共振腔中引發電子回旋共振以產生大量的等離子體，以用于某些材料的等離子束處理作業。目前，用來產生磁場的電磁線圈是由銅管繞制的水冷式線圈或實芯導線繞制的線圈組成，這類電磁線圈產生的磁場空間無法控制且分布不均勻，造成等離子體加工精度不高，同時電磁線圈對外電磁輻射較大，容易對人體及外部設備造成損害。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種有磁軛的微波電子回旋共振等離子體源電磁線圈，通過在電磁線圈外部及外端設置磁軛，改變線圈內磁場分布，增強線圈內磁感應強度，減小線圈對外電磁輻射。

本發明的技術解決方案是：

一種微波電子回旋共振等離子體源電磁線圈，包含有中空電磁線圈，其特征在于：在電磁線圈外部包覆有外部磁軛，在線圈兩端包覆有外端磁軛，外部磁軛與外端磁軛相連接，將整個電磁線圈完全覆蓋。

所述的微波電子回旋共振等離子體源電磁線圈在外端磁軛靠近中心口處內側設置有環形凸起，用于增強線圈內磁場強度梯度。

所述的微波電子回旋共振等離子體源電磁線圈的外部磁軛和外端磁軛均為軟磁材料。

所述的微波電子回旋共振等離子體源電磁線圈的外部磁軛和外端磁軛由多塊磁軛組件拼裝組成。

本發明的有益效果是：

(i)通過設置外部磁軛和外端磁軛，可以使電磁線圈內部磁場分布更加均勻，磁場強度進一步增強，特別是在外端磁軛靠近中心口處內側設置環形凸起，可以將電磁線圈內的磁場被限制在與磁軛距離很近的空間內，有效提高磁感應強度梯度，使等離子體束的輸出的能量得到提升。

(ii)外端磁軛和外部磁軛的設置可以有效降低電磁線圈的磁路磁阻，大幅降低激磁功率，從而節省更多的電能和冷卻水。

(iii)由于有磁軛線圈的磁場被限制在與磁軛距離很近的空間內，對于接近電磁線圈的儀器設備或人員所受到的電磁輻射變得很小，能有效保護操作人員的安全，也可以使在附近使用的儀器設備免受電磁場的影響，延長設備使用壽命。

附圖說明

圖1為微波電子回旋共振等離子體源電磁線圈的立體示意圖。

圖2為無磁軛電磁線圈中軸線上磁感應強度分布圖。

圖3為有磁軛電磁線圈中軸線上磁感應強度分布圖。

圖4為無磁軛等離子體端部的磁感應強度分布圖。

圖5為有磁軛等離子體端部的磁感應強度分布圖。

圖6為無磁軛等離子體側部的磁感應強度分布圖。

圖7為有磁軛等離子體側部的磁感應強度分布圖。

具體實施方式

具體實施方式以微波電子回旋共振等離子體源產生87.5毫特斯拉的靜磁場，等離子體微波注入頻率為2.45Ghz為例，對本發明進行進一步說明。

如圖1所示，微波電子回旋共振等離子體源電磁線圈包含有中空電磁線圈1，電磁線圈外部包覆有外部磁軛2，在線圈兩端包覆有外端磁軛3，外部磁軛與外端磁軛相連接，將這個電磁線圈完全覆蓋。電磁線圈套接在等離子體共振腔5上。通過適當地調整磁場的空間分布使得電子回旋頻率在沿放電室的軸向上某一位置與微波的圓頻率一致，產生共振現象。磁場沿著軸線是發散的，借助于發散磁場的梯度，可以將放電室中產生的等離子體輸送到工作室中，以供使用。在外端磁軛靠近中心口處內側可以設置有環形凸起4，以用于控制線圈磁場變化，增強線圈內磁場強度。

表1列舉出了無磁軛電磁線圈和有磁軛電磁線圈中軸線上最大磁感應強度對比以及在相同磁場強度下激發裝置的激磁功率對比。由表1及圖2、圖3可以看出，有磁軛電磁線圈內磁場分布更加均勻，中軸線上最大磁感應強度更大。在相同磁場強度下，有磁軛電磁線圈比無磁軛線圈的激磁功率有明顯降低，降幅達36％，從而節約大量的電能和冷卻水。

表1中軸線上最大磁感應強度對比及相同磁場強度下激磁功率對比