[發明專利]共振的裝置、含裝置的組及操作方法和等離子體產生設備

有效

• 申請號: 201680010098.6
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN107430976B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: A·F·塞爾莫
• 申請（專利權）人: A·F·塞爾莫;D·帕瓦林;F·特雷佐拉尼;M·馬嫩特
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;楊薇

共振的裝置、含裝置的組及操作方法和等離子體產生設備，該裝置適于射頻功率傳送，能夠用于產生等離子體，并且能夠電連接在具有固定頻率或可變頻率的射頻電源的下游，該裝置包括：至少一個電感元件Lp，所述至少一個電感元件在使用時能夠由至少一個射頻電源供電；至少一個電容元件Cp，所述至少一個電容元件電連接在至少一個電感元件Lp的端子處；該裝置具有等于的共振角頻率。電容元件Cp和電感元件Lp具有使得在共振狀態下電容元件和電感元件提供在該裝置的端子處測量的等效阻抗的值，該等效阻抗為電阻式，并且遠大于在該裝置的端子上游處的寄生阻抗的值，使得寄生阻抗的效應在使用期間能夠忽略。

技術領域

本發明涉及被固有地設計為共振的裝置，該裝置適于利用各種性質的材料進行射頻功率傳送(radiofrequency power transfer)(簡言之，RF)。本發明還涉及包括一個這種裝置的、具體可用于產生等離子體的設備中的組。

背景技術

已知適于RF功率傳送的組；這些組包括具有固定頻率或可變頻率的RF電源、適配元件以及大致電感裝置。

一個這種組的大致電感裝置具有負載，該負載不僅僅是電阻的，具有隨著頻率和耦合功率的參數變化而在模量和相位上可變的阻抗。利用一個這種裝置且為了使功率傳送最大化的目的，在常規組中提供在RF電源與大致電感裝置之間使用包括合適另外可變電抗元件(例如，匹配箱(matching-box))的適配元件，所述適配元件具有調整RF電源的終端處的總負載的功能。匹配箱可以包括電容元件和電感元件這兩者。

在這種常規系統中，在由大致電感裝置和適配元件(另外的電抗元件-匹配箱)組成的系統的共振頻率下獲得功率傳送的最大化。

然而，這種解決方案具有若干問題。

首先，在常規組中，由匹配箱補償的負載具有電感分量，該電感分量具有相對于常規RF電源的標準輸出阻抗(50-75Ohm)極低的模量，以便在工作頻率下可與RF電源電路和匹配箱的寄生元件(寄生阻抗)比較。這暗示由RF電源傳送的功率被分在電路的大致電感裝置與寄生元件之間，該功率的大部分(significant part)在這種寄生元件中耗散。

另外，在常規組中，電源電流具有相對于電壓的高值，使得組的歐姆損失顯著。

如果大致電感裝置由RF電源直接供電(沒有適配匹配箱的插入)，則大致電感裝置具有不可忽略的等效阻抗的虛分量，該分量反映被傳送到RF電源的功率的大部分。出于這種原因，在常規組中，需要能夠在不完全共振條件下操作時支持大量反射功率部分的RF電源。

這種常規系統還受僅從正弦波電源供電的限制不利地影響。因此，需要設置適于允許相對于常規裝置更高效的RF功率傳送的功率傳送的裝置。

US6291938B1、US20040124779A1、US20130088146A1、US20040263412A1教導了使用根據匹配箱或匹配網絡的方案設置的可變和固定電容的、根據現有技術的解決方案。

發明內容

因此，本發明的主要目的是改進用于到各種類型的材料的RF功率傳送(具體適于產生等離子體)的裝置的現有技術。

本發明的另一個目的是提供一種相對于常規裝置的另選裝置。

本發明的另外目的是提供一種解決常規裝置的缺點的RF功率傳送裝置。

本發明的又一個目的是提供一種容易制造且具有有競爭力的生產成本的RF功率傳送裝置。

本發明的又一個目的是提供一種可以由RF電源(不是必須為正弦波)供電的、用于RF功率傳送的組。

本發明相當重要的目的是提供一種優化所產生的功率傳送的、用于RF功率傳送的組。

根據本發明的一個方面，提供了一種被固有地設計為共振的、適于RF功率傳送的裝置。