[發(fā)明專利]一種長(zhǎng)使用壽命的新型微波等離子體激發(fā)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810936502.3
• 申請(qǐng)日: 2018-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN109104808A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃詩(shī)洋;張貴新;劉程;鄧?yán)?/a>;謝宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H05H1/46
• 分類號(hào): H05H1/46
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 曹曉斐

本發(fā)明公開了一種長(zhǎng)使用壽命的新型微波等離子體激發(fā)裝置，涉及微波等離子體源、微波等離子體激發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)方案要點(diǎn)包括微波波導(dǎo)管、插接在所述微波波導(dǎo)管內(nèi)的非金屬放電管、固定在所述非金屬放電管內(nèi)壁處的輔助激發(fā)導(dǎo)體、以及固定在所述微波波導(dǎo)管上且向非金屬放電管內(nèi)通入氣體的渦旋氣體發(fā)生裝置；所述輔助激發(fā)導(dǎo)體上下兩端都位于所述微波波導(dǎo)管內(nèi)部。能夠?qū)崿F(xiàn)大氣壓下大體積微波等離子體的激發(fā)和維持，并且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用壽命長(zhǎng)，能實(shí)現(xiàn)微波等離子體意外熄滅后的重燃，讓微波等離子體的激發(fā)更為簡(jiǎn)單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及屬于微波等離子體源、微波等離子體激發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種長(zhǎng)使用壽命的新型微波等離子體激發(fā)裝置。

背景技術(shù)

微波等離子體的產(chǎn)生方式如下：微波在波導(dǎo)內(nèi)傳播，其電磁功率在特定位置由初始的等離子體吸收，導(dǎo)致強(qiáng)烈的氣體電離從而產(chǎn)生等離子體。微波等離子體的產(chǎn)生無(wú)需電極，所以蒸汽可以為工作氣體，也防止了電極的腐蝕，無(wú)需替換電極。微波等離子體也避免了額外的能量冷卻消耗以及氣體污染，在小型化高溫等離子體炬方面有非常大的應(yīng)用潛力，可用于廢棄固體及廢氣處理、冶金、金屬焊接冶煉等方面。

現(xiàn)有微波等離子體炬有兩種激發(fā)方式，一種使用金屬絲或金屬噴頭形式的點(diǎn)火器，現(xiàn)有的可參考的公開號(hào)為CN104507249A的中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)文件，其公開了一種矩形波導(dǎo)微波等離子體源發(fā)生裝置，在矩形波導(dǎo)諧振腔反映區(qū)內(nèi)設(shè)置一個(gè)金屬銅質(zhì)探針激發(fā)微波等離子體，由于反應(yīng)區(qū)溫度極高，銅質(zhì)探針使用一次即熔融，在微波等離子體意外熄滅時(shí)無(wú)法將其重燃，也帶來(lái)了金屬污染問(wèn)題。

另一種方法，如現(xiàn)有的可參考的公開號(hào)為CN107801286A的中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)文件，其公開了一種基于介質(zhì)阻擋放電預(yù)電離的微波等離子體激發(fā)系統(tǒng)，該申請(qǐng)利用介質(zhì)阻擋放電預(yù)電離為微波等離子體提供初始電子，從而激發(fā)微波等離子體。此類方法需要?dú)鍤庾鳛轭A(yù)電離氣體，成本較高，且非金屬預(yù)電離射流管下端距離等離子體區(qū)域較近，極易熔融從而無(wú)法再次引導(dǎo)激發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種長(zhǎng)使用壽命的新型微波等離子體激發(fā)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)大氣壓下大體積微波等離子體的激發(fā)和維持，并且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用壽命長(zhǎng)，能實(shí)現(xiàn)微波等離子體意外熄滅后的重燃，讓微波等離子體的激發(fā)更為簡(jiǎn)單。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種長(zhǎng)使用壽命的新型微波等離子體激發(fā)裝置，該等離子激發(fā)裝置包括微波波導(dǎo)管、插接在所述微波波導(dǎo)管內(nèi)的非金屬放電管、固定在所述非金屬放電管內(nèi)壁處的輔助激發(fā)導(dǎo)體、以及固定在所述微波波導(dǎo)管上且向非金屬放電管內(nèi)通入氣體的渦旋氣體發(fā)生裝置；所述輔助激發(fā)導(dǎo)體上下兩端都位于所述微波波導(dǎo)管內(nèi)部。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)微波波導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生微波電場(chǎng)，在非金屬放電管位置處，通過(guò)設(shè)置的輔助激發(fā)導(dǎo)體激發(fā)微波離子體，同時(shí)通過(guò)設(shè)置的渦旋氣體發(fā)生裝置，使得內(nèi)部被激發(fā)的微波離子體羽流遠(yuǎn)離非金屬微波放電管內(nèi)壁，通過(guò)渦旋氣體對(duì)非金屬放電管和輔助激發(fā)導(dǎo)體進(jìn)行降溫保護(hù)，使得輔助激發(fā)導(dǎo)體沒(méi)有金屬灼燒問(wèn)題，輔助激發(fā)導(dǎo)體使用壽命長(zhǎng)且在微波等離子體意外熄滅后能將其重燃。

較佳的，所述非金屬放電管的中心軸線位置位于距離微波波導(dǎo)管端面（1/4λ+kλ）處，λ為系統(tǒng)中微波波長(zhǎng)，k為大于等于0的整數(shù)。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)將非金屬放電管設(shè)置在微波電場(chǎng)幅值最大處，可以更佳容易激發(fā)微波等離子體。

較佳的，所述輔助激發(fā)導(dǎo)體貼合在所述非金屬放電管內(nèi)壁上。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)將輔助激發(fā)導(dǎo)體設(shè)置呈環(huán)狀，嵌合在非金屬放電管內(nèi)壁上，渦旋氣體在進(jìn)入非金屬放電管內(nèi)部時(shí)，使得微波離子體形成羽流，可以使得微波離子體與輔助激發(fā)導(dǎo)體接觸更少，從而對(duì)輔助激發(fā)導(dǎo)體進(jìn)行保護(hù)，使其使用壽命更長(zhǎng)。

較佳的，所述輔助激發(fā)導(dǎo)體圓周側(cè)壁呈網(wǎng)格狀。