[實用新型]一種長使用壽命的新型微波等離子體激發裝置

有效

• 申請號: 201821328557.8
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN208836438U
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 黃詩洋;張貴新;劉程;鄧磊;謝宏
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: 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

本實用新型公開了一種長使用壽命的新型微波等離子體激發裝置，涉及微波等離子體源、微波等離子體激發技術領域，其技術方案要點包括微波波導管、插接在所述微波波導管內的非金屬放電管、固定在所述非金屬放電管內壁處的輔助激發導體、以及固定在所述微波波導管上且向非金屬放電管內通入氣體的渦旋氣體發生裝置；所述輔助激發導體上下兩端都位于所述微波波導管內部。能夠實現大氣壓下大體積微波等離子體的激發和維持，并且設計簡單，成本低廉，使用壽命長，能實現微波等離子體意外熄滅后的重燃，讓微波等離子體的激發更為簡單。

技術領域

本實用新型涉及屬于微波等離子體源、微波等離子體激發技術領域，更具體的，涉及一種長使用壽命的新型微波等離子體激發裝置。

背景技術

微波等離子體的產生方式如下：微波在波導內傳播，其電磁功率在特定位置由初始的等離子體吸收，導致強烈的氣體電離從而產生等離子體。微波等離子體的產生無需電極，所以蒸汽可以為工作氣體，也防止了電極的腐蝕，無需替換電極。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。

現有微波等離子體炬有兩種激發方式，一種使用金屬絲或金屬噴頭形式的點火器，現有的可參考的公開號為CN104507249A的中國發明申請文件，其公開了一種矩形波導微波等離子體源發生裝置，在矩形波導諧振腔反映區內設置一個金屬銅質探針激發微波等離子體，由于反應區溫度極高，銅質探針使用一次即熔融，在微波等離子體意外熄滅時無法將其重燃，也帶來了金屬污染問題。

另一種方法，如現有的可參考的公開號為CN107801286A的中國發明申請文件，其公開了一種基于介質阻擋放電預電離的微波等離子體激發系統，該申請利用介質阻擋放電預電離為微波等離子體提供初始電子，從而激發微波等離子體。此類方法需要氬氣作為預電離氣體，成本較高，且非金屬預電離射流管下端距離等離子體區域較近，極易熔融從而無法再次引導激發。

實用新型內容

針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種長使用壽命的新型微波等離子體激發裝置，能夠實現大氣壓下大體積微波等離子體的激發和維持，并且設計簡單，成本低廉，使用壽命長，能實現微波等離子體意外熄滅后的重燃，讓微波等離子體的激發更為簡單。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：

一種長使用壽命的新型微波等離子體激發裝置，該等離子激發裝置包括微波波導管、插接在所述微波波導管內的非金屬放電管、固定在所述非金屬放電管內壁處的輔助激發導體、以及固定在所述微波波導管上且向非金屬放電管內通入氣體的渦旋氣體發生裝置；所述輔助激發導體上下兩端都位于所述微波波導管內部。

通過采用上述技術方案，通過微波波導管內產生微波電場，在非金屬放電管位置處，通過設置的輔助激發導體激發微波離子體，同時通過設置的渦旋氣體發生裝置，使得內部被激發的微波離子體羽流遠離非金屬微波放電管內壁，通過渦旋氣體對非金屬放電管和輔助激發導體進行降溫保護，使得輔助激發導體沒有金屬灼燒問題，輔助激發導體使用壽命長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管端面（1/4λ+kλ）處，λ為系統中微波波長，k為大于等于0的整數。

通過采用上述技術方案，通過將非金屬放電管設置在微波電場幅值最大處，可以更佳容易激發微波等離子體。

較佳的，所述輔助激發導體貼合在所述非金屬放電管內壁上。

通過采用上述技術方案，通過將輔助激發導體設置呈環狀，嵌合在非金屬放電管內壁上，渦旋氣體在進入非金屬放電管內部時，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導體接觸更少，從而對輔助激發導體進行保護，使其使用壽命更長。

較佳的，所述輔助激發導體圓周側壁呈網格狀。