[實(shí)用新型]一種大功率復(fù)合頻率ICP等離子發(fā)生器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821618110.4
• 申請(qǐng)日: 2018-10-03
• 公開（公告）號(hào): CN209283567U
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭小勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張家港衡德新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): H05H1/46
• 分類號(hào): H05H1/46
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32304
• 代理人: 湯婷

本申請(qǐng)公開了一種大功率復(fù)合頻率ICP等離子發(fā)生器，包括：射頻電源，頻率為3?27.12MHz,功率為1?10KW；中頻電源，頻率為50?1000KHz,功率為10?200KW；等離子體管，內(nèi)部形成有等離子體發(fā)生內(nèi)腔；螺旋感應(yīng)圈，同軸包裹于所述等離子體管外壁，上端為所述射頻電源接入端，下端為所述中頻電源接入端，所述射頻電源接入端下方抽頭為所述射頻電源、中頻電源公共接地端；氣體分布頭，密封設(shè)置于所述等離子體管頂部。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于電源的成本低，可靠性高，可以大大降低感應(yīng)電源的制造或采購(gòu)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及等離子發(fā)生器，特別涉及一種大功率復(fù)合頻率ICP等離子發(fā)生器。

背景技術(shù)

大功率ICP等離子體應(yīng)用技術(shù)被廣泛應(yīng)用于納米材料制備，粉末噴涂，金屬加工等許多技術(shù)領(lǐng)域。

ICP等離子體發(fā)生器，自上世紀(jì)六十年代起，已經(jīng)開始用于工業(yè)設(shè)備裝置，其結(jié)構(gòu)經(jīng)過多年的優(yōu)化改良，已經(jīng)非常完善。其基本結(jié)構(gòu)包括一個(gè)4-6圈的感應(yīng)圈，把高頻交流電能送入等離子體中；一個(gè)管狀的等離子腔體，通常是用石英材料制作，用來限定等離子體的范圍；一個(gè)氣體分布頭，將氣體以一種特定的模式送入等離子腔體，以保證能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的等離子體，并將等離子體限制在等離子腔體的中心部位，使等離子腔體管壁不和等離子體直接接觸，以保護(hù)等離子腔體不因接觸等離子體的高溫而損壞。對(duì)于功率在五千瓦以上的裝置，還需要在腔體外用冷卻液加以冷卻，一般是用雙層管，管壁之間通去離子水冷卻。高頻交流電源，一般都是用射頻電源，頻率在3兆赫到幾十兆赫，功率在幾個(gè)千瓦到上百個(gè)千瓦不等。

上述ICP等離子體發(fā)生器的主要缺點(diǎn)是必須使用射頻交流電源，頻率為3兆赫到幾十兆赫，在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，射頻電源對(duì)負(fù)載的阻抗的變化非常敏感，一旦氣流有變化，引起等離子體的內(nèi)阻變化，就容易造成等離子體熄滅；為解決這個(gè)問題，通常要配備與射頻電源功率相當(dāng)?shù)纳漕l匹配器，以便在等離子體內(nèi)阻發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整內(nèi)阻匹配。另外一個(gè)缺點(diǎn)是射頻電源一般采用固態(tài)射頻晶體管作為功率放大器件，受于半導(dǎo)體器件制造工藝的限制，射頻晶體管的功率只能做到150瓦左右，因此大功率的射頻電源需要用幾十甚至上百個(gè)這樣的晶體管，造成射頻電源的可靠性比較差，并且，與相同功率的中頻感應(yīng)電源(頻率為幾十到幾百千赫)相比，射頻電源的采購(gòu)成本要高8-10倍。而且相同功率的射頻匹配網(wǎng)絡(luò)的采購(gòu)成本也有同功率的射頻電源的價(jià)格的1/4左右。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于用功率為10-200KW、頻率為幾十到幾百千赫茲的中頻感應(yīng)電源，取代功率為10-200KW、頻率為3到幾十兆赫的射頻電源，用于大功率ICP等離子體發(fā)生器。中頻感應(yīng)電源采用大功率IGBT模塊，每個(gè)模塊的輸出功率可達(dá)十幾千到一、兩百千瓦，電源的成本低，可靠性高，可以大大降低感應(yīng)電源的制造或采購(gòu)成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案。

本申請(qǐng)實(shí)施例公開了一種大功率復(fù)合頻率ICP等離子發(fā)生器，包括：

射頻電源，頻率為3-27.12MHz,功率為1-10KW；

中頻電源，頻率為50-1000KHz,功率為10-200KW；

等離子體管，內(nèi)部形成有等離子體發(fā)生內(nèi)腔；

螺旋感應(yīng)圈，同軸包裹于所述等離子體管外壁，上端為所述射頻電源接入端，下端為所述中頻電源接入端，所述射頻電源接入端下方抽頭為所述射頻電源、中頻電源公共接地端；

氣體分布頭，密封設(shè)置于所述等離子體管頂部。

優(yōu)選的，在上述的大功率復(fù)合頻率ICP等離子發(fā)生器中，還包括高壓點(diǎn)火電極，自所述氣體分布頭引入至所述等離子體發(fā)生內(nèi)腔。