[發明專利]微波等離子體源

有效

• 申請號: 201880062705.2
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN111149438B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 國中均
• 申請（專利權）人: 國立研究開發法人宇宙航空研究開發機構
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 樊楠;陳萬青

在微波等離子體源中，筒狀磁鐵部具有第一開口端和第二開口端。第一開口端具有第一極性，第二開口端具有第二極性。筒狀體被筒狀磁鐵部包圍。第一磁路部封閉第一開口端。第二磁路部與第一磁路部相對配置。第二磁路部具有第一開口部。天線貫通第一磁路部，導入至空間，并將微波電力供給至空間。噴嘴部具有開口面積比第一開口部小且與第一開口部連通的第二開口部。當將筒狀體的內徑設為a(mm)、將供給至空間的微波電力的微波截止波長設為λ(mm)時，微波等離子體源被構成為滿足λ＞3.41×(a/2)的關系式。

技術領域

本發明涉及利用電子回旋共振的微波等離子體源。

本申請以2017年11月24日在日本申請的日本專利申請特愿2017-225696號為依據主張優先權，并在此援引其內容。

背景技術

有這樣一種等離子體源：其使從熱陰極放出的熱電子加速而進行等離子體生成。對于熱陰極的代表，例如有絲狀(filament)陰極、空心陰極。熱陰極通過通電或由加熱器進行的焦耳加熱而被加熱，維持1000K(開爾文)左右的高溫狀態，并放出熱電子。

但是，熱陰極在動作開始前需要長時間的預熱和周密的工作溫度管理。例如，若電極的溫度過低則不會從電極放出電子，若過高則會促進電極材料的蒸發從而使電極壽命變短。另外，由于陰極絲直接暴露于離子束中，所以容易損耗。另外，從功函數低的電極材料蒸發的重金屬有時會附著于周邊部件，也會成為污染主要原因。進一步，功函數低的電極材料會因暴露于大氣環境而劣化，因此即使在未使用時也需要真空保管、氣體清洗之類的維護管理。

相對于此，存在將微波用作放電電力并利用電子回旋共振(Electron CyclotronResonance)的等離子體源。這種等離子體源無電極，通過波導管等在腔內產生強電場從而產生高密度的等離子體(例如，參照非專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

非專利文獻1：小野寺范義、另外4名“微波放電型中和器的電子放出機構”日本航空宇宙學會論文集，第49卷，第564號(2001年1月)、p.27-31

發明內容

發明所要解決的技術問題

但是，若空腔共振器、腔的大小為微波的波長以上，則不僅等離子體源變得大型，而且有從等離子體源泄漏微波的可能性。若從等離子體源泄漏微波，則等離子體源成為噪聲源，而使周邊設備變得需要應對噪聲的措施。

鑒于以上的情況，本發明的目的在于提供一種微波等離子體源，該微波等離子體源形成高密度的等離子體，并能夠抑制微波的泄漏。

用于解決技術問題的手段

為了達成上述目的，本發明的一實施方式的微波等離子體源具有筒狀磁鐵部、筒狀體、第一磁路部、第二磁路部、天線、噴嘴部、氣體端口部和絕緣部件。

筒狀磁鐵部具有第一開口端和位于與第一開口端相反的一側的第二開口端。第一開口端具有第一極性，第二開口端具有與第一極性相反的第二極性。

筒狀體被筒狀磁鐵部包圍。

第一磁路部與第一開口端相接，且封閉第一開口端。

第二磁路部與第二開口端相接，與第一磁路部相對配置。第二磁路部具有使被筒狀體包圍的空間開口的第一開口部。

天線貫通第一磁路部，被導入至空間，并能夠將微波電力供給至空間。

噴嘴部在與第一磁路部相反的一側與第二磁路部相接。噴嘴部具有開口面積比第一開口部小且與第一開口部連通的第二開口部。

氣體端口部貫通筒狀磁鐵部和筒狀體，且能夠將放電氣體供給至空間。

絕緣部件設于天線和第一磁路部之間。