[發明專利]一種基于大氣壓微波等離子體炬的氣相反應緩沖室

在審

• 申請號: 202010109956.0
• 申請日: 2020-02-23
• 公開（公告）號: CN111203164A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 李容毅;韓滌非;陳芳;趙紀軍;周思
• 申請（專利權）人: 李容毅
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮

1.一種基于大氣壓微波等離子體炬的氣相反應緩沖室，其特征在于，包括氣體注入部件(1)、緩沖室(2)、氣壓表(3)、排氣泵(4)，其中，緩沖室(2)設于氣體注入部件(1)上方，緩沖室(2)頂部與氣壓表(3)、排氣泵(4)連接；所述氣體注入部件(1)包括矩形波導(11)、可移動金屬擋板(12)、緩沖室法蘭(13)、放電管(14)；所述緩沖室(2)包括外套管(21)、金屬圓筒(22)、緩沖室封蓋(23)、排氣口(24)、氣壓測量口(25)、外延管(26)；

所述的可移動金屬擋板(12)設于矩形波導(11)一端，微波發生器產生的微波被傳輸器件引入到矩形波導(11)，在可移動金屬擋板(2)構成波導端面的反射下，微波在矩形波導(11)內產生TE₀₁駐波模，波導內的電場垂直于矩形波導(11)的寬面；在與電場強度最大值位置對應的一對波導寬壁面上開孔，安裝垂直穿過矩形波導(11)寬面的放電管(14)，放電管(14)位于大氣壓微波等離子體炬波導激發區內，工作氣體通過氣體注入部件(1)通入放電管(14)內形成在徑向上分布的渦旋氣流場，在微波電場的誘導下通入放電管(14)內的工作氣體產生電離形成大氣壓下的微波等離子體放電；

所述的緩沖室(2)的一個端面通過緩沖室法蘭(13)與矩形波導(11)寬壁面垂直對接，放電管(14)通過放電管安裝孔(132)伸入緩沖室(2)內，將放電管(14)內產生的微波等離子體炬引入到氣體緩沖室(2)，或通過在放電管(14)的端部嵌套一個內徑大于放電管外徑的外延管(26)，使這段外接的外延管(26)伸入緩沖室(2)內；所述的氣體緩沖室外套管(21)的另一端通過緩沖室封蓋(23)上的排氣口(24)與排氣泵(4)的入口連接；所述緩沖室封蓋(23)上的氣壓測量口(25)外接一個氣壓表(3)，用于監測緩沖室內的氣體壓力，通過調節和設置輸入氣體的流量和排出氣體的流量控制緩沖室(2)內的氣體壓力，使等離子體炬保持穩定的放電形態；

所述的金屬圓筒(22)構成緩沖室(2)的最外層，固定在在緩沖室法蘭(13)和緩沖室封蓋(23)之間；

所述的氣體緩沖室外套管(21)的總長比外延管(26)或者放電管(14)在氣體緩沖室內的延長長度多出3倍于放電管直徑D1的距離，而外套管(21)內徑D2大于放電管(14)外徑D1的2倍大小以上；所述的伸入氣體緩沖室的放電管(14)的長度設為1～5個放電管(14)直徑D1的距離；所述放電管(14)外徑D1的取值在矩形波導(11)寬度的0.05-0.38倍的范圍內；所述的金屬圓筒(22)的直徑D3的取值范圍在大于氣體緩沖室外套管(21)的外直徑而又小于22.98×10⁹/f厘米的計算值的區間，其中f是微波頻率。

2.一種基于大氣壓微波等離子體炬的氣相反應緩沖室，其特征在于，所述的氣體緩沖室(2)內的工作氣壓保持在0.6-1.2個大氣壓的范圍。

3.一種基于大氣壓微波等離子體炬的氣相反應緩沖室，其特征在于，所述的放電管(14)的材質采用石英管或者是陶瓷管耐熱絕緣材料，外延管(26)的材質采用陶瓷材料或者石英材料耐熱絕緣材料，外延管(26)與放電管(14)的材質可相同也可不同：當外延管(26)與放電管(14)采用相同的材質時，只要采用一根長度合適的完整的通管即可；當外延管(26)和放電管(14)采用不同的材質時，外延管(26)和放電管(14)在緩沖室(2)和等離子體炬波導接口處對接，如果放電管(14)采用石英管而伸入到緩沖室內的外延管(26)采用陶瓷管，需要陶瓷管的內徑大于石英管的外徑，使兩者套接在一起形成緊密對接；所述放電管(14)或外延管(26)伸入到緩沖室(2)的端口形狀可以是與管垂直齊整切斷形成的開口也可以是具有擴口或收口形狀的開口。

4.一種基于大氣壓微波等離子體炬的氣相反應緩沖室，其特征在于，所述的緩沖室外套管(21)管壁的材質為絕緣耐熱的材質。

5.一種基于大氣壓微波等離子體炬的氣相反應緩沖室，其特征在于，所述的氣體緩沖室法蘭(13)和緩沖室封蓋(23)的材質均為金屬。

6.一種基于大氣壓微波等離子體炬的氣相反應緩沖室，其特征在于，由于等離子體炬放電產生大量的熱量，在氣體緩沖室封蓋(23)可加冷卻水套，在氣體排放和氣體壓力測量前進行冷卻，保護排氣泵(4)、氣壓表(3)。