[發明專利]一種微波等離子體炬點火方法

有效

• 申請號: 202011137794.8
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112105136B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 黃卡瑪;楊陽;朱鏵丞
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H05H1/30
• 分類號: H05H1/30
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠

本發明公開了一種微波等離子體炬點火方法，屬于微波應用技術領域，采用微波等離子體炬；向放電管輸入工作氣體；微波發生器開啟，并將工作模式設定為脈沖波工作模式，微波發生器通過微波輸送裝置向放電管內的工作氣體輸入脈沖波；確認放電管內的工作氣體是否產生等離子體；放電管內的工作氣體產生等離子體，微波發生器將脈沖波工作模式切換為連續波工作模式，微波發生器通過微波輸送裝置向放電管內的工作氣體輸入連續波。本發明的一種微波等離子體炬點火方法，不需要探針等尖端放電結構，免去復雜的探針動作機構，可實現自動化點火，具有穩定可靠，零部件壽命長等特點。

技術領域

本發明屬于微波應用技術領域，具體地說涉及一種微波等離子體炬點火方法。

背景技術

微波等離子體炬的放電管內產生等離子體，要求發生裝置的電場強度達到工作氣體的擊穿場強，才能對工作氣體進行電離，產生活躍的等離子體成分。在大氣壓下激勵等離子體所需的電場強度往往遠高于維持等離子體的電場強度，尤其在微波等離子體放電中，需要外加高強度的局部電場來激勵工作氣體放電。對于連續波工作的微波等離子體放電，只需一次點火然后撤開激發裝置便可通過連續的微波輸入耦合來維持等離子體的放電過程。因此，要使得微波等離子體炬發生裝置內產生氣體擊穿所需的擊穿場強，一般在發生裝置內設置有金屬尖或是聚集電場的裝置，但由于一般的微波等離子體炬發生裝置內不存在這些裝置，所以，在進行微波等離子體點火的時候，我們需要手動或自動用一個金屬尖端去擊穿工作氣體使其放電，產生等離子體。目前通常采用的激勵裝置是在波導管耦合口處用特斯拉線圈或者用鎢電極施加交流高壓電點火或者是把放電區域抽成低氣壓直接點火，后提升氣壓至大氣壓來完成。這樣點火的方式自動化程度低，而且尖端放電所需配件結構復雜，操作不便利，不夠穩定可靠，零部件壽命短易損耗。

發明內容

本發明的目的是針對上述不足之處提供一種微波等離子體炬點火方法，擬解決如何免去尖端放電結構以及復雜的輔助動作點火結構，實現自動點火，并使微波等離子體炬可靠穩定，零部件壽命長等問題。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種微波等離子體炬點火方法，采用微波等離子體炬；所述微波等離子體炬包括微波發生器1、微波輸送裝置2、屏蔽外殼3和放電管4；所述放電管4貫穿屏蔽外殼3；所述屏蔽外殼3上設有饋口；所述饋口用于接收微波發生器1通過微波輸送裝置2輸入的微波；所述放電管4用于輸入工作氣體并接收饋口輸入的微波；所述微波發生器1至少有脈沖波工作模式和連續波工作模式；包括以下步驟：

步驟S10，向放電管4輸入工作氣體；

步驟S20，微波發生器1開啟，并將工作模式設定為脈沖波工作模式，微波發生器1通過微波輸送裝置2向放電管4內的工作氣體輸入脈沖波；

步驟S30，確認放電管4內的工作氣體是否產生等離子體；

步驟S40，放電管4內的工作氣體產生等離子體，微波發生器1將脈沖波工作模式切換為連續波工作模式，微波發生器1通過微波輸送裝置2向放電管4內的工作氣體輸入連續波。由上述結構可知，微波發生器1攜帶有控制系統，微波發生器1可以選擇采用脈沖波工作模式和連續波工作模式；同一個微波發生器1在脈沖波工作模式下產生的脈沖波的功率，遠高于連續波工作模式下產生的連續波的功率，所以向放電管4輸入工作氣體時首先采用脈沖波對微波等離子體進行點火，在大氣壓下，微波等離子體炬的放電管4內產生的電場強度也會增大，達到擊穿工作氣體所需的擊穿場強，當工作氣體被擊穿電離，產生等離子體時，便可將脈沖波工作模式切換為連續波工作模式，微波發生器1通過微波輸送裝置2向放電管4內的工作氣體輸入連續波，此時，可在較低的微波功率下維持等離子體。通過這種方式就可以實現微波等離子體炬自動點火，免去尖端放電結構以及復雜的輔助動作點火結構，操作便利，可以選取較低功率的微波發生器1節約成本。屏蔽外殼3一般采用金屬外殼，減少微波泄漏；放電管4為中空結構，工作氣體可選用氮氣或氬氣或氧氣或空氣等，根據待處理氣體的性質決定。