[發(fā)明專利]柱狀射頻感性耦合放電等離子體加強型吸氣劑裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011430896.9
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN114588739A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊亮;石文波;李慶偉;耿自才;李永釗;吳克難;趙天亮;周冬建;回曉康;金玉奇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: B01D53/02
• 分類號: B01D53/02;H05H1/24
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

本發(fā)明涉及一種柱狀射頻感性耦合放電等離子體加強型吸氣劑裝置，包括依次連接的供氣系統(tǒng)、擴壓器和真空腔體，其中真空腔體中設(shè)有壁面帶孔空心圓筒，且壁面帶孔空心圓筒上端密封、下端開口且外壁與真空腔體底端密封連接，壁面帶孔空心圓筒中設(shè)有電加熱元件，且電加熱元件下端由壁面帶孔空心圓筒下端開口伸出至真空腔體外與外電源連接，真空腔體外側(cè)設(shè)有射頻耦合螺旋線圈，真空腔體上端兩側(cè)分別設(shè)有抽真空系統(tǒng)和氣壓采集系統(tǒng)，真空腔體下部一側(cè)設(shè)有射頻供電系統(tǒng)，且射頻耦合螺旋線圈通過射頻供電系統(tǒng)供電。本發(fā)明通過加熱及射頻電磁場耦合方式有效彌補單純加熱中大體積吸氣劑激活時間長的缺點，且射頻放電產(chǎn)生的等離子體能改善加強吸氣劑吸氣速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及真空吸附技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種柱狀射頻感性耦合放電等離子體加強型吸氣劑裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)前很多領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用以及基礎(chǔ)科學(xué)研究均需要在真空環(huán)境下進行，比如鍍膜、熱處理、微機電系統(tǒng)、表面科學(xué)、原子物理、納米技術(shù)及半導(dǎo)體工業(yè)等。對于真空技術(shù)而言，內(nèi)部真空環(huán)境及真空度的大小直接影響著工作范圍和效率，特別是步入21世紀(jì)之后，隨著各項應(yīng)用指標(biāo)的不斷提高和基礎(chǔ)學(xué)科研究的深入，其運行以及研究的環(huán)境均需要不同程度的高真空甚至超高真空來維系，這也對真空封裝過程的工藝以及后續(xù)真空環(huán)境的獲得手段提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，因此除了采用常規(guī)的真空獲取手段，如機械泵，分子泵，低溫泵等技術(shù)之外，基于吸氣材料發(fā)展而來的真空吸附技術(shù)也逐漸受到關(guān)注并展露出了更加重要的作用。

非蒸散型吸氣劑(Non-Evaporable Getter，NEG)因其平衡氣壓低、吸氣容量大和吸氣速率高等特性，已在電真空器件、超高真空獲得、原子能工業(yè)等科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。一般來說，目前該型吸氣材料在進行工作時均需要對其進行加熱處理，而后吸氣劑才具有吸氣功能，該過程稱為吸氣劑的激活過程。傳統(tǒng)激活吸氣劑的過程一般采用電熱絲或者電熱棒進行加熱，吸氣劑在高溫下激活并開始吸收氣體。

不過，盡管NEG在高真空及超高真空器件中應(yīng)用具有獨特的優(yōu)勢并且已被廣泛應(yīng)用，但隨著我國新世紀(jì)工業(yè)化進程的加快，該型吸氣方式的局限性也逐步體現(xiàn)出來：①工業(yè)化裝置不再局限于小型的真空器件(如化學(xué)激光的吸附系統(tǒng))，往往需要進行放大化，對于大型的裝置獲得高真空時仍須在常規(guī)獲取手段的基礎(chǔ)上采用吸氣劑進行吸附處理，該種情況下往往需要增加吸氣劑用量，即可能需要大體積的吸氣劑才能達(dá)到大裝置的高真空效果。如何保證大體積吸氣劑的封裝、吸氣是一項技術(shù)問題；②通過加熱方式激活吸氣劑時，其電熱轉(zhuǎn)化效率相對較低，通常需要經(jīng)過一段時間后，吸氣劑才能夠被激活進而吸收氣體達(dá)到獲得更高真空的目的，尤其對于放大后的工業(yè)裝置采用大體積下的吸氣劑材料而言，可能需要更長的時間來進行激活，這就導(dǎo)致了不僅能量需要長時間的穩(wěn)定持續(xù)注入，而且在一些靈活機動、快速激活吸氣的場合適用度較低；③吸氣劑對部分氣體的吸附具有選擇性，根據(jù)氣體種類的不同，吸氣速率會受到極大的影響，同時吸氣劑激活的溫度和時間也伴隨著相當(dāng)大的差異，對于部分較難吸收的氣體而言，如氮氣，往往需要幾百攝氏度的高溫才能激活吸氣劑，并且激活之后的吸氣速率較慢，如何有效提高定量吸氣劑對較難吸附氣體的吸附速率是十分重要的。

以上這些問題的存在有時會限制吸氣劑的全面應(yīng)用功能，如何找到一種適應(yīng)于當(dāng)前大體積吸氣劑應(yīng)用需求并提高激活時間、改善吸附速率的裝置是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種柱狀射頻感性耦合放電等離子體加強型吸氣劑裝置，通過加熱以及射頻電磁場耦合的方式能夠有效彌補單純加熱方法中大體積吸氣劑激活時間長的缺點，且射頻放電產(chǎn)生的等離子體能夠使活性粒子數(shù)相應(yīng)增加，改善吸氣劑對一些較難吸附氣體吸氣速率慢的劣勢，從而進一步加快系統(tǒng)的吸氣速率。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：