[發明專利]一種微波激發常壓等離子體射流的結構和陣列結構

有效

• 申請號: 202110496953.1
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN112996209B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 張益;黃卡瑪;楊陽;朱鏵丞;王策
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24;H05H1/46
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 王婷婷

本申請提供一種微波激發常壓等離子體射流的結構和陣列結構。旨在提供一種無電極，制造成本低，易于加工的激發等離子體的結構，避免對激發的等離子體造成二次污染。包括：同軸接頭、激發結構包括：饋入傳輸線結構、第一金屬層、介質基片層和第二金屬層；第一金屬層通過饋入傳輸線結構連接同軸接頭內導體，第二金屬層連接同軸接頭外導體；基底沿長度方向排布多個金屬過孔，將第一金屬層和第二金屬層連通，金屬過孔圍合形成介質基片層區域，基底上開設的通孔中插入石英管；石英管外第一和第二金屬圈，分別與第一和第二金屬層相連；同軸接頭將微波信號傳輸到介質基片層，金屬過孔將微波信號限制在介質基片層區域，以將石英管內氣體激發為等離子體。

技術領域

本發明涉及微波激發常壓等離子技術領域，特別是涉及一種微波激發常壓等離子體射流的結構和陣列結構。

背景技術

隨著電子技術的高速發展，微波常壓等離子體廣泛應用于多個領域，包括材料表面改性處理、生物醫療、食品保鮮、鍍膜、環境保護等，具有無需外置真空設備，氣體溫度低，電子密度高，活性粒子豐富，不會污染周邊環境，系統能量利用率高和使用壽命長等優勢。

目前，常用的常壓等離子體射流通常采用介質阻擋放電（DBD），同軸，微帶等結構，然而，這些結構一般都有電極，在激發等離子體后，等離子體容易造成電極的腐蝕，影響器件壽命；同時，被腐蝕的電極材料也會存在等離子體中，在降解等應用的同時引入二次污染。采用壓縮波導的微波等離子體炬可以在石英管中實現微波無極等離子體的激發，然而，壓縮波導制造成本較高，體積大，且激發所需的微波功率大。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種微波激發常壓等離子體射流的結構和陣列結構，旨在提供一種無電極，且制造成本低，易于加工的微波激發常壓等離子體射流的結構和陣列結構，從而避免對激發的常壓等離子體造成二次污染。

本申請第一方面，提供了一種微波激發常壓等離子體射流的結構，所述結構包括：同軸接頭，與所述同軸接頭連接的激發結構，所述激發結構包括基底和饋入傳輸線結構，所述基底由上至下包括第一金屬層、介質基片層和第二金屬層；其中，所述第一金屬層通過所述饋入傳輸線結構連接所述同軸接頭內導體，所述第二金屬層與同軸接頭外導體相連；

所述基底的相鄰的至少兩條邊上沿各邊的長度方向排布有多個金屬過孔，所述多個金屬過孔用于將所述第一金屬層和所述第二金屬層連通，其中，所述基底上所述多個金屬過孔圍合形成介質基片層區域，所述介質基片層區域中開設有通孔；

所述通孔中插入石英管，所述石英管內充斥有待激發的氣體。

可選地，所述基底的三條邊上沿各邊的長度方向排布有多個金屬過孔，其中，所述通孔位于所述第一金屬層的中心位置。

可選地，所述微波激發常壓等離子體射流的結構還包括，匹配結構；所述第一金屬層和所述饋入傳輸線結構分別與所述匹配結構連接。

可選地，所述饋入傳輸線結構和所述介質基片層區域組成的微波信號傳輸線的阻抗，通過所述匹配結構匹配為預設阻抗值。

可選地，所述微波激發常壓等離子體射流的結構還包括，金屬圈；所述金屬圈內壁面緊貼所述石英管外壁面；

所述金屬圈包括：第一金屬圈和第二金屬圈；

所述第一金屬圈位于所述第一金屬層一側，并與所述第一金屬層相連，所述第二金屬圈位于所述第二金屬層一側，并與所述第二金屬層相連。

可選地，包括至少兩個所述激發結構，其中，至少兩個所述激發結構分別連接到所述同軸接頭，且至少兩個所述激發結構陣列排布，其中，相鄰兩個激發結構的相鄰邊共用一排金屬過孔。

可選地，所述基底的二條相鄰邊上沿各邊的長度方向排布有多個金屬過孔，其中，所述通孔位于第一金屬層中與所述二條相鄰邊的交點呈對角線的端點上。