本發(fā)明屬于微波等離子體，尤其涉及一種常壓微波等離子體射流裝置。

背景技術(shù)：

1、大氣壓等離子體射流已在生物醫(yī)學(xué)、材料表面處理、半導(dǎo)體工藝、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，相較于直流、低頻、射頻等其他放電激勵方式，由微波驅(qū)動產(chǎn)生的等離子體擊穿功率低、電子密度高、電子溫度低且氣體溫度接近于室溫，目前國際上已成熟運(yùn)用的大氣壓等離子體射流產(chǎn)生裝置有同軸諧振器、表面波共鳴器、微帶線共振器、發(fā)卡型激勵器、矩形波導(dǎo)等，其中，同軸諧振器獨(dú)特的內(nèi)外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為氣體流動提供通路，開路端口外開放的強(qiáng)電場環(huán)境為射流的產(chǎn)生提供條件，且通體由金屬制成，放電穩(wěn)定性強(qiáng)。

2、同軸諧振器裝置在實(shí)際應(yīng)用中，由于裝置的輸入阻抗和電源系統(tǒng)本身的阻抗不匹配，造成系統(tǒng)回波損耗絕對值減小，系統(tǒng)的反射功率增加，能量得不到有效應(yīng)用，因此需要對裝置的某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如短路端面位置，可通過微波源產(chǎn)生微波電磁場為微波等離子體炬提供微波能，同時從耦合天線獲取微波等離子體炬的反饋信息，微波源將反饋信息中的反射功率值提取出來并反饋給控制模塊，控制模塊依據(jù)反射功率值以及預(yù)設(shè)的參數(shù)關(guān)系曲線向所述傳動裝置發(fā)出控制信號，傳動裝置帶動調(diào)節(jié)件移動；但上述方案需要配置定向耦合器、衰減器、檢波器和傳動裝置等，不僅會使設(shè)備復(fù)雜以及成本增加，而且還會造成系統(tǒng)可靠性降低，另外，系統(tǒng)的阻抗匹配程度受多因素影響，單純依靠短路端面位置的調(diào)節(jié)，其產(chǎn)生的等離子體效果較為一般。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種常壓微波等離子體射流裝置，通過理論計算得到合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使同軸諧振器裝置與微波系統(tǒng)阻抗匹配良好，實(shí)現(xiàn)在不另外增加阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置的情況下，獲得穩(wěn)定的常壓微波等離子體射流，旨在解決上述背景技術(shù)中存在的問題。

2、本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種常壓微波等離子體射流裝置，外導(dǎo)體，其特征在于，還包括：

3、內(nèi)導(dǎo)體，所述內(nèi)導(dǎo)體布置于外導(dǎo)體內(nèi)部，且所述內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體的中心線重合，所述內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間構(gòu)成的氣流通道內(nèi)設(shè)置有多孔導(dǎo)流結(jié)構(gòu)；

4、噴嘴，所述噴嘴螺紋連接在外導(dǎo)體的底端，所述噴嘴和內(nèi)導(dǎo)體的底部端面截面均為錐形，并通過擰動內(nèi)導(dǎo)體，調(diào)節(jié)內(nèi)導(dǎo)體底端到噴嘴開口處的距離；

5、射頻連接器，所述射頻連接器通過螺釘固定安裝在外導(dǎo)體上，所述射頻連接器端部的插針通過銜接導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體連接；

6、氣管接頭，所述氣管接頭螺紋連接在外導(dǎo)體上，并與外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體之間的氣流通道相通；

7、短路螺塞，所述短路螺塞螺紋連接在外導(dǎo)體的頂端，所述短路螺塞的內(nèi)側(cè)還安裝有銜接件，所述銜接件與內(nèi)導(dǎo)體螺紋連接，所述銜接件還與外導(dǎo)體抵接，并在所述銜接件的底部設(shè)置有短路反射面，并通過調(diào)節(jié)短路螺塞更改短路反射面的位置；

8、導(dǎo)氣環(huán)，所述導(dǎo)氣環(huán)嵌套在內(nèi)導(dǎo)體上，所述導(dǎo)氣環(huán)位于射頻連接器和氣管接頭之間；

9、其中，所述噴嘴、外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體和短路螺塞共同構(gòu)成了同軸諧振腔體結(jié)構(gòu)。

10、優(yōu)選地，所述外導(dǎo)體上對應(yīng)射頻連接器處設(shè)置有微波饋入口，所述微波饋入口與短路反射面之間的距離為l1；

11、所述微波饋入口與噴嘴的開口處之間距離為l2；

12、所述l1+l2=（2n-1）λ/4，λ為微波波長，n=1、2、3...；

13、其中，αl1/sin2(βl1)+αl2/cos2(βl2)≈1，β=2π/λ，α為微波衰減系數(shù)。

14、優(yōu)選地，所述λ為122.5mm時，對于2.45ghz微波，其中一組解為l1=63.7mm，l2=28.2mm。

15、優(yōu)選地，所述外導(dǎo)體的半徑為b，內(nèi)導(dǎo)體的半徑為a，二者比值b/a范圍為[2?4]。

16、優(yōu)選地，所述噴嘴的開口處直徑大小為[2?6]mm。

17、優(yōu)選地，所述導(dǎo)氣環(huán)選用聚四氟乙烯材料加工而成。

18、優(yōu)選地，所述導(dǎo)氣環(huán)上沿圓周方向均勻開設(shè)有多個通氣孔。

19、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種常壓微波等離子體射流裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：

20、1，整個結(jié)構(gòu)方案簡單可靠，成本低廉，不需要另外配置復(fù)雜的控制模塊以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的阻抗匹配程度，通過理論計算得到合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，保證同軸諧振器裝置與微波系統(tǒng)阻抗匹配良好，就可獲得穩(wěn)定的常壓微波等離子體射流；

21、2，新增多孔導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，其安裝在外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體之間的氣流通道內(nèi)，能夠使氣體流動狀態(tài)更穩(wěn)定，避免因氣流紊亂影響出口處的等離子體；

22、3，短路反射面設(shè)計成可螺紋上下調(diào)節(jié)的方式，在實(shí)際操作過程中，若出現(xiàn)因加工、裝配誤差造成的結(jié)構(gòu)參數(shù)偏離設(shè)計參數(shù)，可以通過微調(diào)短路反射面，達(dá)到阻抗匹配的效果。

技術(shù)特征：

1.一種常壓微波等離子體射流裝置，外導(dǎo)體，其特征在于，還包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種常壓微波等離子體射流裝置，其特征在于，所述外導(dǎo)體上對應(yīng)射頻連接器處設(shè)置有微波饋入口，所述微波饋入口與短路反射面之間的距離為l1；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種常壓微波等離子體射流裝置，其特征在于，所述λ為122.5mm時，對于2.45ghz微波，其中一組解為l1=63.7mm，l2=28.2mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種常壓微波等離子體射流裝置，其特征在于，所述外導(dǎo)體的半徑為b，內(nèi)導(dǎo)體的半徑為a，二者比值b/a范圍為[2?4]。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種常壓微波等離子體射流裝置，其特征在于，所述噴嘴的開口處直徑大小為[2?6]mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種常壓微波等離子體射流裝置，其特征在于，所述導(dǎo)氣環(huán)選用聚四氟乙烯材料加工而成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種常壓微波等離子體射流裝置，其特征在于，所述導(dǎo)氣環(huán)上沿圓周方向均勻開設(shè)有多個通氣孔。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明適用于微波等離子體技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種常壓微波等離子體射流裝置，包括外導(dǎo)體，內(nèi)導(dǎo)體同軸布置于外導(dǎo)體內(nèi)部，噴嘴螺紋連接在外導(dǎo)體的底端，射頻連接器端部的插針通過銜接導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體連接，氣管接頭螺紋連接在外導(dǎo)體上，短路螺塞螺紋連接在外導(dǎo)體的頂端，其內(nèi)安裝的銜接件的底部設(shè)置有短路反射面，導(dǎo)氣環(huán)嵌套在內(nèi)導(dǎo)體上，并位于射頻連接器和氣管接頭之間；本申請方案簡單可靠，成本低廉，無需配置復(fù)雜的控制模塊以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的阻抗匹配程度，就可獲得穩(wěn)定的常壓微波等離子體射流，能夠使氣體流動狀態(tài)更穩(wěn)定，避免影響出口處的等離子體，且短路反射面還設(shè)計成可螺紋上下調(diào)節(jié)的方式，通過微調(diào)短路反射面，達(dá)到阻抗匹配的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：何正輝,韋磊,余婷婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽立諾威智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19