一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發(fā)生器。它由脈沖調(diào)制微波源、微波信號(hào)源、可調(diào)功率放大器、雙定向耦合器、放電器組成，微波信號(hào)和脈沖調(diào)制信號(hào)通過(guò)同軸電纜與可調(diào)功率放大器連接，可調(diào)功率放大器、雙定向耦合器、放電器依次通過(guò)同軸射頻線連接，其中：放電器包含石英玻璃管，其玻璃管上包裹著一層銅膜，并且把玻璃管的一端封著，銅膜封口上均勻分布著直徑為0.3mm的8個(gè)小孔，其配氣系統(tǒng)所供的氬氣通過(guò)小孔流入玻璃管中，玻璃管中間有一個(gè)離管口3mm的直徑為1mm的鋼針，離封口處有一個(gè)開(kāi)口，其接SMA頭。本發(fā)明可以產(chǎn)生低溫的、高電子濃度的和活性高的等離子體，并且本發(fā)明其易集成化、體積小、可便攜；操作安全；易實(shí)現(xiàn)、價(jià)格較便宜。
【專利說(shuō)明】一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發(fā)生器
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于微波等離子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及公開(kāi)了一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發(fā)生器。
【背景技術(shù)】:
[0002]傳統(tǒng)的微波等離子體射流設(shè)備，所使用的微波源產(chǎn)生微波功率達(dá)lkW，其磁控管的陽(yáng)極電壓達(dá)5kV，因此脈沖調(diào)制IkW的微波功率比較困難，且微波放電系統(tǒng)的體積大，設(shè)備笨重，價(jià)格較高。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發(fā)生器，可以產(chǎn)生低溫的、高電子濃度的和活性高的等離子體。
[0004]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發(fā)生器，它由脈沖調(diào)制微波源、微波信號(hào)源、可調(diào)功率放大器、雙定向耦合器、放電器組成，微波信號(hào)和脈沖調(diào)制信號(hào)通過(guò)同軸電纜與可調(diào)功率放大器連接，可調(diào)功率放大器通過(guò)同軸射頻線與雙定向耦合器連接，雙定向耦合器通過(guò)同軸射頻線與放電器連接，其中:放電器包含石英玻璃管，其玻璃管上包裹著一層銅膜，并且把玻璃管的一端封著，銅膜封口上均勻分布著直徑為0.3mm的8個(gè)小孔，其配氣系統(tǒng)所供的氬氣通過(guò)小孔流入玻璃管中，玻璃管中間有一個(gè)離管口 3mm的直徑為Imm的鋼針，離封口處有一個(gè)開(kāi)口，其接SMA頭(SMA是Sub-Miniature-A的簡(jiǎn)稱，常用的SMA同軸接口全稱應(yīng)為SM反極性公頭，就是同軸接頭是內(nèi)部有螺紋的里面觸點(diǎn)是針(而母SM接頭是外部有螺紋里面觸點(diǎn)是孔)。
[0006]進(jìn)一步地，所述的脈沖調(diào)制微波源是固態(tài)微波源。
[0007]進(jìn)一步地，所述的所述的微波信號(hào)源工作頻率為2.4?2.5GHz的可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)頻率，脈沖調(diào)制輸出信號(hào)的頻率為200Hz?100kHz、占空比在1:100%范圍內(nèi)可調(diào)，mW級(jí)的微波信號(hào)通過(guò)可調(diào)功率放大器放大成W級(jí)的脈沖微波功率。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:此微波等離子體發(fā)生裝置可以產(chǎn)生低溫的、高電子濃度的和活性高的等離子體，并且本發(fā)明其易集成化、體積小、可便攜；操作安全；易實(shí)現(xiàn)、價(jià)格較便宜。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0009]圖1是放電器圖。
[0010]圖2該發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:[0012]一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發(fā)生器，如圖2所示由脈沖調(diào)制微波源、微波信號(hào)源、可調(diào)功率放大器、雙定向耦合器、放電器組成，微波信號(hào)和脈沖調(diào)制信號(hào)通過(guò)同軸電纜與可調(diào)功率放大器連接，可調(diào)功率放大器通過(guò)同軸射頻線與雙定向耦合器連接，雙定向耦合器通過(guò)同軸射頻線與放電器連接。
[0013]放電器(圖1所示)由石英玻璃管(I)(長(zhǎng)52mm，直徑6mm)，其玻璃管上包裹著一層銅膜(2)，并且把玻璃管的一端封著，銅膜封口上均勻分布著直徑為0.3mm的8個(gè)小孔
(5)，其配氣系統(tǒng)所供的氬氣通過(guò)小孔流入玻璃管中，玻璃管中間有一個(gè)離管口 3_的直徑為Imm的鋼針(3)，離封口處有一個(gè)開(kāi)口，其接SMA頭(4)，等離子體射流為(6)。
[0014]進(jìn)一步地，所述的脈沖調(diào)制微波源是固態(tài)微波源。
[0015]進(jìn)一步地，所述的所述的微波信號(hào)源工作頻率為2.4?2.5GHz的可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)頻率，脈沖調(diào)制輸出信號(hào)的頻率為200Hz?100kHz、占空比在1:100%范圍內(nèi)可調(diào)，mW級(jí)的微波信號(hào)通過(guò)可調(diào)功率放大器放大成W級(jí)的脈沖微波功率。
[0016]所述的放電器的工作原理:2.4?2.5GHz的微波在放電器內(nèi)發(fā)生共振效應(yīng)，沿著鋼針(3)表面出現(xiàn)局域增強(qiáng)電場(chǎng)，尤其是在鋼針(3)的針尖處電場(chǎng)值最強(qiáng)；當(dāng)增大微波功率至2W時(shí)，針尖處的微波電場(chǎng)值大于工作氣體的起暈初始電場(chǎng)，而出現(xiàn)放電；采用脈沖調(diào)制的微波功率激勵(lì)氣體放電，可以顯著減少等離子體的加熱時(shí)間，進(jìn)而減少等離子體的溫度，因而實(shí)現(xiàn)了冷等離子體射流；調(diào)節(jié)脈沖調(diào)制信號(hào)的頻率及占空比、功率放大器的輸出功率值，可以顯著改變等離子體射流的參數(shù)。
[0017]工作時(shí)，首先設(shè)定微波信號(hào)源的工作頻率(2.4?2.5GHz內(nèi)的一個(gè)數(shù)值)，同時(shí)設(shè)定脈沖調(diào)制信號(hào)的輸出頻率及占空比(頻率為200Hz?IOOkHz、占空比在1:100%)，mW級(jí)的微波信號(hào)和5V的脈沖調(diào)制信號(hào)通過(guò)波阻抗為75歐姆的Q9同軸電纜(7，8)與可調(diào)功率放大器連接，可調(diào)功率放大器的輸出為W級(jí)的可調(diào)脈沖微波功率，再由波阻抗為50歐姆的同軸射頻線(9)傳給雙定向耦合器，接著通過(guò)波阻抗為50歐姆可彎曲同軸射頻線(10)與放電器連接。調(diào)節(jié)可調(diào)功率放大器的功率輸出，實(shí)現(xiàn)放電；放電后，可以調(diào)節(jié)脈沖調(diào)制信號(hào)的頻率及占空比、脈沖微波的功率大小，來(lái)得到不同放電參數(shù)的冷等離子體射流。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明專利所使用的脈沖調(diào)制微波源是固態(tài)微波源、脈沖調(diào)制器和功率放大器的組合，其易集成化、體積小、可便攜；脈沖調(diào)制微波源采用固態(tài)電子器件產(chǎn)生，只需要20V的工作電壓，不需要傳統(tǒng)微波源所需的5kV電壓，因此相對(duì)操作安全；最大功率只有50W，不是傳統(tǒng)的kW級(jí)的微波源，對(duì)人體無(wú)輻射危險(xiǎn)；采用5V直流方波信號(hào)進(jìn)行脈沖調(diào)制，易實(shí)現(xiàn)、價(jià)格較便宜；結(jié)合微波等離子體的高密度、高活性和脈沖調(diào)制致使的間歇放電易產(chǎn)生冷等離子體的優(yōu)點(diǎn)，此微波等離子體發(fā)生裝置可以產(chǎn)生低溫的、高電子濃度的和活性高的等離子體。
[0019]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發(fā)生器，其特征在于，它由脈沖調(diào)制微波源、微波信號(hào)源、可調(diào)功率放大器、雙定向耦合器、放電器組成，微波信號(hào)和脈沖調(diào)制信號(hào)通過(guò)同軸電纜與可調(diào)功率放大器連接，可調(diào)功率放大器通過(guò)同軸射頻線與雙定向耦合器連接，雙定向耦合器通過(guò)同軸射頻線與放電器連接，其中: 放電器包含石英玻璃管，其玻璃管上包裹著一層銅膜，并且把玻璃管的一端封著，銅膜封口上均勻分布著直徑為0.3mm的8個(gè)小孔，其配氣系統(tǒng)所供的氬氣通過(guò)小孔流入玻璃管中，玻璃管中間有一個(gè)離管口 3mm的直徑為1mm的鋼針，離封口處有一個(gè)開(kāi)口，其接SMA頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發(fā)生器，其特征在于，所述的脈沖調(diào)制微波源是固態(tài)微波源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大氣壓低功率脈沖微波冷等離子體射流發(fā)生器，其特征在于，所述的微波信號(hào)源工作頻率為2.4~2.5GHz的可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)頻率，脈沖調(diào)制輸出信號(hào)的頻率為200Hz~100kHz、占空比在1:100%范圍內(nèi)可調(diào)，mW級(jí)的微波信號(hào)通過(guò)可調(diào)功率放大器放大成W級(jí) 的脈沖微波功率。
【文檔編號(hào)】H05H1/30GK103607835SQ201310577476
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】陳兆權(quán), 洪伶俐, 李會(huì)會(huì), 程韋, 白洋 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)