[发明专利]用于生成微波激发的微等离子体的便携式电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及便携式电源装置，并且更具体地，其涉及用于生成微 波等离子体的便携式电源装置，通过使用具有特殊频率的微波生成等 离子体、在生成等离子体之后监控从等离子体生成装置反射的功率、 检测改变的阻抗匹配条件并校正频率，该便携式电源装置能够使从等 离子体生成装置反射的功率最小化并改善等离子体生成装置的功耗。

背景技术

最近，等离子体处理已经被开发用于生物医学领域中的各种应用， 例如：血液凝固、消毒、巴氏杀菌、牙齿美白和癌症治疗。为了将等 离子体用于生物医学领域中的各种应用，需要开发可操作以在常压下 生成等离子体的等离子体生成装置，而不是在半导体加工中使用的、 在真空室中低压生成等离子体的等离子体生成装置。

通常，在常压下生成等离子体所需的功率高于在真空室中低压生 成等离子体所需的功率。

图1示出了生成等离子体时气压与点火功率之间的关系的图形。

参照图1，可看出，在低压(例如在真空室中可实现的约1托(Torr) 的气压)情况下生成等离子体需要约0.25W的点火功率。相反地，可 看出，在高压(例如约760托的大气压)情况下需要约2.5W的点火 功率生成等离子体。

图1的图形说明了根据包含常压的气压情况在等离子体生成装置 中生成等离子体所需的功率的测量结果。特别地，该测量是在没有任 何气体流入等离子体生成装置的情况下进行的。在气体流入等离子体 生成装置以生成等离子体射流的情况下，生成等离子体的功率进一步 增加。

因此，在传统的常压等离子体生成装置中，在常压的情况下生成 等离子体需要更高的功率。因此，存在电源装置的体积和尺寸太大而 难以携带的问题。

图2是示出了在微波等离子体生成装置中生成等离子体之前和之 后的反射系数的图形。在下文中，微波等离子体生成装置表示通过将 微波用作电源以生成等离子的装置。

在图2中，图形(a)示出了在生成等离子体之前，更确切地说，在 未加载点火之前，从微波等离子体生成装置反射的功率，而图形(b)示 出了在生成等离子体之后，更确切地说，在点火之后，从微波等离子 体生成装置出反射的功率，其中，等离子体是用1W的功率、由气压 为760托的氩气(Ar)或氦气(He)生成的。参照在生成等离子体之前的图 (a)，可理解到，微波等离子体生成装置被设计为在对应于最小反射系 数的频率875MHz时是最优的。

然而，还可从示出了生成等离子体之后的反射系数的图(b)中理解 到，使用在频率875MHz时是最优的微波等离子体生成装置在常压下 生成等离子体之后，反射系数被改变。

通常，由于常压下的电容的改变，工作频率变为略低于初始频率 875MHz，如图(b)所示。

如存在于生成的等离子体中的离子和电子等带电微粒会影响电 场，以使等离子体生成装置的电容变得不同于初始设计的值。由于该 原因，在微波等离子体生成装置中生成等离子体之后，初始设计的阻 抗匹配被改变。

因此，如果在没有任何校正的情况下将微波的初始设计频率提供 给微波等离子体生成装置，那么将不能控制由于工作频率的减小导致 的反射功率的增加。因此，存在的问题在于由于不必要的功率消耗而 使功率的效率被降低。

发明内容

本发明提供了这样的便携式电源装置，该便携式电源装置能够通 过使用微波生成具有低功率的常压等离子体、在生成等离子体之后监 控从等离子体生成装置反射的功率和根据反射功率的变化校正频率以 使从等离子体生成装置反射的功率最小化。本发明还提供了这样的便 携式电源装置，其能够通过安装在印刷电路板或一个芯片上以大大地 减小其体积和重量并改善其便携性。

根据本发明的一个方面，提供了一种便携式电源装置，该便携式 电源装置用于给生成微波等离子体的微波等离子体生成装置提供功 率，该便携式电源装置包括：振荡放大单元，其具有连接到微波等离 子体生成装置的输出级并具有提供放大的微波的振荡器；和反射功率 反馈单元，其一个级被连接到微波等离子体生成装置以接收在生成等 离子体时从微波等离子体生成装置100反射的反射功率作为反馈并测 量该反射功率的梯度，并且所述反射功率反馈单元的另一个级被连接 到振荡放大单元以生成开关控制信号并提供该开关控制信号，该开关 控制信号用于将微波的频率调节为适合于改变后的反射功率的频率。

附图说明