[发明专利]一种表面波等离子体发生装置和方法

权利要求书

1.一种表面波等离子体发生装置，其特征在于，包括依次连接的微波源(1)、环形隔离器(2)、匹配调节器(3)、波导管(4)、耦合变换器(5)、耦合隔离器(6)和反应器(13)，所述反应器(13)为上底敞开、下底密封的圆柱形筒体，所述反应器(13)的上底与所述耦合隔离器(6)的一面固定连接，所述耦合隔离器(6)的另一面与所述耦合变换器(5)固定连接，所述反应器的侧面设有进气管(14)和气压调节装置(10)，所述气压调节装置(10)用于维持所述反应器(13)中的低气压环境。

2.根据权利要求1所述的一种表面波等离子体发生装置，其特征在于，所述反应器(13)上设有通气管(15)，所述通气管(15)上设置控制阀(11)和压力检测器(12)，所述压力检测器(12)比所述控制阀(11)靠近所述反应器。

3.根据权利要求1所述的一种表面波等离子体发生装置，其特征在于，所述进气管(14)上设有气体流量控制器(7)。

4.根据权利要求1所述的一种表面波等离子体发生装置，其特征在于，所述波导管(4)选用方形波导管。

5.根据权利要求1所述的一种表面波等离子体发生装置，其特征在于，所述耦合变换器(5)依次包括传输段(51)、过渡段(52)和实现段(53)，所述传输段(51)与所述波导管(4)连接并且两者的截面相同，所述实现段(53)与所述耦合隔离器(6)连接，并且所述实现段(53)的截面与所述反应器(13)的截面相同，所述过渡段(52)为截面渐变的波导，所述过渡段(52)的截面由与所述传输段(51)相同的截面渐变为与所述实现段(53)相同的截面。

6.根据权利要求5所述的一种表面波等离子体发生装置，其特征在于，所述过渡段长度L₁＝5cm～65cm，所述实现段(53)长度L₂＝2cm～5cm，所述反应器(13)的高度为6cm～40cm，所述实现段(53)截面直径与所述反应器(13)底面直径相等，直径D＝10cm～30cm。

7.根据权利要求1所述的一种表面波等离子体发生装置，其特征在于，所述耦合隔离器(6)为石英或无极性陶瓷中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种表面波等离子体发生装置，其特征在于，所述反应器(13)上设有等离子体检测端口(8)和观察窗(9)，所述观察窗(9)采用玻璃或石英。

9.一种表面波等离子体发生方法，其特征在于，利用权利要求1所述的表面波等离子体发生装置，具体方法如下：

启动所述气压调节装置(10)，将所述反应器(13)抽真空，然后从所述进气管(14)通入气体，并利用所述气压调节装置(10)维持所述反应器(13)中的气压范围为0.1～2000Pa，利用所述气体流量控制器(7)控制通入气体的流量为0-10L/min；

启动所述微波源(1)，利用所述微波源(1)输出微波，微波的功率为200W-5000W，微波的频率为2450MHz±20MHz，微波经过所述环形隔离器(2)传输至所述匹配调节器(3)，经所述匹配调节器(3)调节后，通过所述波导管(4)传输到所述耦合变换器(5)并进一步传输到所述耦合隔离器(6)，微波通过所述耦合隔离器(6)注入到所述反应器(13)中，所述耦合隔离器(6)处于所述反应器(13)内的一侧电离气体形成表面波等离子体。