[发明专利]微波等离子体反应器

权利要求书

1.一种微波等离子体反应器，其特征在于，包括多通道微波传输反应体、自触发点火装置和至少一层微波源组件，所述多通道微波传输反应体内设有微波谐振腔；

每层所述微波源组件均包括多个微波传输激励源，多个所述微波传输激励源沿所述多通道微波传输反应体的周向分布于所述多通道微波传输反应体的侧壁；所述微波传输激励源的频率与所述微波谐振腔内的工作模式的谐振频率相等；

所述自触发点火装置包括设于所述多通道微波传输反应体的端部的锥形点火结构，所述锥形点火结构的尖部朝向所述微波谐振腔内；所述锥形点火结构内设有气流通道，所述气流通道贯通至所述锥形点火结构的尖部。

2.根据权利要求1所述的微波等离子体反应器，其特征在于，还包括微波调谐装置，所述微波调谐装置与所述锥形点火结构分别设置于所述多通道微波传输反应体的两端；所述微波调谐装置包括置于所述微波谐振腔内的反应基板，所述反应基板的板面朝向所述锥形点火结构的尖部；所述反应基板连接于所述多通道微波传输反应体，且所述反应基板可沿所述微波谐振腔的轴向移动。

3.根据权利要求1所述的微波等离子体反应器，其特征在于，所述自触发点火装置还包括安装于所述多通道微波传输反应体的侧壁的探针点火结构，所述探针点火结构的点火端伸入所述微波谐振腔内；每层所述微波源组件均对应设置有至少一个所述探针点火结构，所述探针点火结构的轴线与所述微波源组件位于同一平面内，并且所述探针点火结构的轴线与所述微波传输激励源的轴线均聚焦于所述微波谐振腔的中心轴线上。

4.根据权利要求3所述的微波等离子体反应器，其特征在于，所述探针点火结构连接于所述多通道微波传输反应体的侧壁，且所述探针点火结构可沿所述探针点火结构的轴向移动，以调节所述探针点火结构的点火端伸入所述微波谐振腔内的长度。

5.根据权利要求1所述的微波等离子体反应器，其特征在于，多层所述微波源组件沿所述微波谐振腔的轴向间隔分布。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的微波等离子体反应器，其特征在于，所述微波谐振腔的工作模式类型为TM_mn0模。

7.根据权利要求6所述的微波等离子体反应器，其特征在于，所述微波谐振腔为圆柱型微波谐振腔，所述圆柱型微波谐振腔的尺寸满足如下表达式：

其中，f_mnp为所述微波谐振腔的工作模式的谐振频率，c为光速，a为所述圆柱型微波谐振腔的半径，l为所述圆柱型微波谐振腔沿纵向的高度，m为场量沿所述圆柱型微波谐振腔的圆周分布的整驻波的个数，n为场量沿所述圆柱型微波谐振腔的半径分布的半个驻波的个数，p为场量沿所述圆柱型微波谐振腔的纵向分布的半个驻波的个数，υ_mn为TM_mn0模对应的贝塞尔函数值。

8.根据权利要求6所述的微波等离子体反应器，其特征在于，所述微波谐振腔为长方体型微波谐振腔，所述长方体型微波谐振腔的尺寸满足如下表达式：

其中，f_mnp为所述微波谐振腔的工作模式的谐振频率，c为光速，a为所述长方体型微波谐振腔的长度，b为所述长方体型微波谐振腔的宽度，h为所述长方体型微波谐振腔的高度，m为场量沿所述长方体型微波谐振腔的长度方向分布的半个驻波的个数，n为场量沿所述长方体型微波谐振腔的宽度方向分布的半个驻波的个数，p为场量沿所述长方体型微波谐振腔的高度方向分布的半个驻波的个数。

9.根据权利要求6所述的微波等离子体反应器，其特征在于，所述微波传输激励源包括矩形波导和微波馈源，所述矩形波导的一端连通于所述微波谐振腔，所述矩形波导的另一端连接于所述微波馈源，所述矩形波导用于将所述微波馈源产生的微波引导入所述微波谐振腔。

10.根据权利要求9所述的微波等离子体反应器，其特征在于，所述矩形波导的宽边所在的侧面平行于所述微波谐振腔的端面，且多个所述矩形波导沿所述微波谐振腔的周向等间隔分布。