[发明专利]微波等离子体反应器

说明书

本发明涉及微波反应装置技术领域，公开了一种微波等离子体反应器，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，多通道微波传输反应体内设有微波谐振腔；每层微波源组件均包括多个微波传输激励源，多个微波传输激励源沿多通道微波传输反应体的周向分布；微波传输激励源的频率与微波谐振腔内的工作模式的谐振频率相等；自触发点火装置包括设于多通道微波传输反应体的端部的锥形点火结构，锥形点火结构的尖部朝向微波谐振腔内；锥形点火结构内设有气流通道，气流通道贯通至锥形点火结构的尖部。该微波等离子体反应器能够有效增强等离子体的能量密度及增大微波反应器内的等离子体区域范围，有利于扩大微波等离子体的应用领域。

技术领域

本发明涉及微波装置技术领域，尤其涉及一种微波等离子体反应器。

背景技术

等离子体的产生方法有直流放电、射频放电、微波放电等。直流放电的缺点是有电极放电、密度低、电离度低、运行气压高；射频放电虽然密度和电离度有所提高，但应用范围受限；微波放电技术相较于其他技术而言，具有能量转化效率高、不会产生电极污染和很宽的压强范围等一系列优势，正被广泛应用于工业领域。

常用的微波反应器在微波谐振腔内的工作模式可分为单模微波谐振腔和多模微波谐振腔，单模微波谐振腔是指在微波谐振腔中只有一种工作模式，多模微波谐振腔则是在微波谐振腔中存在多种工作模式。单模微波谐振腔的优点是电场集中使得电场强度大、储能大，缺点是体积小，腔内场强分布不均匀，而多模微波谐振腔内很多电场模式并存，各个模式的电场相互叠加，可以在腔内形成比单模微波谐振腔均匀的电磁能分布，但是电场强度不大。而对于所需进行的化学反应来说，最理想的情况就是使得反应器中的场强分布既能够实现范围大，分布较均匀，并且还需要场强在部分区域具有很大的值，才能激发出等离子体。

对于目前的微波反应器来讲，在反应器内激发等离子体的能量密度不够大，等离子体的区域范围比较小、等离子体分布不均匀，不利于进行化学反应。此外，当前微波谐振的电场强度值很少能够达到MV/m，而且相对的大场强的区域范围小，并且在反应器内部电场分布不均匀。

发明内容

本发明实施例提供一种微波等离子体反应器，用以解决现有的微波反应器电场分布不均匀、能量密度不足的问题。

本发明实施例提供一种微波等离子体反应器，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。

其中，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。

其中，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。

其中，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。

其中，多层所述微波源组件沿所述微波谐振腔的轴向间隔分布。