[发明专利]射频感性耦合等离子体叠加宽频带通频率选择表面结构

权利要求书

1.射频感性耦合等离子体叠加宽频带通频率选择表面结构，其特征在于，包括等离子体耦合频率选择表面结构（1），等离子体耦合频率选择表面结构（1）包括射频感性耦合等离子体源（2）、宽频带通频率选择表面（3）和闭式透波介质腔（4），其中，射频感性耦合等离子体源（2）置于闭式透波介质腔（4）中，宽频带通频率选择表面（3）固定于闭式透波介质腔（4）上方，入射电磁波入射至宽频带通频率选择表面（3）上；

所述宽频带通频率选择表面（3）是将宽频带通频率选择单元分别沿X轴和Y轴周期排列形成，通过周期排列的宽频带通频率选择单元之间的谐振实现特定频段内对电磁波的传输；

所述宽频带通频率选择单元其由第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层、第三金属层自上而下依次叠加而成，第一介质层和第二介质层是尺寸完全相同的两层介质板，第一金属层和第三金属是尺寸完全相同的两层金属贴片，第二金属层是一个刻蚀有方形缝隙结构的金属贴片，方形缝隙结构是由多个凵型缝隙单元和四个方形缝隙单元连接形成，其中四个方形缝隙单元位于方形缝隙结构的四个直角处，相邻两方形缝隙单元之间连接有多个依次连通的凵型缝隙单元。

2.根据权利要求1所述的射频感性耦合等离子体叠加宽频带通频率选择表面结构，其特征在于，所述凵型缝隙单元的外长为w2=0.75mm、内长为w3=0.15mm、宽为w1=0.15mm，所述方形缝隙单元的边长为w4=0.4mm。

3.根据权利要求1所述的射频感性耦合等离子体叠加宽频带通频率选择表面结构，其特征在于，所述第一金属层、第二金属层和第三金属层均为铜板；

所述第一介质层和第二介质层均为F4B-2介质板，其介电常数为2.65，损耗因子为0.0025。

4.根据权利要求1~3任一项所述的射频感性耦合等离子体叠加宽频带通频率选择表面结构，其特征在于，所述宽频带通频率选择单元的尺寸也即第一介质层和第二介质层的尺寸为Dx=Dy=10.3mm，Dx为宽频带通频率选择单元也即第一介质层和第二介质层的长度，Dy为宽频带通频率选择单元也即第一介质层和第二介质层的宽度；

所述第二金属层上的方形缝隙结构的尺寸为ly=lx=7.6mm，其中，lx为方形缝隙结构的长度，ly为方形缝隙结构的宽度。

5.根据权利要求1~3任一项所述的射频感性耦合等离子体叠加宽频带通频率选择表面结构，其特征在于，所述宽频带通频率选择表面（3）的面积与闭式透波介质腔（4）的径向截面面积一致；

所述闭式透波介质腔（4）的气压在50mTorr至大气压之间。

6.根据权利要求1~3任一项所述的射频感性耦合等离子体叠加宽频带通频率选择表面结构，其特征在于，所述射频感性耦合等离子体源（2）由与其连接的电源系统、真空系统和气氛系统共同激发产生；

所述电源系统包括平面型天线（5）、匹配器（7）和射频电源（9），平面型天线（5）设置在闭式透波介质腔（4）的外侧底部，射频电源（9）的输出端与匹配器（7）的输入端连接，匹配器（7）的输出端经铜板传输线与平面型天线（5）连接；

所述真空系统包括真空泵（8）、真空计（10）和第一真空阀（11），真空泵（8）依次经第一真空阀（11）和真空计（10）与闭式透波介质腔（4）内部连通；

所述气氛系统包括氩气供应装置、氧气供应装置和质量流量计（6），氩气供应装置和氧气供应装置均与质量流量计（6）的输入端连通，质量流量计（6）的输出端与闭式透波介质腔（4）内部连通。

7.根据权利要求6所述的射频感性耦合等离子体叠加宽频带通频率选择表面结构，其特征在于，所述质量流量计（6）与闭式透波介质腔（4）之间设有第二真空阀（12）；

所述射频电源（9）的额定输出功率为1000 W，工作频率13.56 MHz，二次谐波输出-40dB，寄生调制1%。