[发明专利]一种大处理量微波等离子体反应腔

说明书

本发明公开了一种大处理量微波等离子体反应腔，属于等离子体技术领域，包括上圆柱耦合腔、下圆柱耦合腔、波导和石英管；上圆柱耦合腔固定连通在下圆柱耦合腔的上端；波导固定连通在下圆柱耦合腔的侧壁；石英管竖向贯穿上圆柱耦合腔和下圆柱耦合腔；下圆柱耦合腔的下端固定有与石英管对应的入口接头，入口接头具有均与石英管相连通的点火装置入口和进气孔。在满足圆柱中心聚集等离子体的同时，纵向增加了上圆柱耦合腔体，加长了等离子体作用距离，增加了微波作用的体积，大大提高了可处理气量，提升了等离子体工作的气量与稳定性，同时提高了微波能量利用率。

技术领域

本发明属于等离子体技术领域，具体涉及一种大处理量微波等离子体反应腔。

背景技术

等离子体产生的原因一般认为是无规则的热运动，而温度和外加电磁场是造成这种无规则运动的两大主要因素。由温度变化而产生的等离子体类似于蜡烛中的火焰，电离度较低；由外加电磁场产生并维持的等离子体，结构多变，实用性强，是人造等离子体的主要组成部分。

当激发等离子体的外加电磁场频率达到微波波段时，这种等离子体被称为微波等离子体。相比于直流、交流和射频等离子体，微波等离子体无需电极，电子密度、电子温度和气体温度更高，从微波到等离子体的能量转换效率也较高。这些优势使得微波等离子体在日常生活、能源、化工和材料等领域得到了广泛的应用。

微波等离子体的研究历史大致可以追溯上世纪四五十年代。起初麻省理工科学家发现微波同轴结构能够产生等离子体，但是由于等离子体体积较小，内导体易腐蚀，使用寿命不长。此后很多高校实验室与公司对微波等离子体装置不断改进，向着腔体体积更大，强度更大，实验要求更低努力。但现有模型的腔体可作用的气体体积不大，可处理的气量不足，能量利用率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大处理量微波等离子体反应腔，以解决目前腔体的可处理气量较低的问题。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种大处理量微波等离子体反应腔，包括上圆柱耦合腔、下圆柱耦合腔、波导和石英管；上圆柱耦合腔固定连通在下圆柱耦合腔的上端；波导固定连通在下圆柱耦合腔的侧壁；石英管竖向贯穿上圆柱耦合腔和下圆柱耦合腔；下圆柱耦合腔的下端固定有与石英管对应的入口接头，入口接头具有均与石英管相连通的点火装置入口和进气孔。

作为进一步可选方案，所述上圆柱耦合腔、下圆柱耦合腔和石英管同轴设置。

作为进一步可选方案，所述进气孔为多个，并对称设置在点火装置入口的两侧。

作为进一步可选方案，所述点火装置入口与石英管同轴。

作为进一步可选方案，所述波导为矩形波导，波导的中心线与下圆柱耦合腔的中心线垂直。

作为进一步可选方案，所述波导的高度与下圆柱耦合腔的高度相同。

作为进一步可选方案，在所述下圆柱耦合腔的径向方向上，波导的宽度小于或等于下圆柱耦合腔的直径。

作为进一步可选方案，所述下圆柱耦合腔的下端具有与石英管适配的贯穿孔，入口接头上端具有伸入贯穿孔并抵接至石英管下端的凸台。

本发明的有益效果是：本发明的反应腔在满足圆柱中心聚集等离子体的同时，纵向增加了上圆柱耦合腔体，加长了等离子体作用距离，增加了微波作用的体积，大大提高了可处理气量，提升了等离子体工作的气量与稳定性，同时提高了微波能量利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的大处理量微波等离子体反应腔的结构示意图；