[发明专利]一种耐腐蚀的等离子体化学反应装置

说明书

本发明属于等离子体化学反应技术领域，具体涉及一种耐腐蚀的等离子体化学反应装置，采用微波直接激发等离子促进化学反应，可适用于氟气、四氟化碳等电离后具有强氧化性和腐蚀性的气他，且本方案无需高电压，具有较高的安全性。

技术领域

本申请属于等离子体化学反应技术领域，具体涉及一种耐腐蚀的等离子体化学反应装置。

背景技术

等离子体化学反应是一门涉及等离子体物理和化学的交叉学科，主要研究反应物质等离子体化后对相关化学反应的影响。该学科兴起于20世纪六七十年代，因等离子体具有催化化学反应等方面的作用，目前在材料学、光学、电子学、医药学等诸多领域得到广泛应用。

等离子体化学的基本原理是：气态反应物等离子体化时，其原子的部分外层电子获得足够的能力，脱离原子核束缚成为自由电子。此时整个系统由带正电的离子和带负电的电子混合构成，而气体电离生成的电子和正离子一般在短时间内发生结合，回到中性分子状态。这个过程产生的电子、离子的一部分能量以电磁波等不同形式消耗，在分子离解时常生成自由基，生成的电子结合中性原子，分子形成负离子。因此，整个系统是由电子、离子、激发态原子、自由基和分子组成的混合状态。此时各种化学反应都是在高激发态下进行的，与经典的化学反应完全不同。这样使等离子体的原子或分子的本性通常都发生改变，即使是较稳定的惰性气体也会变得具有很强的化学活泼性。

基于这一原理，等离子体化学反应装置，利用电离反应气体生成等离子体的方式，实现对化学反应的有效催化作用。

目前等离子体化学反应装置常用的等离子体产生方式一般包括介质阻挡放电激发等离子体和阴极激发等离子体。当反应气体(即等离子体)为氟气等具有极强氧化元素时，阴极激发等离子体方式由于采用电极与反应气体(即等离子体)直接接触，会导致电极被迅速腐蚀。介质阻挡放电方式虽然不需要电极与反应气体(即等离子体)接触，但随着工业化生产对反应量和反应体积的增加，介质阻挡电所需的电压(数千伏)将随电极之间的间距线性增加，会导致成本和安全性问题增加。

发明内容

本申请针的目的是提供一种耐腐蚀的等离子体化学反应装置，解决当反应气体为氟气等强氧化性元素时，阴极激发等离子体方式由于采用电极与反应气体直接接触，会导致电极被迅速腐蚀的问题。

实现本申请目的的技术方案：

本申请提供了一种耐腐蚀的等离子体化学反应装置，包括：微波系统和等离子体化学反应腔体；

所述等离子体化学反应腔体为密封空腔结构，内部有反应腔室；所述反应腔室内放置有反应物料和反应气体；

所述等离子体化学反应腔体插入所述微波系统的波导中；

所述微波系统，用于产生微波以激发所述反应腔室中的反应气体生成等离子体；

所述反应物料在所述反应腔室内与所述等离子体进行化学反应。

可选的，所述等离子体化学反应腔体，具体包括：物料托盘和朗缪尔探针；

所述物料托盘和所述朗缪尔探针均设置在所述反应腔室内部；

所述朗缪尔探针，用于提供种子电子，协助激发所述反应气体；

所述物料托盘，用于盛放所述反应物料。

可选的，所述等离子体化学反应腔体上设置有与所述反应腔室贯通的朗缪尔探针入口；所述朗缪尔探针，包括：圆柱形针体、绝缘套管和密封法兰；

所述绝缘套管套设在所述圆柱形针体外部，所述圆柱形针体的前端探出所述绝缘套；

所述密封法兰，用于密封所述朗缪尔探针入口；所述密封法兰上设置有电极，用于为所述圆柱形针体的供电。