CN108566717A - 采用微波垂直注入激励等离子体发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种采用微波垂直注入激励等离子体发生装置，包括线圈、等离子体放电腔体、连接法兰、微波窗、气体入口、真空泵组接口；所述线圈为中空结构设计；所述等离子体放电腔体两端为圆台型设计；所述等离子体放电腔体的侧壁上开设有一气体入口；气体入口通过连接法兰与微波窗进行连接；所述等离子体放电腔体的侧壁上还开设有两个真空泵组接口；所述等离子体放电腔体的侧壁上设有六组线圈。本发明利用设有的真空泵组接口抽真空，确保等离子体放电腔体的真空度满足工作条件；通过气体入口向等离子体放电腔体内通入工作气体，线圈通电产生磁场，通过调节通电电流大小改变磁场位型来约束微波馈入激励产生的等离子体。
Description
技术领域
本发明属于离子源应用技术领域，涉及一种采用微波垂直注入激励等离子体发生装置。
背景技术
微波注入激励等离子体装置原理主要是电子的回旋共振，当馈入微波频率与电子在磁场中的回旋频率相等时会产生共振，电子获得能量，从而是腔体内的工作气体电离形成等离子体。微波激励的优势在于没有阴极，并且电离度高，形成的等离子体密度高，性能稳定可靠。等离子体装置的研究在离子注入、离子刻蚀、薄膜技术、辐照育种、材料表面改性、离子束沉积等工农业、医学与科研领域都得到了广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用微波垂直注入激励等离子体发生装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
采用微波垂直注入激励等离子体发生装置，包括线圈、等离子体放电腔体、连接法兰、微波窗、气体入口、真空泵组接口；所述线圈为中空结构设计；所述等离子体放电腔体两端为圆台型设计；所述等离子体放电腔体的侧壁上开设有一气体入口；气体入口通过连接法兰与微波窗进行连接；所述等离子体放电腔体的侧壁上还开设有两个真空泵组接口；所述等离子体放电腔体的侧壁上设有六组线圈。
所述气体入口开设在等离子体放电腔体的中间位置，两个真空泵组接口在竖直方向上分别位于气体入口两侧。
六组所述线圈均布在气体入口两侧的等离子体放电腔体上，具体为：等离子体放电腔体两端的圆台型位置处布设两组线圈，真空泵组接口与气体入口之间的等离子体放电腔体上布设一组线圈。
六组所述线圈采用铜材料构成，线圈中空结构通入去离子水进行冷却。
所述等离子体放电腔体为一近圆柱体不锈钢腔体，为等离子体产生的区域；等离子体放电腔体由不锈钢材料制成。
所述微波窗由氧化铝陶瓷材料制成。
本发明的有益效果：本发明利用设有的真空泵组接口抽真空，确保等离子体放电腔体的真空度满足工作条件；通过气体入口向等离子体放电腔体内通入工作气体，线圈通电产生磁场，通过调节通电电流大小改变磁场位型来约束微波馈入激励产生的等离子体；
本发明采用径向垂直注入，可以在轴向中性线进行等离子体密度的探测，能实时地反应不同条件下的等离子体参数情况，助于改进实验参数，也可以在轴向连接引出系统引出离子束流；腔体两端圆台型的设计也有利于减少等离子体在腔体扩散中对轴向端面的碰撞，保护了端面上安装的测量或引出装置。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明采用微波垂直注入激励等离子体发生装置的结构示意图；
图中：1-线圈；2-等离子体放电腔体；3-连接法兰；4-微波窗；5-气体入口；6-真空泵组接口。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种采用微波垂直注入激励等离子体发生装置，如图1所示，包括线圈1、等离子体放电腔体2、连接法兰3、微波窗4、气体入口5、真空泵组接口6；
线圈1设有六组，该六组线圈1采用铜材料构成，线圈1为中空结构设计，可以满足冷却水通路的要求，冷却水采用去离子水；线圈的水平位置和通电流的大小可以调节，满足需要的等离子体约束的磁场位型；
等离子体放电腔体2(横向放置)为一近圆柱体不锈钢腔体，为等离子体产生的区域；等离子体放电腔体2由不锈钢材料制成，其两端为圆台型的设计；上述两端圆台型的设计有利于减少等离子体在腔体扩散中对轴向端面的碰撞；
微波窗4由氧化铝陶瓷材料制成；氧化铝陶瓷介电常数较高，起到阻抗匹配的作用；
具体地，等离子体放电腔体2的侧壁上开设有一气体入口5；气体入口5通过连接法兰3与微波窗4进行连接；
等离子体放电腔体2的侧壁上还开设有两个真空泵组接口6；
等离子体放电腔体2的侧壁上设有六组线圈1；
进一步地，气体入口5开设在等离子体放电腔体2的中间位置，两个真空泵组接口6在竖直方向上分别位于气体入口5两侧(以图1所示为准)；
六组线圈1均布在气体入口5两侧的等离子体放电腔体上，具体为：等离子体放电腔体2两端的圆台型位置处布设两组线圈1，真空泵组接口6与气体入口5之间的等离子体放电腔体上布设一组线圈1；
该装置采用微波径向垂直注入的方式，与一般微波轴向注入的等离子体装置不同，在轴向可安装等离子体密度测量装置，能反馈等离子体参数信息，助于实验的调整改进。
工作时真空泵组连接对应的真空泵组接口6抽真空，确保等离子体放电腔体的真空度满足工作条件。通过气体入口5向等离子体放电腔体2内通入一定流量的工作气体；线圈1通电产生磁场，通过调节通电电流大小改变磁场位型来约束微波馈入激励产生的等离子体。
该装置不同于轴向微波注入的等离子体装置，采用径向垂直注入，可以在轴向中性线进行等离子体密度的探测，能实时地反应不同条件下的等离子体参数情况，助于改进实验参数，也可以在轴向连接引出系统引出离子束流。腔体两端圆台型的设计也有利于减少等离子体在腔体扩散中对轴向端面的碰撞，保护了端面上安装的测量或引出装置。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.采用微波垂直注入激励等离子体发生装置，其特征在于，包括线圈(1)、等离子体放电腔体(2)、连接法兰(3)、微波窗(4)、气体入口(5)、真空泵组接口(6)；
所述线圈(1)为中空结构设计；所述等离子体放电腔体(2)两端为圆台型设计；
所述等离子体放电腔体(2)的侧壁上开设有一气体入口(5)；气体入口(5)通过连接法兰(3)与微波窗(4)进行连接；
所述等离子体放电腔体(2)的侧壁上还开设有两个真空泵组接口(6)；
所述等离子体放电腔体(2)的侧壁上设有六组线圈(1)。
2.根据权利要求1所述的采用微波垂直注入激励等离子体发生装置，其特征在于，所述气体入口(5)开设在等离子体放电腔体(2)的中间位置，两个真空泵组接口(6)在竖直方向上分别位于气体入口(5)两侧。
3.根据权利要求1所述的采用微波垂直注入激励等离子体发生装置，其特征在于，六组所述线圈(1)均布在气体入口(5)两侧的等离子体放电腔体上，具体为：等离子体放电腔体(2)两端的圆台型位置处布设两组线圈(1)，真空泵组接口(6)与气体入口(5)之间的等离子体放电腔体上布设一组线圈(1)。
4.根据权利要求1所述的采用微波垂直注入激励等离子体发生装置，其特征在于，所述线圈(1)采用铜材料构成，线圈(1)中空结构通入去离子水进行冷却。
5.根据权利要求1所述的采用微波垂直注入激励等离子体发生装置，其特征在于，所述等离子体放电腔体(2)为一近圆柱体不锈钢腔体，为等离子体产生的区域；等离子体放电腔体(2)由不锈钢材料制成。
6.根据权利要求1所述的采用微波垂直注入激励等离子体发生装置，其特征在于，所述微波窗(4)由氧化铝陶瓷材料制成。
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