CN108633158A - 一种便携式常压微波等离子体炬产生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式常压微波等离子体炬的产生方法及装置，包括：便携式微波炬等离子体发射头、高功率同轴传输线、全固态微波功率源；所述便携式微波炬等离子体发射头由陶瓷环、固体电极、金属喷嘴、绝缘环、适配器、第一进气管、第二进气管组成。实施本发明提供的方法及装置，产生可提供长距离便携操作的微波等离子体，该装置不需要数千伏的高压直流电，不需要人为操作微波炬系统中的三销钉或短路活塞等传输线元件，自动匹配调整微波传输线的阻抗，使微波耦合进入等离子体的效率达到最佳。

Description

一种便携式常压微波等离子体炬产生装置及方法

技术领域

本发明属于低温等离子体物理及应用科学研究领域，具体涉及一种便携式常压微波等离子体炬产生装置及方法。

背景技术

微波等离子体属于低温等离子体源的一个重要分类，因其不需要电极、产生等离子体密度阈值高、电子温度较高、等离子体空间电位较低、工作气压范围宽、活性自由基种类多且浓度高、产生气体温度范围宽，可以是非平衡等离子体也可以是处于局部热平衡态的热等离子体，因此被广泛应用于材料表面清洗、废气治理、材料制备、温室气体转化、氢制备、废气液体或固体材料的治理、含氮物质的制备、医疗美容、灭菌、活化水等的制备、可燃物质的辅助燃烧等。微波等离子体炬因其不需要昂贵而复杂的真空系统，可以使用多种工作气体产生放电进而实现多种用途，具有更突出的特点和优势，因此得到了世界范围的关注和研究。

然而，传统的微波炬的存在以下几个缺点：（1）安全性；常规的微波炬磁控管需要使用数千伏的高压激励才能产生电子进而形成电磁波，需要能提供几千伏高压的直流电源。（2）结构较繁冗；传统的微波炬需要使用三销钉或短路活塞，增加了整个系统的复杂性和重量。（3）操作不便捷；通常需要对微波炬系统中的三销钉或短路活塞进行调整，以便对电磁波能量向工作介质中的耦合进行调整，使微波能量耦合更高效。（4）时变调节性能较差；在传统的微波炬系统中，当外界条件稍有变化时则需要对整个微波传输线阻抗进行调整，以使微波耦合效率达到最佳。

发明内容

针对微波炬等离子体产生方法和装置的不足之处，本发明提供了一种便携式常压微波等离子体炬产生装置及方法，采用本发明涉及的方法和装置可以有效产生便携式微波等离子体源，并可用于远距离便携操作，用于材料表面清洗、接枝改性、高纯度薄膜或粉体材料制备、温室气体转化、氢制备、有毒或有害气体或液体或固体材料的治理、含氮物质的制备，也可用于医疗、美容、灭菌、活化水的制备，还可用于可燃物质（如天然气、汽油、柴油、可燃冰、煤炭、液化石油气等）的辅助燃烧技术，本发明的突出特点是产生可提供长距离便携操作的微波等离子体，该装置不需要数千伏的高压直流电，可以在特定情况下选择不使用三销钉或短路活塞，利用固态微波源的频率自调谐特性不需要人为操作微波炬系统中的三销钉或短路活塞等传输线元件，利用固态微波源的频率自调谐特性自动匹配调整微波传输线的阻抗，使微波耦合进入等离子体的效率达到最佳，便于更便捷地将其应用于材料制备或表面处理等领域。

本发明采用的技术方案是：

一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，包括：全固态微波功率源（01）、同轴传输线（02）、同轴-波导转换器（03）、环形器（04）、水负载（05）、矩形波导（06）、波导-同轴转换器（07）、同轴传输线（08）、微波炬等离子体发射头（09）、短路活塞（10）；所述全固态微波功率源（01）通过同轴传输线（02）与同轴-波导转换器（03）连接，后通过矩形波导端口与环形器（04）连接，环形器（04）通过矩形波导端口与水负载（05）连接，环形器（04）的另一端与矩形波导（06）连接，后通过矩形波导端口与波导-同轴转换器（07）连接，波导-同轴转换器（07）通过同轴传输线（08）与微波炬等离子体发射头（09）连接，波导-同轴转换器（07）的另一端通过矩形波导端口与短路活塞（10）连接。

一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，包括：全固态微波功率源（01）、同轴传输线（11）、同轴式三销钉调配器（12）、同轴式环形器（13）、空气负载（14）、同轴传输线（15）、微波炬等离子体发射头（09）；所述全固态微波功率源（01）通过同轴传输线（11）与同轴式三销钉调配器（12）连接，同轴式三销钉调配器（12）另一端与同轴式环形器（13）连接，同轴式环形器（13）的另两端分别直接与空气负载（14）、同轴传输线（15）连接，同轴传输线（15）的另一端与微波炬等离子体发射头（09）连接。

一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，包括：全固态微波功率源（01）、同轴传输线（11）、微波炬等离子体发射头（09），所述全固态微波功率源（01）通过同轴传输线（11）与微波炬等离子体发射头（09）连接。

所述的一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，所述微波炬等离子体发射头（09）包括：绝缘环（16）、第一进气管（17）、第二进气管（18）、陶瓷环（19）、固体电极（20）、金属喷嘴（21）、适配器（22）、同轴调配器（23）；所述陶瓷环（19）通过平面挤压的方式嵌入所述金属喷嘴（21）内部，适配器（22）通过螺纹固定于金属喷嘴（21）外部，第一进气管（17）固定于适配器（22）上，第二进气管（18）固定于金属喷嘴（21）上，固体电极（20）通过同轴调配器（23）固定于微波炬等离子体发射头（09）底部，绝缘环（16）放置于固体电极（20）与金属喷嘴（21）中间并固定于同轴传输线（08）或同轴传输线（15）或同轴传输线（11）。所述便携式微波炬等离子体发射头设计为可手持结构，不存在过热或高压的风险。

所述的一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，所述陶瓷环用于提高局部电磁场的电场强度，以击穿工作气体产生微波等离子体，陶瓷环（19）采用耐高温氧化铝陶瓷材料、氧化锆陶瓷材料、石英材料或氮化硅陶瓷材料制成。

所述的一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，所述固体电极（20）主要用于作为电磁波同轴传输线内导体，所述固体电极采用紫铜、黄铜、金属铝、金属铁或高导电石墨材料制成。

所述的一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，所述绝缘环用于固定所述同轴调配器和所述固体电极，同时也可用于阻止从所述第一进气管和第二进气管进入腔体内的工作气体反流，同时也用于通过所述全固态微波功率源输出的高功率微波；所述绝缘环（16）采用聚四氟乙烯、石英玻璃、氧化铝陶瓷材料、氧化锆陶瓷材料或氮化硅陶瓷材料制成。所述适配器用于固定第二进气管，以通入一种或是多种混合物质，所述混合物质可以是烷烃类可燃性气体，可以是Ar、He、Ne等惰性气体，可以是N₂气体，可以是O₂，可以是金属或是非金属颗粒物粉体，可以是金属氧化物或是非金属氧化物颗粒物。

所述的一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，所述全固态微波功率源（01）内置水负载和环行器，允许功率全发射而不至于毁坏所述全固态微波功率源；所述全固态微波功率源通过RS485通讯端口与控制单元连接，所述控制单元用于使所述全固态微波功率源设置在连续、脉冲模式下运行，可任意调节脉冲模式下运行的占空比和脉宽，可以设置任意调节微波发射功率，可以任意调节发射微波的相位角，可以设置驻波保护，可以设置最大微波频率带宽；所述控制单元同时用于读取实时反馈功率并运算发射功率系数，根据反射功率系数调节所述微波频率带宽，使反射功率降到最低并使微波功率最大化馈入到所述微波等离子体炬中，提高微波能量利用效率。

一种便携式常压微波等离子体炬产生方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100，安装便携式常压微波等离子体炬产生装置中除固态微波功率源（01）以外的其余微波器件；

步骤S101，向微波炬等离子体发射头（09）中通入工作气体，通过流量控制器调节气体流量0.05 L/min-10 L/min；

步骤S102，对固态微波功率源（01）及其他微波器件进行通水冷却；

步骤S103，检查接地线路，保持整个系统良好接地，连接固态微波功率源（01）；

步骤S104，设置固态微波功率源的连续或脉冲工作模式，设置固态微波功率源宽频工作模式，设置电磁波频率宽度2.4GHz-2.5GHz；

步骤S105，设置固态微波功率源输出微波的相位0度-90度；

步骤S106，设置微波功率源脉冲工作模式下的脉冲宽度（10微秒-100微秒）及占空比（10%-100%）；

步骤S107，设置微波功率源输出功率10W-300W，启动微波功率源，使其输出微波；

步骤S108，调节同轴传输线匹配，观察固态微波功率源反射功率信号，使其达到最小；

步骤S109，在微波炬等离子体发射头（09）出口处的工作气体达到击穿放电时，继续调节同轴传输线匹配，进一步降低微波反射功率，使其达到最低；

步骤S110，调节固态微波功率源输出功率10W-3000W；

步骤S111，调节工作气体流量，使微波炬等离子体发射头（09）的等离子体火焰长度达到预想状态；

步骤S112，在微波功率源控制单元中设置发射功率系数阈值；

步骤S113，实时读取反射功率值，根据设定的入射功率计算反射功率系数1；

步骤S114，判断所述反射功率系数是否大于所述反射功率系数阈值，若是，则进入下一步骤，若否，则返回步骤S113；

步骤S115，发送控制信号减小所述固态微波功率源频率；

步骤S116，再读取实时反射功率，计算反射功率系数2，判断反射功率系数是否大于反射功率系数1，若是，则发送控制信号增大所述微波功率源频率后返回步骤S113，若否，则返回步骤S113；

步骤S117，完成实验后，关闭微波功率源，关闭工作气体，关闭冷却水，结束实验。

本发明的工作原理是：

本发明通过使用大气压微波等离子体、全固态微波电源技术、传输线传输理论、自动化技术，以期获得一种便携式常压微波等离子体炬，无需使用数千伏的高压直流电以驱动磁控管产生微波，可以选择性的使用三销钉或短路活塞，利用固态微波源的频率自调谐设定不需要人为操作三销钉或短路活塞等传输线元件，并在工作时自动匹配调整微波传输线阻抗，使微波更有效地耦合进入等离子体区域中，增加其应用于各领域的便携性和灵活性。工作气体在工作之前与放电成为等离子体状态之后的等效阻抗差异较大，在工作气体被击穿之前，气体基本上处于绝缘的状态，需要电磁波在特定区域产生足够强的电场以击穿气体产生等离子体，而在放电之后气体的电磁学性质与等离子体的电磁学性质完全不同，也即意味着微波激励工作气体产生等离子体前后的传输线阻抗将发生较大变化，而在传输线阻抗未能达到很好的匹配时微波能量较难耦合进入气体以更有效地产生等离子体，如果使用传统的短路活塞或三销钉（波导式或是同轴式）则需要在气体被击穿之前和之后不断调节以使微波能量更高效地耦合进工作气体中，同时也需要在工作条件改变时（比如放电功率、工作气体流量、工作气体种类等），也许要同时调节整个微波炬系统的传输线阻抗。本发明则通过设置全固态微波功率源单元中的发射功率系数阈值，实时读取发射功率值、计算反射功率系数，再通过所述产生方法提到的算法不断调节全固态微波功率源输出微波信号的工作频率，以适应气体被击穿前后负载性质的变化，以及在工作条件改变后微波炬系统传输线阻抗的变化，使微波功率作用于工作气体的耦合效率自动调节至最佳。

本发明的优点是：

本发明的突出特点是产生可提供长距离便携操作的微波等离子体，该装置不需要数千伏的高压直流电，可以在特定情况下选择不使用三销钉或短路活塞，利用固态微波源的频率自调谐特性不需要人为操作微波炬系统中的三销钉或短路活塞等传输线元件，利用固态微波源的频率自调谐特性自动匹配调整微波传输线的阻抗，使微波耦合进入等离子体的效率达到最佳，涉及的方法和装置可以有效产生便携式微波等离子体源，并可用于远距离便携操作，用于材料表面清洗、接枝改性、高纯度薄膜或粉体材料制备、温室气体转化、氢制备、有毒或有害气体或液体或固体材料的治理、含氮物质的制备，也可用于医疗、美容、灭菌、活化水的制备，还可用于可燃物质（如天然气、汽油、柴油、可燃冰、煤炭、液化石油气等）的辅助燃烧技术。

附图说明

图1是本发明提供的便携式常压微波等离子体炬的产生方法实施例流程示意图。

图2是本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置的第一实施例结构示意图。

图3是本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置的第二实施例结构示意图。

图4是本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置的第三实施例结构示意图。

图5是本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置的微波炬等离子体发射头结构示意图。

图6是本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置在不同功率放电的照片。

图7是本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置产生等离子体光谱图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，均属于本项发明的保护范围。

实施例

图1为本发明提供的便携式常压微波等离子体炬的产生方法，包括以下步骤：

步骤S100，安装便携式常压微波等离子体炬产生装置中除固态微波功率源01以外的其余微波器件；

步骤S101，向微波炬等离子体发射头09中通入工作气体，通过流量控制器调节气体流量0.05 L/min-10 L/min；

步骤S102，对固态微波功率源01及其他微波器件进行通水冷却；

步骤S103，检查接地线路，保持整个系统良好接地，连接固态微波功率源01；

步骤S104，设置固态微波功率源的连续或脉冲工作模式，设置固态微波功率源宽频工作模式，设置电磁波频率宽度2.4GHz-2.5GHz；

步骤S105，设置固态微波功率源输出微波的相位0度-90度；

步骤S106，设置微波功率源脉冲工作模式下的脉冲宽度（10微秒-100微秒）及占空比（10%-100%）；

步骤S107，设置微波功率源输出功率10W-300W，启动微波功率源，使其输出微波；

步骤S108，调节同轴传输线匹配，观察固态微波功率源反射功率信号，使其达到最小；

步骤S109，在微波炬等离子体发射头09出口处的工作气体达到击穿放电时，继续调节同轴传输线匹配，进一步降低微波反射功率，使其达到最低；

步骤S110，调节固态微波功率源输出功率10W-3000W；

步骤S111，调节工作气体流量，使微波炬等离子体发射头09的等离子体火焰长度达到预想状态；

步骤S112，在微波功率源控制单元中设置发射功率系数阈值；

步骤S113，实时读取反射功率值，根据设定的入射功率计算反射功率系数1；

步骤S114，判断所述反射功率系数是否大于所述反射功率系数阈值，若是，则进入下一步骤，若否，则返回步骤S113；

步骤S115，发送控制信号减小所述固态微波功率源频率；

步骤S116，再读取实时反射功率，计算反射功率系数2，判断反射功率系数是否大于反射功率系数1，若是，则发送控制信号增大所述微波功率源频率后返回步骤S113，若否，则返回步骤S113；

步骤S117，完成实验后，关闭微波功率源，关闭工作气体，关闭冷却水，结束实验。

图2为本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置的第一实施例结构示意图。如图2所示，该便携式常压微波等离子体炬产生装置包括：全固态微波功率源01、同轴传输线02、同轴-波导转换器03、环形器04、水负载05、矩形波导06、波导-同轴转换器07、同轴传输线08、微波炬等离子体发射头09、短路活塞10。全固态微波功率源01通过同轴线02与同轴-波导转换器03连接，后通过矩形波导端口与环形器04连接，环形器04通过矩形波导端口与水负载连接，环形器04的另一端与矩形波导06连接，后通过矩形波导端口与波导-同轴转换器07连接，波导-同轴转换器07通过同轴传输线08与微波炬等离子体发射头09连接，波导-同轴转换器07的另一端通过矩形波导端口与短路活塞10连接。

图3为本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置的第二实施例结构示意图。如图3所示，该便携式常压微波等离子体炬产生装置包括：全固态微波功率源01、同轴传输线11、同轴式三销钉调配器12、同轴式环形器13、空气负载14、同轴传输线15、微波炬等离子体发射头09。全固态微波功率源（01）通过同轴传输线（11）与同轴式三销钉调配器（12）连接，同轴式三销钉调配器（12）另一端与同轴式环形器（13）连接，同轴式环形器（13）的另两端分别直接与空气负载（14）、同轴传输线（15）连接，同轴传输线（15）的另一端与微波炬等离子体发射头（09）连接。

图4为本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置的第三实施例结构示意图。如图4所示，该便携式常压微波等离子体炬产生装置包括：全固态微波功率源01、同轴传输线11、微波炬等离子体发射头09。所述全固态微波功率源（01）通过同轴传输线（11）与微波炬等离子体发射头（09）连接。

图5为本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置的微波炬等离子体发射头结构示意图。如图5所示，该微波炬等离子体发射头包括：绝缘环16、第一进气管17、第二进气管18、陶瓷环19、固体电极20、金属喷嘴21、适配器22、同轴调配器23。陶瓷环19通过平面挤压的方式嵌入所述金属喷嘴21内部，适配器22通过螺纹固定于金属喷嘴21外部，第一进气管17固定于适配器22上，第二进气管18固定于金属喷嘴21上，固体电极20通过同轴调配器23固定于便携式微波炬等离子体发射头09底部，绝缘环16放置于固体电极20与金属喷嘴21中间并固定于同轴传输线08或同轴传输线15或同轴传输线11。

图6给出本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置在不同功率放电的照片。如图6所示，放电功率分别为400W、600W、800W、1000W。

图7给出本发明提供的便携式常压微波等离子体炬产生装置产生等离子体光谱图。放点条件为：微波输入功率1000W，空气流量0.5立方米/小时。

Claims (9)

1.一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，包括：全固态微波功率源（01）、同轴传输线（02）、同轴-波导转换器（03）、环形器（04）、水负载（05）、矩形波导（06）、波导-同轴转换器（07）、同轴传输线（08）、微波炬等离子体发射头（09）、短路活塞（10）；所述全固态微波功率源（01）通过同轴传输线（02）与同轴-波导转换器（03）连接，后通过矩形波导端口与环形器（04）连接，环形器（04）通过矩形波导端口与水负载（05）连接，环形器（04）的另一端与矩形波导（06）连接，后通过矩形波导端口与波导-同轴转换器（07）连接，波导-同轴转换器（07）通过同轴传输线（08）与微波炬等离子体发射头（09）连接，波导-同轴转换器（07）的另一端通过矩形波导端口与短路活塞（10）连接。

2.一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，包括：全固态微波功率源（01）、同轴传输线（11）、同轴式三销钉调配器（12）、同轴式环形器（13）、空气负载（14）、同轴传输线（15）、微波炬等离子体发射头（09）；所述全固态微波功率源（01）通过同轴传输线（11）与同轴式三销钉调配器（12）连接，同轴式三销钉调配器（12）另一端与同轴式环形器（13）连接，同轴式环形器（13）的另两端分别直接与空气负载（14）、同轴传输线（15）连接，同轴传输线（15）的另一端与微波炬等离子体发射头（09）连接。

3.一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，包括：全固态微波功率源（01）、同轴传输线（11）、微波炬等离子体发射头（09），所述全固态微波功率源（01）通过同轴传输线（11）与微波炬等离子体发射头（09）连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，所述微波炬等离子体发射头（09）包括：绝缘环（16）、第一进气管（17）、第二进气管（18）、陶瓷环（19）、固体电极（20）、金属喷嘴（21）、适配器（22）、同轴调配器（23）；所述陶瓷环（19）通过平面挤压的方式嵌入所述金属喷嘴（21）内部，适配器（22）通过螺纹固定于金属喷嘴（21）外部，第一进气管（17）固定于适配器（22）上，第二进气管（18）固定于金属喷嘴（21）上，固体电极（20）通过同轴调配器（23）固定于微波炬等离子体发射头（09）底部，绝缘环（16）放置于固体电极（20）与金属喷嘴（21）中间并固定于同轴传输线（08）或同轴传输线（15）或同轴传输线（11）。

5.根据权利要求4所述的一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，所述陶瓷环（19）采用耐高温氧化铝陶瓷材料、氧化锆陶瓷材料、石英材料或氮化硅陶瓷材料制成。

6.根据权利要求4所述的一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，所述固体电极采用紫铜、黄铜、金属铝、金属铁或高导电石墨材料制成。

7.根据权利要求4所述的一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，所述绝缘环（16）采用聚四氟乙烯、石英玻璃、氧化铝陶瓷材料、氧化锆陶瓷材料或氮化硅陶瓷材料制成。

8.根据权利要求4所述的一种便携式常压微波等离子体炬产生装置，其特征在于，所述全固态微波功率源（01）内置水负载和环行器，允许功率全发射而不至于毁坏所述全固态微波功率源；所述全固态微波功率源通过RS485通讯端口与控制单元连接，所述控制单元用于使所述全固态微波功率源设置在连续、脉冲模式下运行，可任意调节脉冲模式下运行的占空比和脉宽，可以设置任意调节微波发射功率，可以任意调节发射微波的相位角，可以设置驻波保护，可以设置最大微波频率带宽；所述控制单元同时用于读取实时反馈功率并运算发射功率系数，根据反射功率系数调节所述微波频率带宽，使反射功率降到最低并使微波功率最大化馈入到所述微波等离子体炬中，提高微波能量利用效率。

9.一种基于权利要求1、2或3所述便携式常压微波等离子体炬产生装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100，安装便携式常压微波等离子体炬产生装置中除固态微波功率源（01）以外的其余微波器件；

步骤S101，向微波炬等离子体发射头（09）中通入工作气体，通过流量控制器调节气体流量0.05 L/min-10 L/min；

步骤S102，对固态微波功率源（01）及其他微波器件进行通水冷却；

步骤S103，检查接地线路，保持整个系统良好接地，连接固态微波功率源（01）；

步骤S104，设置固态微波功率源的连续或脉冲工作模式，设置固态微波功率源宽频工作模式，设置电磁波频率宽度2.4GHz-2.5GHz；

步骤S105，设置固态微波功率源输出微波的相位0度-90度；

步骤S106，设置微波功率源脉冲工作模式下的脉冲宽度（10微秒-100微秒）及占空比（10%-100%）；

步骤S107，设置微波功率源输出功率10W-300W，启动微波功率源，使其输出微波；

步骤S108，调节同轴传输线匹配，观察固态微波功率源反射功率信号，使其达到最小；

步骤S109，在微波炬等离子体发射头（09）出口处的工作气体达到击穿放电时，继续调节同轴传输线匹配，进一步降低微波反射功率，使其达到最低；

步骤S110，调节固态微波功率源输出功率10W-3000W；

步骤S111，调节工作气体流量，使微波炬等离子体发射头（09）的等离子体火焰长度达到预想状态；

步骤S112，在微波功率源控制单元中设置发射功率系数阈值；

步骤S113，实时读取反射功率值，根据设定的入射功率计算反射功率系数1；

步骤S114，判断所述反射功率系数是否大于所述反射功率系数阈值，若是，则进入下一步骤，若否，则返回步骤S113；

步骤S115，发送控制信号减小所述固态微波功率源频率；

步骤S116，再读取实时反射功率，计算反射功率系数2，判断反射功率系数是否大于反射功率系数1，若是，则发送控制信号增大所述微波功率源频率后返回步骤S113，若否，则返回步骤S113；

步骤S117，完成实验后，关闭微波功率源，关闭工作气体，关闭冷却水，结束实验。