CN112888134B - 一种微波等离子体产生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波等离子体产生装置，属于微波技术领域，包括等离子体炬；所述等离子体炬包括外壳；所述外壳内设有圆柱状腔；所述圆柱状腔内设有反应管；所述外壳上设有进气口和出气口；所述进气口和出气口通过反应管连通；所述外壳上设有馈口；所述馈口连通圆柱状腔。本发明的一种微波等离子体产生装置，等离子体易激发，等离子体产生效率高，具有自动监测复反射系数功能，采用自动三销钉适配器自动调配，提高微波能量的利用率，能够快速自动点火，稳定可靠。
Description
技术领域
本发明属于微波技术领域，具体地说涉及一种微波等离子体产生装置。
背景技术
随着IC封装和芯片制造等电子产品制造领域中产品日益多样化，产品的清洗方式也变得越来越大多样化。总体分为干法清洗和湿法清洗两种。湿法清洗一般会以液体作为清洗媒介对待清洗物进行清洗，包括蒸汽清洗、溶液浸泡清洗、旋转清洗等。采用液体一般为水、酸、碱和有机溶剂等，这不仅浪费了大量的洗涤剂还对环境造成了污染，同时还可能对待清洗产品造成伤害。干法清洗包括机械清洗、激光清洗、超声波清洗、干冰清洗以及等离子清洗。机械清理需要施加外力进行摩擦，可能会对产品造成伤害。激光清理是污渍吸收高能激光后气化挥发，这种方式效率比较低。超声波清洗同样需要将产品浸泡在溶剂里，在超声波的高频震荡下达到清洗目的。干冰清洗是利用干冰的低温效果使污渍瞬间脆化爆裂，这需要大量干冰。等离子体清洗利用等离子体中的高能粒子和活性粒子，通过轰击或活化反应作用将金属表面污物去除的过程。
根据选择的工艺气体不同，等离子体清洗可分为化学清洗、物理清洗及物理化学清洗。目前产生等离子体有四种激励电源频率，分别是直流等离子清洗、低频40KHz等离子清洗、射频13.56MHz等离子清洗及微波2.45GHz等离子清洗技术。
微波等离子体产生装置是利用工作频率为2.45GHz的微波源，振荡产生的高频交变电磁场将氧、氩、氢等工艺气体电离，生成等离子体的装置。产生的活性等离子体可对污渍进行物理轰击与化学反应双重作用，使被清洗物表面物质变成粒子和气态物质，经过抽真空排出，而达到清洗目的。
微波等离子清洗与传统湿法清洗相比，不需要使用大量的酸、碱、有机溶剂等，不会给环境带来任何污染，有利于环保和人员安全。微波等离子清洗技术的均匀性、重复性和可控性非常好，具有三维处理能力，可以进行方向选择。微波等离子清洗与低频或射频放电产生的等离子体相比，它的特点是没有正负电极，自偏压很小，不会产生放电污染，有效防止静电损伤。微波等离子密度高，生产效率高。离子运动冲击小，不会产生UV紫外线辐射，尤其适用于一些敏感电路的产品清洗。
现有的微波等离子体产生装置的微波等离子体的产生效率低下，不易激发，微波传输效率低，微波能源利用率低，反应管易高温变形，不够可靠稳定。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种微波等离子体产生装置，拟解决现有的微波等离子体产生装置的微波等离子体的产生效率低下，不易激发，微波传输效率低，微波能源利用率低，反应管易高温变形，不够可靠稳定等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种微波等离子体产生装置，包括等离子体炬1；所述等离子体炬1包括外壳2；所述外壳2内设有圆柱状腔3；所述圆柱状腔3内设有反应管4；所述外壳2上设有进气口5和出气口6；所述进气口5和出气口6通过反应管4连通；所述外壳2上设有馈口7；所述馈口7连通圆柱状腔3。由上述结构可知，馈口7直接或间接连通圆柱状腔3。微波从馈口7输入到圆柱状腔3内。工艺气体从进气口5输入至反应管4，工艺气体沿着反应管4从进端流向出端，最后从出气口6流出；由于反应管4设在圆柱状腔3内，圆柱状腔3内壁为金属材质，反应管4为石英管，高频振荡的电磁波将反应管4内的工艺气体电离，形成等离子体，等离子体从出气口6喷出等离子体火焰。将微波等离子体用于清洗，可大大节省酸、碱等清洗剂，更加环保、安全，同时不会对待清洗产品造成伤害。利用圆柱形的圆柱状腔3构成的谐振腔，有聚焦电场的优势，实现微波能量在待激发区聚集，提升待激发区的电场强度，使得等离子体更易激发。等离子体在激发状态下，等离子体表现出一定的金属性，这种情况下带有金属性的等离子体与圆柱形的圆柱状腔3构成的谐振腔就形成了同轴结构，即以反应管4为中心的强电场聚集分布；整体增加了微波与等离子体的接触面积，增加了等离子体气体处理量和等离子体稳定性，同时实现更高的微波能量利用率。
进一步的，所述圆柱状腔3中部设有输入腔8；所述输入腔8为圆柱状；所述反应管4、圆柱状腔3、输入腔8同轴设置；所述输入腔8的横截面尺寸大于圆柱状腔3的横截面尺寸；所述馈口7设置在输入腔8的侧壁上，且馈口7正对反应管4。由上述结构可知，微波从馈口7直接输入至输入腔8，然后向圆柱状腔3分散，反应管4、圆柱状腔3、输入腔8同轴设置，输入腔8的横截面尺寸大于圆柱状腔3的横截面尺寸，这种结构，从附图7中的电场分布来看，可以明显看到最强的电场集中在反应管4的正中心，而且形成以反应管4为轴心的强电场分布，使经过反应管4的工艺气体不断激发等离子体，维持效率高。降低了现有微波等离子体设备成本和结构复杂度，同时能够增加微波等离子体的产生效率。
进一步的，所述反应管4外螺旋缠绕有散热管9；所述外壳2上设有换热进口10和换热出口11；所述换热进口10和换热出口11通过散热管9连通。由上述结构可知，换热进口10和换热出口11直接或间接通过散热管9连通。工艺气体在反应管4内激发成等离子体会产生热量，高温使反应管4容易变形，造成零部件损坏。从换热进口10输入冷却水，冷却水顺着散热管9螺旋旋转，高效吸收反应管4的热量，然后冷却水从换热出口11排出，实现反应管4降温的效果，避免反应管4高温变形。散热管9为金属材质，螺旋的每匝管之间存在间隙，使微波能透入反应管4内。
进一步的，所述散热管9的数量至少为两根。由上述结构可知，多根散热管9提高了反应管4的散热效率。例如散热管9的数量为六根，六根散热管9同步螺旋缠绕反应管4。
进一步的，所述等离子体炬1还包括进口分流件12和出口集流件13；所述换热进口10通过进口分流件12分别连通所有散热管9的进端；所有散热管9的出端通过出口集流件13共同连通换热出口11。由上述结构可知，以散热管9数量为六根为例。冷却水从换热进口10进入，通过通道流入进口分流件12，进口分流件12内从一个流道分为六个流道，即将冷却水分为六个冷却水分支，六个冷却水分支分别从六根散热管9的进端进入，然后从六根散热管9的出端流出，六个冷却水分支进入出口集流件13，出口集流件13内从六个流道合为一个流道，六个冷却水分支合流后共同流向换热出口11。
进一步的，所述进口分流件12和出口集流件13均为环状，外套在反应管4上；所述进口分流件12和出口集流件13内均设有流道。由上述结构可知，以散热管9数量为六根为例。进口分流件12和出口集流件13均为环状，外套在反应管4上，结构紧凑。进口分流件12内从一个流道分为六个流道，起到分流的作用；出口集流件13内从六个流道合为一个流道，起到合流的作用。
进一步的，还包括自动点火器；所述自动点火器安装在外壳2上；所述外壳2内设有点火通道；所述自动点火器的点火针伸入点火通道；所述点火通道和进气口5连通。由上述结构可知，自动点火器的高压探针进行尖端放点，使进气口5进入的工艺气体被瞬间激发为等离子体。而微波只需要进行等离子体的维持，降低了对微波的功率要求，节约成本。
进一步的，还包括微波源14和微波传输线；所述微波源14通过微波传输线向馈口7输入微波；所述微波传输线上设有环形器15、微波自动调配装置16和矩形波导17；所述环形器15的第一口连接微波源14；所述环形器15的第二口连接有水负载18；所述环形器15的第三口连接有微波自动调配装置16；所述微波自动调配装置16通过矩形波导17与馈口7连接。由上述结构可知，微波源14产生微波，进入环形器15的第一口，然后微波从环形器15的第三口出来后进入微波自动调配装置16，微波自动调配装置16进行自动调配，最后微波进入矩形波导17后从馈口7馈入。环形器15使得反射电磁波消耗在水负载18上，可有效防止产生的反射波对微波源14的损坏。微波自动调配装置16可以精确测量反射系数的幅度和相位信息，以此来计算负载阻抗，实现调配器实时调配，提高微波能量的利用率。
进一步的，所述微波自动调配装置16包括自动三销钉适配器；所述自动三销钉适配器包括波导19；所述波导19上设有三个销钉调配装置；所述销钉调配装置包括销钉臂20、销钉21、驱动电机22、螺母23和螺杆24；所述销钉臂20设置在波导19的宽边上；所述销钉臂20内设有销钉通道25；所述销钉通道25用于销钉21上下移动的导向以改变销钉21插入波导19内的深度；所述销钉臂20内设有用于螺母23上下导向的螺母移动通道26；所述螺母移动通道26位于销钉通道25的上方；所述螺母23固定在销钉21的顶部；所述螺杆24通过螺纹和销钉21连接；所述驱动电机22用于驱动螺杆24转动，使销钉21上下移动。由上述结构可知，螺母移动通道26对螺母23上下导向，螺母23本身形状使螺母23在螺母移动通道26内无法自转，螺母23固定在销钉21的顶部，所以销钉21也无法自转。驱动电机22用于驱动螺杆24转动，由于螺杆24通过螺纹和销钉21连接，而销钉21无法自转，所以销钉21会产生向上或向下移动的效果，实现改变销钉21插入波导19内的深度。销钉21插入波导19内的深度在0～1/4波长变化，可提供任一容性电纳，对动态负载做到实时、快速并且稳定的匹配，自动调节驻波，使得等离子体获得最大的传输能量，提高系统的能量利用率。
进一步的，所述微波自动调配装置16还包括复反射系数测量设备；所述复反射系数测量设备包括双定向耦合器27、正交混频器28、放大器29和信号处理单元30；所述双定向耦合器27包括波导段31、第一定向耦合器32和第二定向耦合器33；所述波导段31设在微波传输线上；所述波导段31上设有第一定向耦合器32和第二定向耦合器33；所述第一定向耦合器32的耦合端和第二定向耦合器33的耦合端分别和正交混频器28电连接；所述正交混频器28和放大器29电连接；所述放大器29和信号处理单元30电连接；所述驱动电机22和信号处理单元30电连接。由上述结构可知，复反射系数测量设备用于获得反射系数的幅度和相位信息，然后根据反射系数的幅度和相位信息计算出负载的阻抗，再控制自动三销钉适配器进行实时、快速并且稳定的自动匹配阻抗，实现微波能量的利用率最大；我们在双定向耦合器27的基础上，利用双定向耦合器27的固定距离，通过第一定向耦合器32的耦合端和第二定向耦合器33的耦合端可以获得正向微波电压和反射微波电压的幅度信息和相位信息；正向微波电压和反射微波电压的幅度信息和相位信息输入到正交混频器28进行对比，然后再由放大器29进行信号放大后传递给信号处理单元30，从而计算出反射系数的幅度和相位信息。信号处理单元30再来驱动电机22来实现自动匹配。
本发明的有益效果是：
本发明公开了一种微波等离子体产生装置，属于微波技术领域，包括等离子体炬；所述等离子体炬包括外壳；所述外壳内设有圆柱状腔；所述圆柱状腔内设有反应管；所述外壳上设有进气口和出气口；所述进气口和出气口通过反应管连通；所述外壳上设有馈口；所述馈口连通圆柱状腔。本发明的一种微波等离子体产生装置，等离子体易激发，等离子体产生效率高，具有自动监测复反射系数功能，采用自动三销钉适配器自动调配，提高微波能量的利用率，能够快速自动点火，稳定可靠。
附图说明
图1是本发明整体三维结构示意图；
图2是本发明整体正视结构示意图；
图3是本发明等离子体炬外观结构示意图；
图4是本发明等离子体炬剖开结构示意图；
图5是本发明反应管、散热管、进口分流件、出口集流件组件剖开结构示意图；
图6是本发明反应管、散热管、进口分流件、出口集流件组件三维结构示意图；
图7是本发明等离子体炬场分布示意图；
图8是自动三销钉适配器剖开结构示意图；
图9是本发明复反射系数测量设备结构示意图；
图10是本发明复反射系数测量设备原理示意图；
附图中：1-等离子体炬、2-外壳、3-圆柱状腔、4-反应管、5-进气口、6-出气口、7-馈口、8-输入腔、9-散热管、10-换热进口、11-换热出口、12-进口分流件、13-出口集流件、14-微波源、15-环形器、16-微波自动调配装置、17-矩形波导、18-水负载、19-波导、20-销钉臂、21-销钉、22-驱动电机、23-螺母、24-螺杆、25-销钉通道、26-螺母移动通道、27-双定向耦合器、28-正交混频器、29-放大器、30-信号处理单元、31-波导段、32-第一定向耦合器、33-第二定向耦合器。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明，但是本发明不局限于以下实施例。
实施例一：
见附图1～10。一种微波等离子体产生装置，包括等离子体炬1；所述等离子体炬1包括外壳2；所述外壳2内设有圆柱状腔3；所述圆柱状腔3内设有反应管4；所述外壳2上设有进气口5和出气口6；所述进气口5和出气口6通过反应管4连通；所述外壳2上设有馈口7；所述馈口7连通圆柱状腔3。由上述结构可知，馈口7直接或间接连通圆柱状腔3。微波从馈口7输入到圆柱状腔3内。工艺气体从进气口5输入至反应管4，工艺气体沿着反应管4从进端流向出端，最后从出气口6流出；由于反应管4设在圆柱状腔3内，圆柱状腔3内壁为金属材质，反应管4为石英管，高频振荡的电磁波将反应管4内的工艺气体电离，形成等离子体，等离子体从出气口6喷出等离子体火焰。将微波等离子体用于清洗，可大大节省酸、碱等清洗剂，更加环保、安全，同时不会对待清洗产品造成伤害。利用圆柱形的圆柱状腔3构成的谐振腔，有聚焦电场的优势，实现微波能量在待激发区聚集，提升待激发区的电场强度，使得等离子体更易激发。等离子体在激发状态下，等离子体表现出一定的金属性，这种情况下带有金属性的等离子体与圆柱形的圆柱状腔3构成的谐振腔就形成了同轴结构，即以反应管4为中心的强电场聚集分布；整体增加了微波与等离子体的接触面积，增加了等离子体气体处理量和等离子体稳定性，同时实现更高的微波能量利用率。
实施例二：
见附图1～10。一种微波等离子体产生装置，包括等离子体炬1；所述等离子体炬1包括外壳2；所述外壳2内设有圆柱状腔3；所述圆柱状腔3内设有反应管4；所述外壳2上设有进气口5和出气口6；所述进气口5和出气口6通过反应管4连通；所述外壳2上设有馈口7；所述馈口7连通圆柱状腔3。由上述结构可知，馈口7直接或间接连通圆柱状腔3。微波从馈口7输入到圆柱状腔3内。工艺气体从进气口5输入至反应管4，工艺气体沿着反应管4从进端流向出端，最后从出气口6流出；由于反应管4设在圆柱状腔3内，圆柱状腔3内壁为金属材质，反应管4为石英管，高频振荡的电磁波将反应管4内的工艺气体电离，形成等离子体，等离子体从出气口6喷出等离子体火焰。将微波等离子体用于清洗，可大大节省酸、碱等清洗剂，更加环保、安全，同时不会对待清洗产品造成伤害。利用圆柱形的圆柱状腔3构成的谐振腔，有聚焦电场的优势，实现微波能量在待激发区聚集，提升待激发区的电场强度，使得等离子体更易激发。等离子体在激发状态下，等离子体表现出一定的金属性，这种情况下带有金属性的等离子体与圆柱形的圆柱状腔3构成的谐振腔就形成了同轴结构，即以反应管4为中心的强电场聚集分布；整体增加了微波与等离子体的接触面积，增加了等离子体气体处理量和等离子体稳定性，同时实现更高的微波能量利用率。
所述圆柱状腔3中部设有输入腔8；所述输入腔8为圆柱状；所述反应管4、圆柱状腔3、输入腔8同轴设置；所述输入腔8的横截面尺寸大于圆柱状腔3的横截面尺寸；所述馈口7设置在输入腔8的侧壁上，且馈口7正对反应管4。由上述结构可知，微波从馈口7直接输入至输入腔8，然后向圆柱状腔3分散，反应管4、圆柱状腔3、输入腔8同轴设置，输入腔8的横截面尺寸大于圆柱状腔3的横截面尺寸，这种结构，从附图7中的电场分布来看，可以明显看到最强的电场集中在反应管4的正中心，而且形成以反应管4为轴心的强电场分布，使经过反应管4的工艺气体不断激发等离子体，维持效率高。降低了现有微波等离子体设备成本和结构复杂度，同时能够增加微波等离子体的产生效率。
实施例三：
见附图1～10。一种微波等离子体产生装置，包括等离子体炬1；所述等离子体炬1包括外壳2；所述外壳2内设有圆柱状腔3；所述圆柱状腔3内设有反应管4；所述外壳2上设有进气口5和出气口6；所述进气口5和出气口6通过反应管4连通；所述外壳2上设有馈口7；所述馈口7连通圆柱状腔3。由上述结构可知，馈口7直接或间接连通圆柱状腔3。微波从馈口7输入到圆柱状腔3内。工艺气体从进气口5输入至反应管4，工艺气体沿着反应管4从进端流向出端，最后从出气口6流出；由于反应管4设在圆柱状腔3内，圆柱状腔3内壁为金属材质，反应管4为石英管，高频振荡的电磁波将反应管4内的工艺气体电离，形成等离子体，等离子体从出气口6喷出等离子体火焰。将微波等离子体用于清洗，可大大节省酸、碱等清洗剂，更加环保、安全，同时不会对待清洗产品造成伤害。利用圆柱形的圆柱状腔3构成的谐振腔，有聚焦电场的优势，实现微波能量在待激发区聚集，提升待激发区的电场强度，使得等离子体更易激发。等离子体在激发状态下，等离子体表现出一定的金属性，这种情况下带有金属性的等离子体与圆柱形的圆柱状腔3构成的谐振腔就形成了同轴结构，即以反应管4为中心的强电场聚集分布；整体增加了微波与等离子体的接触面积，增加了等离子体气体处理量和等离子体稳定性，同时实现更高的微波能量利用率。
所述圆柱状腔3中部设有输入腔8；所述输入腔8为圆柱状；所述反应管4、圆柱状腔3、输入腔8同轴设置；所述输入腔8的横截面尺寸大于圆柱状腔3的横截面尺寸；所述馈口7设置在输入腔8的侧壁上，且馈口7正对反应管4。由上述结构可知，微波从馈口7直接输入至输入腔8，然后向圆柱状腔3分散，反应管4、圆柱状腔3、输入腔8同轴设置，输入腔8的横截面尺寸大于圆柱状腔3的横截面尺寸，这种结构，从附图7中的电场分布来看，可以明显看到最强的电场集中在反应管4的正中心，而且形成以反应管4为轴心的强电场分布，使经过反应管4的工艺气体不断激发等离子体，维持效率高。降低了现有微波等离子体设备成本和结构复杂度，同时能够增加微波等离子体的产生效率。
所述反应管4外螺旋缠绕有散热管9；所述外壳2上设有换热进口10和换热出口11；所述换热进口10和换热出口11通过散热管9连通。由上述结构可知，换热进口10和换热出口11直接或间接通过散热管9连通。工艺气体在反应管4内激发成等离子体会产生热量，高温使反应管4容易变形，造成零部件损坏。从换热进口10输入冷却水，冷却水顺着散热管9螺旋旋转，高效吸收反应管4的热量，然后冷却水从换热出口11排出，实现反应管4降温的效果，避免反应管4高温变形。散热管9为金属材质，螺旋的每匝管之间存在间隙，使微波能透入反应管4内。
所述散热管9的数量至少为两根。由上述结构可知，多根散热管9提高了反应管4的散热效率。例如散热管9的数量为六根，六根散热管9同步螺旋缠绕反应管4。
所述等离子体炬1还包括进口分流件12和出口集流件13；所述换热进口10通过进口分流件12分别连通所有散热管9的进端；所有散热管9的出端通过出口集流件13共同连通换热出口11。由上述结构可知，以散热管9数量为六根为例。冷却水从换热进口10进入，通过通道流入进口分流件12，进口分流件12内从一个流道分为六个流道，即将冷却水分为六个冷却水分支，六个冷却水分支分别从六根散热管9的进端进入，然后从六根散热管9的出端流出，六个冷却水分支进入出口集流件13，出口集流件13内从六个流道合为一个流道，六个冷却水分支合流后共同流向换热出口11。
所述进口分流件12和出口集流件13均为环状，外套在反应管4上；所述进口分流件12和出口集流件13内均设有流道。由上述结构可知，以散热管9数量为六根为例。进口分流件12和出口集流件13均为环状，外套在反应管4上，结构紧凑。进口分流件12内从一个流道分为六个流道，起到分流的作用；出口集流件13内从六个流道合为一个流道，起到合流的作用。
还包括自动点火器；所述自动点火器安装在外壳2上；所述外壳2内设有点火通道；所述自动点火器的点火针伸入点火通道；所述点火通道和进气口5连通。由上述结构可知，自动点火器的高压探针进行尖端放点，使进气口5进入的工艺气体被瞬间激发为等离子体。而微波只需要进行等离子体的维持，降低了对微波的功率要求，节约成本。
还包括微波源14和微波传输线；所述微波源14通过微波传输线向馈口7输入微波；所述微波传输线上设有环形器15、微波自动调配装置16和矩形波导17；所述环形器15的第一口连接微波源14；所述环形器15的第二口连接有水负载18；所述环形器15的第三口连接有微波自动调配装置16；所述微波自动调配装置16通过矩形波导17与馈口7连接。由上述结构可知，微波源14产生微波，进入环形器15的第一口，然后微波从环形器15的第三口出来后进入微波自动调配装置16，微波自动调配装置16进行自动调配，最后微波进入矩形波导17后从馈口7馈入。环形器15使得反射电磁波消耗在水负载18上，可有效防止产生的反射波对微波源14的损坏。微波自动调配装置16可以精确测量反射系数的幅度和相位信息，以此来计算负载阻抗，实现调配器实时调配，提高微波能量的利用率。
所述微波自动调配装置16包括自动三销钉适配器；所述自动三销钉适配器包括波导19；所述波导19上设有三个销钉调配装置；所述销钉调配装置包括销钉臂20、销钉21、驱动电机22、螺母23和螺杆24；所述销钉臂20设置在波导19的宽边上；所述销钉臂20内设有销钉通道25；所述销钉通道25用于销钉21上下移动的导向以改变销钉21插入波导19内的深度；所述销钉臂20内设有用于螺母23上下导向的螺母移动通道26；所述螺母移动通道26位于销钉通道25的上方；所述螺母23固定在销钉21的顶部；所述螺杆24通过螺纹和销钉21连接；所述驱动电机22用于驱动螺杆24转动，使销钉21上下移动。由上述结构可知，螺母移动通道26对螺母23上下导向，螺母23本身形状使螺母23在螺母移动通道26内无法自转，螺母23固定在销钉21的顶部，所以销钉21也无法自转。驱动电机22用于驱动螺杆24转动，由于螺杆24通过螺纹和销钉21连接，而销钉21无法自转，所以销钉21会产生向上或向下移动的效果，实现改变销钉21插入波导19内的深度。销钉21插入波导19内的深度在0～1/4波长变化，可提供任一容性电纳，对动态负载做到实时、快速并且稳定的匹配，自动调节驻波，使得等离子体获得最大的传输能量，提高系统的能量利用率。
所述微波自动调配装置16还包括复反射系数测量设备；所述复反射系数测量设备包括双定向耦合器27、正交混频器28、放大器29和信号处理单元30；所述双定向耦合器27包括波导段31、第一定向耦合器32和第二定向耦合器33；所述波导段31设在微波传输线上；所述波导段31上设有第一定向耦合器32和第二定向耦合器33；所述第一定向耦合器32的耦合端和第二定向耦合器33的耦合端分别和正交混频器28电连接；所述正交混频器28和放大器29电连接；所述放大器29和信号处理单元30电连接；所述驱动电机22和信号处理单元30电连接。由上述结构可知，复反射系数测量设备用于获得反射系数的幅度和相位信息，然后根据反射系数的幅度和相位信息计算出负载的阻抗，再控制自动三销钉适配器进行实时、快速并且稳定的自动匹配阻抗，实现微波能量的利用率最大；我们在双定向耦合器27的基础上，利用双定向耦合器27的固定距离，通过第一定向耦合器32的耦合端和第二定向耦合器33的耦合端可以获得正向微波电压和反射微波电压的幅度信息和相位信息；正向微波电压和反射微波电压的幅度信息和相位信息输入到正交混频器28进行对比，然后再由放大器29进行信号放大后传递给信号处理单元30，从而计算出反射系数的幅度和相位信息。信号处理单元30再来驱动电机22来实现自动匹配。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种微波等离子体产生装置，其特征在于：包括等离子体炬（1）；所述等离子体炬（1）包括外壳（2）；所述外壳（2）内设有圆柱状腔（3）；所述圆柱状腔（3）内壁为金属材质，且圆柱形的圆柱状腔（3）构成谐振腔，用于提高电场聚焦能力，使微波能量在待激发区聚集，从而提升待激发区的电场强度，使得等离子体更易激发；所述圆柱状腔（3）内设有反应管（4）；所述外壳（2）上设有进气口（5）和出气口（6）；所述进气口（5）和出气口（6）通过反应管（4）连通；所述外壳（2）上设有馈口（7）；所述馈口（7）连通圆柱状腔（3）；所述圆柱状腔（3）中部设有输入腔（8）；所述输入腔（8）为圆柱状；所述反应管（4）、圆柱状腔（3）、输入腔（8）同轴设置；所述输入腔（8）的横截面尺寸大于圆柱状腔（3）的横截面尺寸；所述馈口（7）设置在输入腔（8）的侧壁上，且馈口（7）正对反应管（4）；所述反应管（4）外螺旋缠绕有散热管（9）；所述外壳（2）上设有换热进口（10）和换热出口（11）；所述换热进口（10）和换热出口（11）通过散热管（9）连通；所述散热管（9）的数量至少为两根；所述等离子体炬（1）还包括进口分流件（12）和出口集流件（13）；所述换热进口（10）通过进口分流件（12）分别连通所有散热管（9）的进端；所有散热管（9）的出端通过出口集流件（13）共同连通换热出口（11）；所述进口分流件（12）和出口集流件（13）均为环状，外套在反应管（4）上；所述进口分流件（12）和出口集流件（13）内均设有流道。
2.根据权利要求1所述的一种微波等离子体产生装置，其特征在于：还包括自动点火器；所述自动点火器安装在外壳（2）上；所述外壳（2）内设有点火通道；所述自动点火器的点火针伸入点火通道；所述点火通道和进气口（5）连通。
3.根据权利要求1~2任一权利要求所述的一种微波等离子体产生装置，其特征在于：还包括微波源（14）和微波传输线；所述微波源（14）通过微波传输线向馈口（7）输入微波；所述微波传输线上设有环形器（15）、微波自动调配装置（16）和矩形波导（17）；所述环形器（15）的第一口连接微波源（14）；所述环形器（15）的第二口连接有水负载（18）；所述环形器（15）的第三口连接有微波自动调配装置（16）；所述微波自动调配装置（16）通过矩形波导（17）与馈口（7）连接。
4.根据权利要求3所述的一种微波等离子体产生装置，其特征在于：所述微波自动调配装置（16）包括自动三销钉适配器；所述自动三销钉适配器包括波导（19）；所述波导（19）上设有三个销钉调配装置；所述销钉调配装置包括销钉臂（20）、销钉（21）、驱动电机（22）、螺母（23）和螺杆（24）；所述销钉臂（20）设置在波导（19）的宽边上；所述销钉臂（20）内设有销钉通道（25）；所述销钉通道（25）用于销钉（21）上下移动的导向以改变销钉（21）插入波导（19）内的深度；所述销钉臂（20）内设有用于螺母（23）上下导向的螺母移动通道（26）；所述螺母移动通道（26）位于销钉通道（25）的上方；所述螺母（23）固定在销钉（21）的顶部；所述螺杆（24）通过螺纹和销钉（21）连接；所述驱动电机（22）用于驱动螺杆（24）转动，使销钉（21）上下移动。
5.根据权利要求4所述的一种微波等离子体产生装置，其特征在于：所述微波自动调配装置（16）还包括复反射系数测量设备；所述复反射系数测量设备包括双定向耦合器（27）、正交混频器（28）、放大器（29）和信号处理单元（30）；所述双定向耦合器（27）包括波导段（31）、第一定向耦合器（32）和第二定向耦合器（33）；所述波导段（31）设在微波传输线上；所述波导段（31）上设有第一定向耦合器（32）和第二定向耦合器（33）；所述第一定向耦合器（32）的耦合端和第二定向耦合器（33）的耦合端分别和正交混频器（28）电连接；所述正交混频器（28）和放大器（29）电连接；所述放大器（29）和信号处理单元（30）电连接；所述驱动电机（22）和信号处理单元（30）电连接。
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