CN2582329Y - 喷射式微波电浆产生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要是关于一种喷射式微波电浆产生器，其包括有一方形导波管，一与方形导波管呈垂直连通的圆形导管，一设置于圆形导管中的内轴，一连通于圆形导管的电浆容置管，一非导体的中空管及一设置于电浆容置管内部可导电的螺旋管，其中内轴的顶端是位于电浆容置管的起始点，圆形导管所形成的腔体则被中空管所分隔，并与方形导波管隔离，由电浆容置管、螺旋管以及电浆共同形成一传播系统，以达到利用微波将通过此设备其内的气体激发产生电浆，并使电浆能维持稳定的功效。

Description

喷射式微波电浆产生器

技术领域

本发明是关于一种喷射式微波电浆产生器，尤指一种利用微波激发，于工作压力变动时，或于传播系统内参数变化时，仍可产生并维持一稳定的电浆的喷射式电浆产生器。

背景技术

电浆(Plasma)是指一种具相等浓度的正负电荷介质，或是一种由准电中性(Quasineutral)带电气体与中性粒子所构成的集合体。一般电浆产生的方式，是将所需的气体导入一容器内，于一固定气压下，以直流电源(DC)、射频(RadioFrequency)或微波(Microwave)等能量来源，利用电容式(capacitive)、电感式(inductiv)或粒子与波交互作用的方式使气体崩溃(Breakdown)游离，如此即可产生电浆。

其中喷射式电浆(Plasma Jet)，是将电浆能量聚集在一小的体积范围内，以使电浆产生更高反应的能量，此种设计或称为火炬电浆(Plasma Troch)，喷射式电浆可应用在于半导体工业所产生的全氟化物(PFC，Perfluorinated compounds，例如：CF4，C2F6，NF3)废气的处理。而以微波喷射式电浆(Microwave Plasma Jet)运用于废气处理时，由于微波频率为2.45GHz，其所产生的电浆具有较高分解气体的能力，故比其他方式所产生的电浆能得到较佳的处理效果。

按，德国专利DE19511915A1号的微波电浆产生器主要是利用微波将气体激发，以达到产生电浆的功效。此一现有微波电浆产生器主要是包括有一可传送微波能量的导波管，及一连接于该导波管的金属圆形管，于此金属圆形管内设有一长条形的金属圆形喷嘴，该金属圆形喷嘴的尖端即电浆的开始源点，亦为直径扩大的金属管的始点，此直径扩大的金属管的长度必须涵盖整个电浆火炬，而此直径扩大的金属管的用途，即是创造一使得微波易于传播的条件，因而可产生一稳定的电浆。

工作气体是经由金属圆形喷嘴，导引至金属圆形喷嘴的尖端，于此喷嘴尖端的微波电场强度亦最高，因而可产生一稳定的电浆，但是当工作压力剧烈变动时，此一现有微波电浆产生器的设计，无法得到一稳定的电浆，其需经常调整导波管与金属圆形管，来调节稳定微波以解决电浆的稳定度，实有改善的空间与必要性。

本实用新型的基础在于一新的认知：先前假设于电浆内的电子有如金属导体般，是不完全正确的，电浆的电性及特性会受到工作压力及使用气体的种类而改变。由实验得知，若要得到一稳定的电浆，尚需于电浆产生处，得到一稳定流动的气流，此条件于产生电浆的瞬间尤其重要。

实用新型内容

为此，本发明的主要目的在于：提供一种喷射式微波电浆产生器，其不需经常调整导波管与金属圆形管，来调节稳定微波以解决电浆的稳定度，而得到一稳定的电浆。

本实用新型一种喷射式微波电浆产生器，其包括有一方形导波管，一与方形导波管呈垂直连通的圆形导管，一设置于圆形导管中的内轴，一连通于圆形导管的电浆容置管，一非导体的中空管及一设置于电浆容置管内部可导电的螺旋管，其中内轴的顶端是位于电浆容置管的起始点，圆形导管所形成的腔体则被中空管所分隔，并与方形导波管隔离，由电浆容置管、螺旋管以及电浆共同形成一传播系统的设计，可对应于工作压力的剧烈变动，以及传播系统内的参数变化，产生并维持一稳定的电浆，达到解决微波于传播、匹配以及传播频宽等方面问题的功效。

其中螺旋管涵盖电浆容置管所形成的腔体内部空间。

其中可导电的螺旋管与圆形导管两者不相连接。

其中可导电的螺旋管具有可让冷媒通过的出入口。

其中圆形导管具有将工作气体稳定导入的气体输入管。

如此电浆会产生于螺旋管所构成的螺旋范围内，而电浆、电浆容置管以及螺旋管是共同形成一传播系统，螺旋管与电浆容置管构成一同轴电缆的外轴，而所产生的电浆则有如内轴，于此传播系统内，可对应于工作压力的剧烈变动，以及传播系统内的参数变化，产生并维持一稳定的电浆，以达到解决微波于传播、调节以及传播频宽等方面的问题。

附图说明

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，以下结合附图详细说明如后，其中：

图1是本发明较佳实施例的平面示意图。

图2是本发明另一较佳实施例的平面示意图。其中：

a＝螺旋管的螺旋圈间距

D1＝圆形导管的直径

D2＝电浆容置管的直径

D3＝螺旋管的螺旋内径

具体实施方式

本发明主要是提供一种喷射式微波电浆产生器，请配合参看图1所示，本发明的喷射式微波电浆产生器主要是由一方形导波管1、一圆形导管3、3’、一电浆容置管4、一内轴10、一中空管8及一螺旋管12组合所构成。

其中方形导波管1的一端是连接于微波产生器(图中未示)，以作为传送由所产生的微波能量，于方形导波管1的另一端内部设有一活塞2以供调节微波能量的匹配；

圆形导管3、3’是以金属材质制成，并与方形导波管1垂直相接并呈连通，该位于方形导波管1一侧的圆形导管3管段末端是与电浆容置管4相连接，而位于方形导波管1的另一侧的圆形导管3’管段于末端是组设有一活塞6以供调节微波与电浆的匹配值，于圆形导管3’近方形导波管1处设有两气体输入管7，以供工作气体流入；

中空管8是为非导体，此一非导体的中空管8的材质可为石英或陶瓷，该中空管8是设置于圆形导管3、3’内部与方形导波管1相接处，并由垫圈9将中空管8管壁与圆形导管3、3’及方形导波管1的管壁隔离，如此当工作气体流入时，不会流至方形导波管1内；

内轴10为金属导体，其是轴向设置于圆形导管3、3’内部，该内轴10一端的顶端11是位于电浆容置管4的起始点，其另端是至少延伸至方形导波管1与圆形导管3、3’相接处，而与圆形导管3、3’形成一同轴电缆的形式，且该内轴10的顶端11最好为尖锥状；

螺旋管12是可导电，该螺旋管12是设置于电浆容置管4内部并将产生的电浆5包围限制于其中，且螺旋管12与圆形导管3是不相连而具有不同的电位。

由图1观之，以2.45GHz的微波频率为例，圆形导管3、3’的直径D1大约为50mm；电浆容置管4的直径D2大约为85mm，而其长度则最少为电浆5产生范围的长度；螺旋管12的螺旋内径D3大约为55mm，螺旋管12的管径大约为6mm，而螺旋管12各螺旋圈间距a则大约为20mm。

在上述设计下，于作用时微波是经过方形导波管1导入圆形导管3中，并经由圆形导管3与内轴10所形成的一同轴电缆系统，而到达电浆容置管4的起始点，亦即内轴10的顶端11，同时，工作气体的气流也会经由气体输入管7，稳定流经圆形导管3、3’而到达内轴10的尖锥状11的顶端，将位于内轴10的尖锥状11的顶端的微波电场强度增高，则于电浆容置管4的内部会产生电浆5，且电浆5是包围限制于螺旋管12的螺旋范围中。

由此，电浆5、电浆容置管4以及本发明所特有的螺旋管12共同构成一特殊的传播系统，此系统特别适合解决微波于传播、匹配以及传播频宽等方面问题，于此传播系统内，螺旋管12与电浆容置管4共同形成一同轴电缆的外轴，所产生的电浆5则有如内轴，由调整活塞6的位置可达成对此微波传播系统的匹配，故对应于工作压力的剧烈变动，仍可产生并维持一稳定的电浆。

根据实验结果，为了使得微波传播的频宽增加，本发明的螺旋管12亦可为由多个单一的金属环所组成，在不影响其效应下，螺旋管12的圈数及其各圈间的距离，可自由地调整。

为了得到较佳的结果，本发明的螺旋管12将充满整个电浆容置管4，而螺旋管12的各螺旋圈间距a，最小可相当于该螺旋管12的管径。于长时间使用时，最好能将螺旋管12加以冷却，因此最好使用管状材料。

请参看图2所示，其是为本发明另一较佳实施例的平面示意图，其大致结构是如上述的结构，惟中空管13是沿圆形导管3’、3朝电浆容置管4延伸，并贯通过螺旋管12所形成的螺旋段中央，该中空管13的材质为非导体的石英或陶瓷，而螺旋管12的两端是穿出电浆容置管4管壁，且该螺旋管12是可被冷却，该中空管13是通过本发明喷射式微波电浆产生器的电浆5部份，或者可延伸通过整个喷射式微波电浆产生器，对于使用对环保有害的气体、或是经过电浆5处理后，产生有害的物质的制程，均可将本发明设计做适度的修改以有效处理废气，而螺旋管12可加以冷却的设计，可适用于长时间工作的需求。

综上所述，本发明确可达到如前揭所述增进并稳定喷射式微波电浆产生器的功效，上述是为本发明较佳实施例的具体说明，而非用以限制本发明的申请范围，且本发明确已具备前述能增进现有技术的功效的优点，当符合新型专利申请的条件，故依法具文提出申请。

Claims (8)

1.一种喷射式微波电浆产生器，其特征在于，其包括有：

一方形导波管；

一与方形导波管垂直相接并呈连通的圆形导管，该圆形导管为金属材质；

一电浆容置管，该电浆容置管为金属材质且其直径大于圆形导管，电浆容置管并与圆形导管的一端相连通，且该电浆容置管的长度是足以涵盖整个电浆的部份；

一非导体的中空管，该中空管是设置于圆形导管与方形导波管相接处，并由垫圈将中空管管壁与圆形导管及方形导波管的管壁隔离；

一轴向设置于圆形导管内部的内轴，该内轴一端的顶端是位于电浆容置管的起始点，其另端是至少延伸至方形导波管与圆形导管相接处，而与圆形导管形成一同轴电缆的形式，以及

一可导电的螺旋管，其是设置于电浆容置管内部。

2.如权利要求1所述的喷射式微波电浆产生器，其特征在于，其中螺旋管涵盖电浆容置管所形成的腔体内部空间。

3.如权利要求1或2所述的喷射式微波电浆产生器，其特征在于，其中可导电的螺旋管与圆形导管两者不相连接。

4.如申权利要求1、2所述的喷射式微波电浆产生器，其特征在于，其中可导电的螺旋管具有可让冷媒通过的出入口。

5.如申权利要求3所述的喷射式微波电浆产生器，其特征在于，其中可导电的螺旋管具有可让冷媒通过的出入口。

6.如权利要求1、2所述的喷射式微波电浆产生器，其特征在于，其中圆形导管具有将工作气体稳定导入的气体输入管。

7.如权利要求3所述的喷射式微波电浆产生器，其特征在于，其中圆形导管具有将工作气体稳定导入的气体输入管。

8.如权利要求4所述的喷射式微波电浆产生器，其特征在于，其中圆形导管具有将工作气体稳定导入的气体输入管。

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