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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Gasanregung der Surfaguide-Art, bei der das
Gas durch ein Oberflächenwellenplasma
insbesondere bei Atmosphärendruck
angeregt wird.
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Die Erfindung betrifft ebenso eine
Anlage zur Behandlung eines Gases, die eine derartige Anregungsvorrichtung
beinhaltet.
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Eine andere wirksame Anregungsvorrichtung
für diese
Anwendung ist unter der Bezeichnung "Surfatron-Guide" bekannt.
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Ein besonders interessantes Anwendungsbeispiel
für diese
Arten von Vorrichtungen ist die Plasmabehandlung eines chemisch
nicht reaktiven Gases, das Verunreinigungen enthält, die aus gasförmigen,
perfluorierten Bestandteilen mit Treibhauseffekt oder flüchtigen,
organischen Bestanteilen bestehen.
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Hierzu werden das zu behandelnde
Gas und die in ihm enthaltenen Verunreinigungen in einem elektrischen
Feld platziert, das ausreichend stark ist, um eine elektrische Entladung
durch Ionisation der Gasmoleküle
zu erzeugen, die durch das Ablösen von
Elektronen von den anfänglich
neutralen Moleküle
des Gases bewirkt wird.
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Unter der Wirkung der Entladung dissozieren die
Moleküle
des Gases, um Radikale von kleinerer Größe als die anfänglichen
Moleküle
und in der Folge gegebenenfalls einzelne Atome zu bilden, wobei
diese so angeregten Atome oder Molekülfragmente im Wesentlichen
zu keiner chemische Reaktion Anlass geben.
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Nach dem Durchgang durch die Entladung werden
die Atome oder Gasmoleküle
somit abgeregt beziehungsweise rekombinieren, um am Ausgang wieder
intakt vorgefunden zu werden.
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Die Verunreinigungen erfahren hingegen durch
die Anregung eine Dissoziation und eine irreversible Transformation
durch die Bildung von neuen Molekülfragmenten, die chemische
Eigenschaften aufweisen, die von denjenigen der anfänglichen
Moleküle verschieden
sind, und die infolgedessen durch eine geeignete spätere Behandlung
aus den Gasen extrahiert werden können.
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Ein Surfatron-Guide umfasst eine
hohle Struktur aus elektrisch leitendem Material mit einem ersten
Teil, der durch einen im Wellenleiter beweglichen, einen Kurzschluss
bildenden Kolben verschlossen ist, und einem zweiten Teil, der sich
senkrecht zu dem ersten Teil erstreckt und in dem auf koaxiale Weise
ein Rohr aus dielektrischem Material angebracht ist, in dem das
zu behandelnde Gas strömt.
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Der zweite Teil ist mit einem axial
verschiebbaren Abstimmkolben für
die Impedanzanpassung der Impedanz der Vorrichtung versehen.
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Für
die Erzeugung eines Oberflächenwellenplasmas
bei Atmosphärendruck
ist diese Art von Applikator eines elektromagnetischen Feldes befriedigend.
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Er weist jedoch eine bestimmte Zahl
von Nachteilen auf, insbesondere hinsichtlich seiner Kosten wegen
der größeren Komplexität seines
Aufbaus.
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Es ist darüber hinaus eine Gasanregungsvorrichtung
unter der Bezeichnung "Surfaguide" bekannt.
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Diese Art von Anregungsvorrichtung
umfasst eine einen Wellenleiter bildende hohle Struktur aus elektrisch
leitendem Material, die an einen Mikrowellengenerator angeschlossen
werden soll und mit einem Durchgang versehen ist, der von einem
hohlen, dielektrischen Rohr durchquert werden soll, in dem das anzuregende
Gas fließt,
und einem Wellenkonzentrationsbereich, der dafür ausgelegt ist, beim Betrieb
der Vorrichtung die von dem Generator erzeugte Mikrowellenstrahlung
auf das Rohr zu konzentrieren, um in dem Gas ein Oberflächenwellenplasma
zu produzieren.
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Dem Surfaguide fehlt ein Abstimmkolben und
er ist daher weniger teuer als der Surfatron-Guide. Die Länge des
durch den Surfaguide erzeugten Plasmas ist außerdem bei gleicher Leistung
ein wenig höher
als dasjenige des durch den Surfatron-Guide erzeugten Plasmas.
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Die Dichte der durch den Surfatron-Guide
erzeugten Plasmasäule
ist jedoch lokal höher
als für den
Surfaguide.
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Wenn Entladungsrohre mit einem Durchmesser
größer als
20 mm bei einer Frequenz von 2,45 GHz verwendet werden, ist der
Surfaguide unter bestimmten Betriebsbedingungen zudem weniger effizient
als der Surfatron-Guide.
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Für
hohe Betriebsleistungen treten außerdem Strahlungsverluste in
die Umgebung des Surfaguide auf, die für die Energiebilanz der Vorrichtung nachteilig
sind und außerdem
Probleme mit der Zuverlässigkeit
und Sicherheit erzeugen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, die Nachteile der Vorrichtungen des Standes der Technik zu
beheben und eine Anregungsvorrichtung für ein Gas bereitzustellen,
die weniger teuer als der Surfatron-Guide ist und ebenso bei Atmosphärendruck
arbeiten kann.
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Ihr Gegenstand ist daher eine Vorrichtung zur
Gasanregung der oberflächengeführten Art
mit einer einen Wellenleiter bildenden, hohlen Struktur aus einem
elektrisch leitenden Material, die an einen Mikrowellengenerator
angeschlossen werden soll und mit einem Durchgang versehen ist,
der von einem hohlen, dielektrischen Rohr durchquert werden soll,
in dem das anzuregende Gas fließt,
und einem Wellenkonzentrationsbereich, der dafür ausgelegt ist, beim Betrieb
der Vorrichtung die von dem Generator erzeugte Mikrnwellenstrahlung
auf das Rohr zu konzentrieren, um in dem Gas ein Oberflächenwellenplasma
zu produzieren, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem zumindest
eine Muffe aus einem leitenden Material zur elektromagnetischen
Abschirmung umfasst, die fest mit der Struktur verbunden ist und
sich in Verlängerung
des Durchgangs erstreckt, so dass sie das hohle Rohr umgibt, wobei
die zumindest eine Muffe eine Länge
aufweist, die zumindest gleich der Länge des in dem Gas erzeugten
Plasmas ist.
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Die erfindungsgemäße Anregungsvorrichtung kann
außerdem
eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- – die
hohle, einen Wellenleiter bildende Struktur weist eine im Großen und
Ganzen längliche
Form auf und ein offenes erstes Ende, das an den Mikrowellengenerator
angeschlossen werden soll, ein gegenüberliegendes, offenes Ende,
das mit Kurzschluss bildenden Mitteln versehen werden soll, und
einen Bereich mit verengtem Querschnitt umfasst, der sich zwischen
dem ersten und zweiten Ende erstreckt und den Bereich zur Konzentrierung
der Wellen begrenzt;
- – der
Bereich mit verengtem Querschnitt umfasst einen Mittelbereich von
konstantem Querschnitt, der mit dem Durchgang versehen ist und sich
zwischen zwei Teilen mit in Richtung der Enden linear anwachsendem
Querschnitt erstreckt;
- – die
zumindest eine Muffe weist eine Länge auf, die zumindest gleich
der Länge
des in dem Gas erzeugten Plasmas ist;
- – das
freie Ende jeder Muffe trägt
einen Flansch, der mit einem Loch für den Durchtritt des dielektrischen
Rohrs versehen ist;
- – die
zumindest eine Muffe besitzt eine Länge, die gleich der Summe der
Länge des
Plasmas und der Vakuumwellenlänge
der Mikrowellenstrahlung ist;
- – die
Wand der zumindest einen Muffe ist mit zumindest einer Öffnung zur
Sichtbarmachung des Plasmas versehen, deren Abmessungen dafür ausgelegt
sind, den Durchtritt der Strahlung zu verhindern;
- – die
zumindest eine Muffe besitzt eine im Großen und Ganzen zylindrische
Form mit einem Querschnitt, der zumindest gleich dem Doppelten des Querschnitts
des hohlen Rohrs ist;
- – sie
umfasst zwei Muffen, die sich in Verlängerung voneinander auf beiden
Seiten des Mittelteils erstrecken;
- – jede
Muffe weist eine Endplatte auf, die sich zur Befestigung der Muffen
an der Struktur durch Verschraubung der Platten miteinander jeweils
seitlich über
das Mittelteil hinaus erstreckt;
- – der
Durchmesser des Durchgangs ist größer als der Außendurchmesser
des hohlen Rohrs.
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Gegenstand der Erfindung ist ebenso
eine Anlage zur Behandlung eines Gases mit einer Vorrichtung zur
Gasanregung, die an einen Mikrowellengenerator angeschlossen ist
und von einem hohlen, dielektrischen Rohr durchquert wird, in dem
das anzuregende Gas fließt,
wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, um die von dem Generator erzeugte
Mikrowellenstrahlung auf das dielektrische Rohr zu konzentrieren,
so dass in dem Gas ein atmosphärisches Plasma
zur Ionisierung und Anregung der Moleküle des zu behandelnden Gases
erzeugt wird, um reaktive Gasbestandteile zu bilden, wobei die Anlage
außerdem
zumindest eine Einheit zur Behandlung der reaktiven Bestandteile
umfasst, die am Ausgang des hohlen, dielektrischen Rohrs angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Gasanregung
aus einer Anregungsvorrichtung besteht, wie sie oben definiert ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile gehen
aus der folgenden Beschreibung hervor, die nur ein Beispiel betrifft
und Bezug auf die folgenden beigefügten Zeichnungen nimmt:
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1 ist
eine schematische Perspektivansicht eines Surfaguide der klassischen
Art;
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die 2 und 3 sind Tabellen, die die
jeweiligen Wirkungsgrade des Surfaguide von 1 und eines Surfatron-Guide zeigen;
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4 ist
eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anregungsvorrichtung;
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5 ist
eine Draufsicht der Vorrichtung von 4;
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6 ist
eine schematische Ansicht einer Anlage zur Behandlung eines Gases,
die die Anregungsvorrichtung der 4 und 5 einsetzt; und
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7 ist
eine Tabelle, die die jeweiligen Wirkungsgrade der erfindungsgemäßen Anregungsvorrichtung
und des Surfaguide von 1 zeigt.
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In 1 ist
eine schematische Perspektivansicht eines Surfaguide klassischer
Art dargestellt, der durch das allgemeine Bezugszeichen 10 bezeichnet wird.
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Der Surfaguide 10 besteht
hauptsächlich
aus einer hohlen Struktur 12, die aus elektrisch leitendem Material
hergestellt ist und mit einem ersten Ende 14, das an einen
(nicht dargestellten) Mikrowellengenerator angeschlossen werden
soll, und einem gegenüberliegenden,
offenen Ende 16 versehen ist, das durch eine Platte verschlossen
werden soll, die relativ zur Längsachse
der Struktur 12 quer angeordnet ist und einen Kurzschluss
bildet. In dieser 1 ist die
Kurzschlussplatte nicht dargestellt.
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Die Wand des Mittelteils der Struktur 12 ist mit
transversalen Öffnungen 18 für den Durchtritt
eines Entladungsrohrs 20 aus dielektrischem Material versehen,
in dem eine Gassäule
strömt.
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Im Betrieb wird die durch den Mikrowellengenerator
erzeugte Mikrowellenstrahlung durch die Struktur 12 geführt, die
die einfallende Strahlung auf das Rohr 20 konzentriert,
so dass in diesem und in dem in ihm enthaltenen, ionisierten Gasgemisch
sich eine von der Oberfläche
ausgehende elektromagnetische Welle ausbreitet, deren zugehöriges elektrisches
Feld die Entladung in der Gassäule
herbeiführt und
aufrechterhält.
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Wie zuvor erwähnt wurde, kann diese Art von Anregungsvorrichtung
in dem Bereich der Plasmabehandlung von Abgasen verschiedener Arten
verwendet werden, um sie zu reinigen oder in einem Gasgemisch enthaltene
Perfluorkohlenwasserstoff-Bestandteile
oder flüchtige,
organische Bestandteilen durch eine Anregung des Gasgemischs und
eine nachfolgende Behandlung zu eliminieren, die dafür ausgelegt
ist, die unter der Wirkung des Plasmas angeregten chemischen Spezies
mit einem entsprechenden reaktiven Bestandteil reagieren zu lassen, um
sie aus den eintretenden Gases oder dem Gasgemisch zu eliminieren.
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Diese Art von Anregungsvorrichtung
weist jedoch, wie oben erwähnt,
eine bestimmte Anzahl von Nachteilen auf.
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Zunächst sieht man in 2, dass die einfallende
Mindestleistung, die notwendig ist, um eine Eliminierung von SF6 in einem zum Beispiel aus SF6,
O2 und Ar bestehenden Gasgemisch zu 100%
zu erhalten, größer als
diejenige Leistung sein muss, die für eine Eliminierung zu 100%
mit einem Surfatron-Guide für
identische Durchflüsse
notwendig ist.
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Wenn man die in dem Fall eines C2F6 enthaltenden
Gasgemischs erhaltenen Eliminierungsgrade für sehr benachbarte, einfallende
Mikrowellenleistungen zwischen dem klassischen Surfaguide einerseits und
dem Surfatron-Guide andererseits vergleicht, stellt man zudem fest,
dass für
eine C2F6-Konzentration
von 4,5% die zur Aufrechterhaltung einer stabilen Entladung notwendige
Leistung für
die zwei Arten von Applikatoren nur 790 W beträgt. Unter diesen Bedingungen
ist der mit dem Surfaguide erhaltene Eliminierungsgrad nur geringfügig kleiner
als derjenige, der in dem Fall des Surfatron-Guide beobachtet wird.
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Bei einer höheren Konzentration von C2F6 gleich 8% ist
die Mindestleistung zur Aufrechterhaltung einer stabilen Entladung
jedoch deutlich höher. Diese
Leistung variiert zwischen den zwei Vorrichtungen wenig, aber der
Eliminierungswirkungsgrad wird in dem Fall des Surfaguide mittelmäßig, vor
allem im Vergleich zu dem exzellenten Wert nahe Eins, der sich betreffs
des Surfatron-Guide feststellen lässt. Dafür treten, wie zuvor erwähnt, für diese
hohen Leistungen erhebliche Strahlungsverluste in die Umgebung der
Vorrichtung auf, wobei diese Verluste sehr nachteilig für die Energiebilanz
der Anlage sind und Probleme mit der Zuverlässigkeit und der Sicherheit hervorrufen.
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In den 4 und 5 ist eine Gasanregungsvorrichtung
dargestellt, die es gestattet, diese Nachteile zu beheben.
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In 4 ist
zu sehen, dass die mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnete
Anregungsvorrichtung eine hohle Struktur 24 von länglicher
Form umfasst und aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere
einem Metall, hergestellt ist, das für die ins Auge gefasste Verwendung
geeignet ist.
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Die hohle Struktur 24 weist
vorzugsweise einen parallelepipedischen Querschnitt auf und umfasst
zwei offene Enden 26 beziehungsweise 28, deren
eines an einen Mikrowellengenerator und deren anderes an Mittel
angeschlossen werden soll, die geeignet sind, um einen Kurzschluss
zu bilden, vorzugsweise eine leitende Platte, die quer angeordnet und
in Längsrichtung
einstellbar angeordnet ist.
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Zwischen den zwei Endbereichen 26 und 28 umfasst
die Struktur 24 einen Bereich 30 mit verengtem
Querschnitt, der einen Mittelteil 32 mit konstantem Querschnitt
umfasst, der sich zwischen zwei Teilen 34 und 36 mit
in Richtung der Endbereiche 26 und 28 linear zunehmendem
Querschnitt erstreckt.
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In Bezug auf 5 ist zu sehen, dass die den Mittelteil 32 bildenden
Wände jeweils
mit einer Öffnung
versehen sind, wie beispielsweise 38, wobei diese Öffnungen
einen Durchgang für
ein Rohr 40 aus dielektrischem Material, wie beispielsweise
Siliziumoxid, bilden, das in 4 fiktiv
gestrichelt ist und in dem eine anzuregende Gassäule strömt.
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Erfindungsgemäß ist auf jeder der Breitseiten
des Mittelteils 32 eine Muffe 42 und 44 aus
elektrisch leitendem Material angebracht, das vorzugsweise identisch
zu dem Material ist, das die Struktur 24 bildet. Die Muffen
sind vorzugsweise zylindrisch und koaxial zu dem durch die Öffnungen 38 gebildeten
Durchgang platziert.
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Es versteht sich, dass diese Muffen 42 und 44 aus
einem elektrisch gut leitenden Material hergestellt werden müssen. Es
ist außerdem
notwendig, dass ein exzellenter elektrischer Kontakt der Muffen mit
der Struktur 24 vorliegt. Für elektromagnetische Wellen
mit einer Frequenz von 2,45 GHz könnte nämlich jede Diskontinuität der elektrischen
Leitung einen Weg für
das Entweichen der durch den Generator erzeugten Strahlung nach
Außen
bieten, selbst bei einem sehr festen mechanischen Sitz.
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Die Struktur 24 und die
Muffen 42 und 44 werden somit vorzugsweise aus
Messing hergestellt, um die Bildung einer isolierenden Oxidschicht
in dem Befestigungsbereich dieser Teile zu verhindern.
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In den 4 und 5 ist ebenso zu sehen, dass
die Enden der Muffen 42 und 44, die auf dem Wellenleiter 24 gegenüberliegend
angebracht sind, jeweils mit einer Platte, wie beispielsweise 46,
versehen sind, wobei diese Platten 46 an dem Mittelteil 32 mittels
Schrauben, wie beispielsweise 48, angefügt sind. Auf diese Weise wird
ein sehr enger mechanischer Kontakt der Metallflächen erhalten.
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Die freien Enden der Muffen 42 und 44 sind zudem
jeweils mit einem Flansch versehen, wie beispielsweise 50, der durch
Verschraubung an ihnen befestigt ist und mit einer Öffnung,
wie beispielsweise 52, für
den Durchtritt des dielektrischen Rohrs 40 versehen ist.
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Wie im folgenden erwähnt werden
wird, können
die Flansche 50 aus elektrisch leitendem Material oder
isolierendem Material hergestellt oder abhängig von der Länge der
Muffen eventuell weggelassen werden.
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In 4 ist
schließlich
zu sehen, dass die Wand jeder Muffe mit Öffnungen 54 versehen
ist, die die Sichtbarmachung des Plasmas in der Gassäule im Betrieb
der Vorrichtung gestatten.
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Im Betrieb leitet der Wellenleiter 24 die
von dem Generator kommende, einfallende Mikrowellenstrahlung zu
dem Bereich mit verengtem Querschnitt 30, der einen Bereich
zur Konzentration der Mikrowellen bildet, und insbesondere zu dem
dielektrischen Rohr 40.
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Der Bereich 30 mit verengtem
Querschnitt konzentriert nämlich
die einfallende Strahlung auf das Mittelteil 32, damit
sich in dem Rohr 40 und in der in ihm enthaltenen Gassäule eine
von der Oberfläche ausgehende
elektromagnetische Welle ausbreitet, deren zugehöriges elektrisches Feld in
der Gassäule ein
Plasma hervorbringt und aufrechterhält, um die Gasteilchen auf
klassische Weise anzuregen und zu ionisieren.
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Man erkennt, dass, um das Auftreten
von Mehrfachreflexionen auf Höhe
der zwei Übergangsteile 34 und 36 zu
vermeiden, die Anlass für
eine räumlichen
Variation der Phase der Welle sein können, die verschieden von derjenigen
eines Wellenleiter mit konstantem Querschnitt ist, der Übergang
zwischen den zwei Endbereichen und dem Mittelteil 32 im
Wesentlichen stufenweise erfolgt, wobei für den Übergangsbereich eine Länge verwendet
wird, die annähernd
gleich einem Vielfachen der Hälfte
der Ausbreitungswellenlänge λg/2
in dem Wellenleiter 24 ist.
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Man beachte zudem, dass der Durchmesser von
jeder der Muffen ausreichend groß gewählt werden muss, um die Ausbreitung
der die Entladung erzeugenden Oberflächenwelle nicht zu stören.
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Diese Wahl wird durch zwei Erwägungen bestimmt.
Falls einerseits dieser Durchmesser zu klein ist, kann das Mikrowellenfeld
auf Höhe
der Wand der Muffe sehr stark werden, da die Abnahme des Wertes
des zugehörigen
elektrischen Felds annähernd exponentiell
von der Wand des Rohrs 40 aus erfolgt. Da die Leitfähigkeit
des Metalls nicht unendlich ist, können somit in der die Muffen
bildenden Wand Verluste durch Erwärmung auftreten, wobei diese
Erwärmung
zudem eine Schädigung
der Muffen zur Folge haben kann.
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Der Mindestdurchmesser hängt somit
von der Mikrowellenleistung ab, die man in das Plasma einleiten
möchte,
das heißt
von den Betriebsbedingungen der Vorrichtung. Um die Verluste zu
begrenzen wird der Mindestdurchmesser der Muffe vorzugsweise gleich
dem Doppelten von demjenigen des Rohrs 40 gewählt.
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Falls andererseits der Durchmesser
zu groß ist,
kann die Struktur des elektromagnetischen Feldes seinen Charakter
einer von der Oberfläche
ausgehenden Welle verlieren und Resonanzhohlraumkopplungen auftreten,
die die den Betriebsbereich der Entladung durch Energieaustausch
zwischen den Hohlraummoden und derjenigen der Oberflächenwelle
instabil machen.
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Ein Kompromiss zwischen diesen zwei
Erwägungen
besteht darin, einen Durchmesser zu wählen, der zwischen dem Drei-
bis Vierfachen des Durchmessers des Rohrs 40 liegt, zum
Beispiel einen zwischen 60 und 80 mm liegenden Durchmesser für eine einfallende
Frequenz von 2,45 GHz.
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Man beachte ebenso, dass die Länge der Muffen
zumindest gleich der Länge
des Plasmas gewählt
wird, so dass dieses ganz im Inneren der Muffen enthalten ist.
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In dem Fall, dass die Länge der
Muffen nur sehr geringfügig
größer als
diejenige des Plasmas ist, werden die Flansche 50 vorzugsweise
aus elektrisch leitendem Material hergestellt, um so zu verhindern,
dass die Strahlung nicht nach Außen entweicht.
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Wie zuvor erwähnt wurde, werden diese Flansche 50 jedoch
nicht notwendigerweise aus leitendem Material hergestellt, da die
Intensität
des Mikrowellenfeldes in diesem Bereich jenseits der Grenze des
Plasmas gering ist.
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Insbesondere für eine Muffenlänge gleich der
Summe der Länge
des Plasmas und der Wellenlänge
der Strahlung ist die Intensität
der Strahlung auf Höhe
des Endabschnitts der Muffen 42 und 44 im Wesentlichen
Null. In diesem Fall können
die Flansche 50 weggelassen werden.
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Es zeigt sich, dass die Surfaguide-Vorrichtung,
die gerade beschrieben wurde, von sehr einfacher Struktur ist. Sie
umfasst ein einziges Impdanzanpassungsmittel, das an eines der Enden
der Wellenleiterstruktur 24 gegenüber vom Eintritt der vom Generator
kommenden Mikrowellen angeschlossen ist, während der Surfatron-Guide ein tatsächliches, zusätzliches
Anpassungsmittel besitzt. Es kann indessen vorteilhaft sein, an
den Wellenleiter auf der Seite des Eintritts der Mikrowellenleistung
einen Impedanzadapter mit drei Schraubtauchkolben von bekannter
Art in der Breitseite des Leiters hinzuzufügen.
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Sie gestattet indessen, einen Wirkungsgrad zu
erzielen, der mit dem des Surfatron-Guide vergleichbar ist.
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Die Beschreibung einer kompletten
Anlage zur Behandlung eines Gases, die die zuvor beschriebene Anregungsvorrichtung
verwendet, wird nun unter Bezug auf 6 beschrieben.
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Die in dieser Figur dargestellte
Anlage ist zum Beispiel für
die Eliminierung von C2F6 in
einem zum Beispiel aus C2F6,
O2 und Ar bestehenden Gasgemisch bestimmt,
das in das Entladungsrohr 40 durch eines seiner Enden eingeführt wird,
wie durch den Pfeil F dargestellt ist.
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In dieser Figur ist zu sehen, dass
der zu der in den 4 und 5 dargestellten Anregungsvorrichtung
identische Surfaguide 22 über eines seiner Enden 26 mit
einem Mikrowellengenerator 56 verbunden ist, wobei das
andere Ende 28 mit einer einen Kurzschluss bildenden, leitenden
Platte 58 versehen ist, die quer angeordnet und in Längsrichtung
einstellbar ist.
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In Strömungsrichtung des zu behandelnden Gases
gesehen stromabwärts
mündet
das Entladungsrohr 40 in eine Leitung 60 über eine
Kühlkartusche 62,
die zum Beispiel aus einem Wärmetauscher besteht,
der mit einer Rohrschlange versehen ist, in der das zu behandelnde
Gas strömt
und die in einem Behälter
eingeschlossen ist, in dessen Innerem ein Wasserkreislauf eingerichtet
ist.
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Die Leitung 60 führt das
unter der Wirkung des Plasmas 64 angeregte Gas zu einer
Behandlungseinheit 66, die aus einer Kartusche besteht,
die ein Element beinhaltet, das mit den angeregten chemischen Spezies, die
eliminiert werden sollen, reagieren kann, zum Beispiel ein alkalisches
Element, wie beispielsweise sodahaltigen Kalk oder eine wässrige alkalische
Lösung,
und dann zu einer Entwässerungseinheit 68.
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In 6 ist
zudem zu sehen, dass die Leitung 60 zwei Umleitungseinheiten 70 und 72 umfasst, die
durch entsprechende Ventile, wie beispielsweise 74 und 76,
betätigt
werden und an denen Probenentnahmezellen 78 und 80 dicht
angebracht werden, die die Gase durch Fouriertransformations-Infrarotspektrometrie
analysieren können.
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Diese Anlage gestattet es, am Ausgang
der Entwässerungseinheit 68 einen
Eliminierungsgrad zu erhalten, der mit demjenigen vergleichbar ist,
der mittels eines Surfatron-Guide erhalten wird.
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Aus der in 7 dargestellten Tabelle ist in der Tat
zu entnehmen, dass die Anlage von 6, die
einen Surfaguide verwendet, der mit Muffen versehen ist, die eine
elektromagnetische Abschirmung bilden, einen Eliminierungswirkungsgrad
aufweist, der viel größer als
derjenige des klassischen Surfaguide ist, dem diese fehlt und daher
einen Teil der Strahlung entkommen lässt.
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Bei der dargestellten Ausführungsform
weist der Durchmesser der Öffnungen,
wie beispielsweise 38, die in dem den Mittelteil bildenden Teil
ausgebildet ist und den Durchgang für das Rohr 40 bildet,
einen Wert nahe demjenigen des Außendurchmessers dieses Rohrs
auf.
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Gemäß einer vorteilhaften Variante
ist der Durchmesser des Durchgangs 38 größer als
der Außendurchmesser
des Rohrs 40. Für
ein Entladungsrohr 40 mit einem Außendurchmesser von annähernd 15
mm wird zum Beispiel der Durchmesser des Durchgangs vorzugsweise
zwischen 20 und 22 mm gewählt,
so dass ein Freiraum zwischen der den Mittelteil bildenden Wand 32 und
dem Rohr 40 ausgebildet wird.
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Gemäß dieser Ausführungsform
erfolgt keine Konzentrierung von Mikrowellenenergie mehr in dem
Ausstoßfreiraum
der Vorrichtung in unmittelbarer Nachbarschaft der Wand des Rohrs 40.
Sie gestattet es daher, bei höheren
Leistungen zu arbeiten, um ohne Gefahr eines Defekts einen besseren
Wirkungsgrad der Vorrichtung zu erzielen.
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In dem gerade beschriebenen Ausführungsbeispiel
weisen die Muffen eine zylindrische Form auf.
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Es wäre jedoch alternativ möglich, die
Vorrichtung mit Muffen zu versehen, die einen Querschnitt mit anderer,
zum Beispiel rechtwinkliger, ovaler, etc.. Form aufweisen oder Muffen
mit einer im Wesentlichen kegelstumpfartigen Form zu verwenden.
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Es wäre außerdem möglich, die Löcher, die es
gestatten, das erzeugte Plasma sichtbar zu machen, durch eine beliebige
andere Art eines geeigneten Mittels zu ersetzen, wie beispielsweise
ein Gitter oder einen Schlitz, von dem zumindest eine Abmessung
ausreichend gering ist, um Verluste durch ein Austreten der Strahlung
nach Außen
zu vermeiden.