SU266106A1 - - Google Patents

Description

изобретение относитс  к источникам низкотемпературной нлазмы и может быть использовано , например, при проведении химикотехнологических процессов.

Известны нлазматроны, содержащие кварцевую трубку с патрубком дл  осевой или тангенциальной подачи газа и систему возбуждени  электромагнитного пол .

Однако разработанные до сих пор СВЧплазматроны приспособлены дл  работы, в основном, в непрерывном режиме, а при использовании известных конструкций дл  работы от импульсного СВЧ-генератора пеобхходимо применение специального дорогосто щего ферритового устройства дл  разв зки плазматрона и СВЧ-генератора, так как во врем  возникновени  и развити  СВЧ-плазмы чрезвычайно велико обратное отрал ение СВЧ-энергии, которое может вывести СВЧгенератор из стро .

Дл  получени  неравновесной плазмы при средних давлени х (50-100 мм рт. ст.) известно , использование импульсного режима работы СВЧ-генератора с высокой частотой повторени  импульсов. Но увеличение частоты повторени  рабочих импульсов приводит к увеличению вклада в плазму средней мощности и, следовательно, ее чрезмерному нагреву ,.

Цель изобретени -получение непрерывного ионизированного потока неравновесной плазмы, температура газа которой не превыщаег 200-500°С, позвол ющего без отражени  вкладывать СВЧ-энергию в разр д и избегать тем самым применени  дорогосто щих разв зывающих устройств, обеспечивающего одновременную работу плазматрона от импульсного и непрерывного СВЧ-генераторов . Одновременное вкладывание в плазму импульсной и непрерывной СВЧ-энергий позвол ет получить высокую степень ионизации газа за счет больщой величины импульсной мощности и увеличить врем  деионизации плазмы за счет подогрева Электронов плазмы от непрерывного СВЧ-генератора в паузе между импульсами. Увеличение времени деионизации при подогреве электронов происходит , во-первых, за счет того, что коэффициент рекомбинации зар женных частиц очень быстро падает с ростом температуры э.лектронов , а во-вторых, за счет продолжающейс  в паузе ионизации нейтральных частиц.

В предлагаемом плазматроне коаксиально с кварцевой трубой расположен круглый волновод, с внещней стороны которого через окно ввода подсоединен пр моугольной волповод так, что его щирока  стенка перпендикул рна оси круглого волновода дл  возбуждени  волны типа Е(,1 от импульсного СВЧ-генератора. В плазматроне имеетс  и другой пр моугольный волновод с широкой стенкой, параллельной оси круглого волновода дл  возбуждени  волны типа Яц от непрерывного СВЧ-генератора. С целью со- 5 гласовани  трактов и уменьшени  отражени  волны оба пр моугольных волновода размещены на некотором рассто нии один от другого по длине круглого волновода с одной его стороны Окна ввода перекрыты металли- Ю ческими проволочками дл  устранени  перекрестного вли ни  волн. С противоположной стороны круглого волновода симметрично установлены идентичные волноводные секции с согласованными вод ными нагрузками. На фиг. 1 представлена схема СВЧ-плазматрона; на фиг. 2 - блок-схема СВЧ-установки . Конструкци  описываемого СВЧ-плазматронГпредставл ет собой отрезок круглого 20 волновода J с кварцевой трубкой 2 по оси. возбулчдаемого на волне oi при работе от импульсного СВЧ-генератора и на волне Яц при работе от непрерывного СВЧ-генератора. Использование разных типов волн позвол ет 25 практически полностью разв зать непрерывный и импульсный СВЧ-генераторы. Возбуж дение волны EOI производитс  при помощи пр моугольного волновода 3, присоедин емого к круглому так, что его широка  стенка 30 перпендикул рна оси круглого волновода. Возбуждение волны Ян производитс  при помощи пр моугольного волновода 4, присоедин емого к круглому так, что широка  стенка пр моугольного волновода палаллельна оси 35 круглого. Оба ввода энергии расположены в одной плоскости один против другого, благодар  чему паразитна  волна Яц, возникающа  при возбул дении волны оь не проникает в тракт непрерывного режима, так как 40 плоскость пол ризации паразитной волны Яц перпендикул рна плоскости пол ризации специально возбуждаемой волны Яц в непрерывном режиме. Окна вводов перекрыты р дом металлических проволочек дл  умень- 45 шени  их возмущающего воздействи  на другой тип волны. Длина круглого волновода выбираетс  из услови  почти полного поглощени  СВЧ-энергии, которое оцениваетс  по измерени м мощности, проход щей в нагруз- 50 ке, и зависит от рода используемого газа. В концах волновода, противоположных вводам энергии, устанавливаютс  подобные же устройства вывода (5, 6) энергии, к которым присоедин ютс  согласованные вод ные на- 55 грузки. Последние служат дл  поглощени  проход щей через плазматрон СВЧ-энергии во врем  развити  разр да, благодар  чему обесиечиваетс  малое отражение СВЧ-энергии от плазматрона. Выбор рабочих волн 60 типа foi и Яп обеспечивает малое отражение СВЧ-энергии как до зажигани  плазмы, так и после ее зажигани , благодар  легкости перехода волны foi в коаксиальную волну 15 Яц после зажигани  плазмы, посто нные рабнространени  которых близки к посто нным распространени м волн 01 и Яц при выборе величины диаметра D круглого волновода так, чтобы рабоча  длина волны была гораздо меньше критической волны. Разр д зажигаетс  внутри кварцевой трубки 2, котора  крепитс  в специальных полуволновых дроссел х 7, 8, благодар  которым в области уплотнени  достигаетс  минимум электрического пол , что предотвраш,ает искрени  в этой области и нагрев уплотн ющей резины. В принципе кварцева  трубка может быть заменена керамической, котора  может быть припа на к металлической конструкции. Ввод газа осуществл етс  через специальную головку 9 либо тангенциально, либо по оси, либо одновременно часть газа тангенциально, а часть по оси. Вывод газа происходит через сопло 10. Разработанна  установка использовалась Дл  получени  чистого кремни  из тетрахлорсилана . Пары тетрахлорсилана вводились по оси нлазматрона. Тангенциально вводитс  аргон. Продукты разложени  тетрахлорсилана - порошок чистого кремни , собираютс  на выходе сопла при помощи специального фильтра . Степень разложени  тетрахлорсилана достигает 50Vo при температуре газа 200300°С . Установка состоит из импульсного 11 и непрерывного 12 источников СВЧ-энергии, собственно плазматрона 13, устройств 14, 15 подачи исходных продуктов в плазматрон и устройства 16 сбора продуктов плазменно-химического процесса и форвакуумного насоса Предмет изобретени  1. Высокочастотный плазматрон, содержащий кварцевую трубку с патрубком дл  осевой или тангенциальной подачи газа и систему возбуждени  электромагнитного пол , отличающийс  тем, что, с целью получени  непрерывного ионизированного потока неравновесной плазмы с температурой газа 200 - 500°С, коаксиально с кварцевой трубой расположен круглый волновод, с внещней стороны которого через окно ввода подсоединен пр моугольный волновод так, что его щирока  стенка перпендикул рна оси круглого волновода дл  возбуждени  волны типа EOI от импульсного СВЧ-генератора, и другой пр моугольный волновод с широкой стенкой, параллельной оси круглого волновода дл  возбуждени  волны типа Яц от непрерывного СВЧ-генератора. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью согласовани  трактов и уменьщени  волны, оба пр моугольных волновода размещены на некотором рассто нии один от другого по длине круглого волновода с

таллйческими проволочками дл  устранени  перекрестного вли ни  волн, а с противоположной стороны круглого волновода симметрично установлены идентичные волноводные секции с согласованными вод ными нагрузками .