200419065 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 相關申請案的參照 本案主張藉著參考整個結合於此的2 0 0 2年5月8日 申請的美國專利臨時申請案第60/3 7 8,693號，20〇2年12 月4日申請的第60/4 30,677號，及2002年12月23日申 請的第60/43 5，278號的優先權。 本發明相關於用來處理引擎排氣的方法及設備，且尤 其相關於從引擎排氣形成的電漿的點燃，調變，及維持， 在某些情況中使用電漿觸媒。 【先前技術】 已知電漿可被用來處理引擎排氣。例如，已曾報導氮 及碳化合物以及來自柴油排氣的散粒可使用電漿與一觸媒 的結合而被還原。就此而論，觸媒被用來催化還原過程而 非電漿本身。 非熱（no n- thermal)電獎可藉著導引電能來產生自由 電子而形成，而其又可與氣體物種反應。非熱電漿與觸媒 的結合向來被稱爲「電獎輔助觸媒作用（P 1 a s m a A s s i s t e d Catalysis)」，但是經常是在有NH3成爲還原劑之下被執 行。在操作期間，曾有報導NO會氧化成爲HN〇3且然後 成爲硝酸鞍，然後凝結及被移除。但是，此種過程由於若 千原因可能不適用於機動（mobile )排氣處理，包括氨的 處理及實際實施處理所需的大規模設備。 -5- (2) (2)200419065 一般而言，熱電漿是藉著將系統加熱至商溫（例如大 於大約攝氏2 0 G 0度）而形成’但是此可能缺乏效率，並 且可能必須有大規模的熱管理。結果，對於機動應用而 言，熱電漿通常被認爲不實際。 也已知電漿可藉著使氣體承受充分的電磁輻射量而被 點燃。但是，電漿點燃通常是在顯著低於大氣壓力的氣體 壓力較容易，而此必須有可能很昂貴，緩慢，且消耗能量 的真空設備。另外，此種設備的使用可能會限制電漿輔助 之排氣處理的彈性。 【發明內容】 本發明可提供用於電漿輔助之排氣處理的方法及設 備。 在一實施例中，本發明可提供一種引擎排氣處理系 統。此系統可包含至少一導管，其包含（1 ) 一入口部 份’形成爲連接於引擎機組，並且接收引擎排氣，（2 ) 一出口部份，用來放射排氣，（3 ) 一中間部份，用來將 排氣從入口部份運送至出口部份，及（4 )至少一電漿空 穴’靠近入口部份被定位，用來處理排氣。此系統也可包 含連接於空穴的一電磁輻射源，用來供應輻射至空穴，其 中輻射具有小於大約3 3 3 GHz (千兆赫）的頻率。 Φ發明可提供另一引擎排氣處理系統。此系統可包含 至少一導管’其包含（1 ) 一入口部份，形成爲連接於引 擎機組’並且接收引擎排氣，（2 ) 一出口部份，用來放 (3) (3)200419065 射排氣，及（3 ) —中間部份，用來將排氣從入口部份運 送至出口部份’且其內部尺寸形成爲支持用來在有電漿觸 媒之下從排氣形成電漿的至少一電磁輻射模式。此系統也 可包含用來供應電磁輻射至中間部份的一來源，其中輻射 具有小於大約3 3 3 GHz (千兆赫）的頻率。 本發明也可提供一種引擎排氣處理方法。此方法包含 藉著使引擎排氣選擇性地在至少一空穴中在有電漿觸媒之 下承受具有小於大約3 3 3 GHz (千兆赫）的頻率的電磁輻 射而從引擎排氣形成至少一電漿。 用來點燃，調變，及維持電漿的電漿觸媒也被提供。 電漿觸媒可爲被動或主動。被動電漿觸媒可包含與本發明 相合的可在不必然要加入額外能量之下藉著使一局部電場 (例如電磁場）變形而誘發一電獎的任何物體。另一方 面，主動電漿觸媒爲可在有電磁輻射之下將充分量的能量 傳遞至氣體原子或分子以從氣體原子或分子移去至少一電 子的任何粒子或高能波束（wave packet )。在二情況 中，電漿觸媒均可改進或放鬆點燃電漿所需的環境條件。 與本發明相合的另外的電漿觸媒及用來點燃，調變， 及維持電漿的方法及設備也被提供° 本發明的另外方面在考慮以下連同圖式的詳細敘述時 會顯明，在圖式中相同的參考字元標示相同的部份。 【實施方式】 本發明可相關於用來點燃，調變，及維持電漿以用於 -7- (4) 200419065 電漿輔助之引擎排氣處理的方法及設備。因此，本發明可 被用於受控制的電漿輔助之排氣處理來降低能量成本及增 加處理效率及彈性。 以下共同擁有的目前申請中的美國專利申請案藉著參 考而整個結合於此：美國專利申請案第1 0/_，_號（代理 人編號第1 8 3 7.0 0 0 8號），第10/—，_號（代理人編號第 1837.0010 1 8 3 7.00 0 9 號），第 10/_，_ 號），第10/—號（代理人編號第1 8 3 7.00 1 1號），第 號（代理人編號第1 8 3 7.00 1 2號），第10/—，_ 號（代理人編號第1 8 3 7.00 1 3號），第10/—，_號（代理 人編號第1 8 3 7.00 1 5號），第10/—號（代理人編號第 1 8 3 7.00 1 6號），第10/—，—號（代理人編號第1 83 7.0 0 1 7 號），第10/_，—號（代理人編號第1 8 3 7.0 0 1 8號），第 1〇/_，—號（代理人編號第1 8 3 7.002 0號），第10/_ 號（代理人編號第1 8 3 7.002 3號），第10/—，_號（代理 人編號第1 8 3 7.0 024號），第1 0/—，—號（代理人編號第 1 8 3 7.002 5號），第10/—，—號（代理人編號第1 8 3 7.0 02 6 號），第10/—號（代理人編號第1 8 3 7.0027號），第 1〇/—，—號（代理人編號第1 8 3 7.002 8號），第10/—，— 號（代理人編號第1 8 3 7.0029號），第10/—，_號（代理 人編號第1 8 3 7.0 0 3 0號），第10/_，_號（代理人編號第 1 8 3 7.00 3 2號），及第10/ _，—號（代理人編號第 1 8 3 7 · 0 0 3 3 號）。 (5) (5)200419065 說明性電漿系統 圖1顯不與本發明的一方面相合的說明性 (i 11 u s 11. a t i v e )電漿系統1 〇。在此實施例中，空穴1 2形 成在被定位在輻射容室（亦即施加器）1 4內部的容器 中。在另一實施例（未顯示）中，容器12與輻射容室14 爲同一者，因而不須有二分開的組件。內有空穴1 2形成 的容器可包含一或多個輻射透射絕緣層，以在不顯著屏蔽 空穴1 2不受輻射之下增進其熱絕緣性質。 在一實施例中’空穴12形成在由陶瓷製成的容器 中。由於在與本發明相合的電漿下可達成的極高溫度，可 於大約華氏3 0 0 0度操作的陶瓷可被使用。陶瓷材料可包 含以重量計2 9.8 %的矽石（二氧化矽），6 8 · 2 %的礬土 (氧化鋁），〇·4%的氧化鐵，1%的二氧化鈦（titania )， 〇 · 1 %的石灰，0.1 %的氧化鎂，〇 · 4 %的鹼（a 1 k a 1 i e s )，其 由賓夕凡尼亞州 New Castle 的 New Castle Refractories Company以型號LW-30販售。但是，熟習此項技術者可 瞭解其他材料例如石英及與以上所述者不同的材料也可與 本發明相合地被使用。 在一成功的實驗中，電漿形成在於第一磚件 (brick )內部且頂部有第二磚件的一部份打開的空穴 中。空穴具有大約2英吋乘以大約2英吋乘以大約1 .5英 吋的尺寸。至少二孔也被設置於磚件以與空穴連通，一孔 用來觀看電漿而至少一孔用來提供氣體。空穴的尺寸可根 據被實施的想要的電漿處理過程。並且，空穴應至少形成 冬 (6) 200419065 爲防止電漿上升/浮動離開主處理區域。可瞭解電漿 不將電極放置於電漿本身的附近之下與本發明相合 成。 空穴12可藉著管線20及可由電源28供電的控 22而連接於一或多個氣體源24 (例如氬源，氮源 源，氙源，氪源）。管線2 0可爲管材（例如在大約 英吋與大約1 / 4英吋之間，諸如大約1 / 8 ” （英吋） 並且’如果想要，真空泵可連接於容室來移除可能在 處理期間產生的任何煙氣。在排氣處理的情況中，排 能直接或間接提供自引擎機組（e n g i n e b 1 〇 c k )。如 氣體管線及真空設備爲視情況而定。 車昆射滲漏偵測器（未顯示）靠近來源（輻射源 及波導3 0被安裝，且連接於安全互鎖系統，以在如 測到預先定義的安全極限例如由FCC及/或OSHA所 者（例如5mW/cm2 (毫瓦/平方公分））以上的滲漏 自動關閉輻射（例如微波）電源。 可由電力電源2 8供電的輻射源2 6將輻射能量經 或多個波導3 0 (見例如1 1 )引至容室丨4內。熟習此 術者可瞭解來源2 6可直接連接於空穴1 2，因而不須 3 0。進入空穴1 2的輻射能量可被用來在空穴內點 漿。此電漿可藉著耦合另外的輻射與觸媒而被維持及 於空穴。 輻射能量可被供應通過循環器32及調諧器34 ( 3短柱調諧器（3 - s t ϋ b t u n e r ))。調諧器3 4可被用 可在 地形 制閥 ，氫 1/16 )^ 電漿 氣可 此， )26 果偵 規定 時， 由一 項技 波導 燃電 限制 例如 來將 -10- (7) (7)200419065 成爲有變化的點燃或處理情況的函數的反射功率減至最 小，特別是在電漿形成之前，因爲舉例而言，微波功率會 被電漿強力吸收。 如以下更完全地說明的，如果容室1 4支持多種模式 (nl〇de )且特別是在模式連續地或週期性地混合時，容 室1 4中的輻射透射空穴1 2的位置可能並非關鍵。並且， 當容室14爲引擎的排氣歧管時，空穴12可只是一熱襯 層，或是如果想要，可被整個去除。也如以下更完全地說 明的，馬達3 6可連接於模式混合器3 8，用來使時間平均 的輻射能量分佈於整個容室1 4大致均勻。另外，窗口 4 0 (例如石英窗口）可被設置於相鄰於空穴1 2的容室1 4的 一壁，以容許溫度感測器42 (例如光學高溫計）可被用 來觀看空穴1 2內部的處理。在一實施例中，光學高溫計 的輸出可隨著溫度的上升從零伏特增加至跟蹤範圍 (tracking range )內 ° 感測器42可產生成爲與空穴1 2內的工件（未顯示） 相關聯的溫度或任何其他可監視情況的函數的輸出訊號， 且將訊號提供至控制器44。雙重溫度感測及加熱以及自 動化冷卻率及氣流控制也可被使用。控制器44又可被用 來控制電源2 8的操作，而電源2 8可具有如上所述連接於 來源26的一輸出，及連接於閥22來控制流入空穴1 2內 的氣流的另一輸出。 本發明在實務上已經相同地成功地採用由 C 〇 m ni U n i c a t i ο n s a n d P 〇 w e r I n d u s t r i e s ( C P I )所提供的於 -11 - (8) (8)200419065 9 1 5 Μ Η z (兆赫）及2.4 5 G Η z (千兆赫）的微波源’但是 可使用具有小於大約3 3 3 GHz (千兆赫）的任何頻率的_ 射。2.45GHz系統提供從大約0.5千瓦至大約5.0千瓦的 連續可變微波功率。3短柱調諧器容許用於極大功率傳遞 的阻抗匹配’並且雙向耦合器（未顯示）被用來測量向前 及反射的功率。並且，光學高溫計被用於樣本溫度的遠距 感測。 如上所述，具有小於大約3 3 3 GHz的任何頻率的輻射 可與本發明相合地被使用。例如，可使用諸如電力線頻率 (大約50Hz (赫）至大約60Hz )的頻率，但是形成電漿 的氣體的壓力可被降低來輔助電漿點燃。並且，任何射頻 或微波頻率可與本發明相合地被使用，包括大於大約 1 0 0 k Η Z (千赫）的頻率。在大多數情況中，用於此種相當 高頻率的氣體壓力不須被降低來點燃，調變，或維持電 漿，因而使許多電漿處理過程可發生於大氣壓力或大氣壓 力以上。 設備係由電腦使用LabView 6i軟體來控制，其提供 實時（real-time )溫度監視及微波功率控制。雜訊是藉著 使用合適數目的資料點（data point )的滑動平均 (sliding average)來減小。並且，爲增進速率及計算效 率，緩衝器陣列中儲存的資料點的數目藉著使用移位暫存 器及緩衝器的定尺寸（buffer sizing )來限制。高溫計測 量大約1 cm2的敏感區域的溫度，其被用來計算平均溫 度。局溫計感測於一波長的幅射強度，並且使用普朗克 -12- (9) (9)200419065 (Planck )定律來配合這些強度以決定溫度。但是，可瞭 解也有其他用來監視及控制溫度的裝置及方法，且可與本 發明相合地被使用。可與本發明相合地被使用的控制軟體 在例如共同擁有的目前申請中的美國專利申請案第 10/——，一號（代理人編號弟 1 8 3 7.0 0 3 3號）中有所描述， 其藉著參考而整個結合於此。 容室1 4具有具有輻射屏蔽件的數個玻璃覆蓋的觀看 通口及用於局溫計的接達的一石英窗口。用來連接於真空 泵及氣體源的數個通口也被提供，但是並非必定要被使 用。 系統1 〇也包含一封閉迴路的去離子化水冷卻系統 (未顯示），其具有由自來水冷卻的外部熱交換器。在操 作期間，去離子化水首先冷卻磁控管，然後冷卻循環器 (用來保護磁控管）中的甩負荷（load-dump)，且最後 經由熔接在容室的外表面上的水槽道冷卻輻射容室。 電漿觸媒 與本發明相合的電漿觸媒可包含可爲被動（passive) 或主動（actWe )的一或多個不同的材料。除其他方面 外，電漿觸媒還可被用來於小於，等於，或大於大氣壓力 的氣體壓力點然，調變，及/或維持電漿。 與本發明相合的形成電漿的一種方法可包含使空穴中 的排氣在有被動電漿觸媒之下承受具有小於大約3 3 3 GHz 的頻率的電磁輻射。與本發明相合的被動電漿觸媒可包含 可在不須經由觸媒加入額外能量下藉著與本發明相合地使 -13- (10) 200419065 局部電場（例如電磁場）變形而誘發電漿的任何物體 如藉著施加電壓來產生火花。 與本發明相合的被動電漿觸媒也可爲毫微 (n a η 〇 - p a 1.1 i c 1 e )或毫微管件（n a η 〇 -1 u b e )。此處所 術語「毫微粒子」可包含至少半導電（electrically : conductive )的具有小於大約1 OOnm (毫微米）的極 體尺寸的任何粒子。並且，摻雜及未摻雜的單壁及多 毫微管件均可能特別有效於用來與本發明相合地點 漿，因爲其具有優異的導電性及伸長狀形狀。毫微管 具有任何方便的長度且可爲固定於基板的粉末。如果 定，則毫微管件可在基板的表面上被隨機地定向，而 漿被點燃或維持之下被固定於基板（例如於某一預定 向）。 被動電漿觸媒也可爲與本發明相合的粉末，而不 含毫微粒子或毫微管件。其可例如由纖維，灰塵粒子 狀件（flake )，薄材（sheet )等形成。當成爲粉末 時，觸媒可至少暫時地懸浮在氣體中。如果想要，藉 粉末懸浮在氣體中，粉末可快速地分散於整個空穴且 於被消耗。 在一實施例中，粉末觸媒可由載運氣體載運至空 且至少暫時地懸浮。載運氣體可與形成電漿的排氣相 不同。並且’粉末可在被引至空穴之前被加入氣體 如，如圖1A所示，輻射源5 2可供應輻射至輻射 55，其中放置有電漿空穴60。粉末源65提供觸媒粉 ，例 粒子 用的 5 e m i - 大實 壁碳 燃電 件可 被固 在電 的方 須包 ，片 形式 著使 較易 穴內 同或 。例 空穴 末70 -14- (11) (11)200419065 至氣流7 5內。在另一實施例中，粉末7 0可先被大量（例 如成堆）加入於空穴6 0且然後以任何的方式被分佈在空 穴中，包括使氣體流經大量粉末或在其上流動。另外，粉 末可藉著移動，運送，成爲細滴降下，灑落，吹送，或以 其他方式進給粉末至空穴內或在空穴內實施這些措施而被 加入於用來點燃，調變，或維持電漿的氣體。 在一實驗中，電漿是藉著將一堆碳纖維粉末放置在延 伸至空穴內的銅管中而在空穴中被點燃。雖然充分的輻射 被引至空穴內，但是銅管屏蔽來自輻射的功率而不發生任 何電漿的點燃。但是，一旦載運氣體開始流動通過銅管， 將粉末迫出銅管而至空穴內，因而使粉末承受輻射，電漿 就幾近即時地在空穴中被點燃。 與本發明相合的粉末電漿觸媒可大致上爲不可燃，因 而不須含有氧或在有氧之下燃燒。因此，如上所述，觸媒 可包含金屬，碳，以碳爲基礎的合金，以碳爲基礎的複合 物（composite )，導電聚合物，導電矽酮彈性體，聚合 物毫微複合物（n a η 〇 c 〇 m ρ 〇 s i t e )，有機/無機複合物，及 以上的任何組合。 並且，粉末觸媒可被均勻地分佈在電漿空穴中（例如 當懸浮在氣體中時），並且電漿的點燃可在空穴內被精確 地控制。均勻的點燃在某些應用中可能很重要，包括要求 簡短的電漿曝露例如成爲一或多個猝發（burst )形式者 的那些應用。當然，可能需要某些時間來使粉末觸媒分佈 於整個空穴，特別是在複雜的多容室空穴中。因此，與本 -15- (12) (12)200419065 發明的另一方面相合地，粉末觸媒可經由多個點燃通口被 引至空八內，以較快速地獲得較均勻的觸媒分佈（見下 文）。 除粉末外’與本發明相合的被動電漿觸媒還可包含例 如一或多個微觀或巨觀纖維，薄材，針狀件（lieedle)， 線狀件（thread )，股狀件（strand )，單絲 (filament )，經紗（yarn )，細繩（twine )，削片 (shaving )，裂片（sliver )，碎片（chip )，織布 (woven fabric )，帶狀件（tape )，鬚狀件 (whisker )，或以上的任何組合。在這些情況中，電漿 觸媒可具有至少一部份其一實體尺寸顯著大於另一實體尺 寸。例如，至少二正交尺寸之間的比應至少爲大約！： 2，但是可比大約1 : 5更大，或甚至是比大約！ ： 1 〇更 大。
如此，被動電漿觸媒可包含與材料長度相比相當薄的 至少一部份。一束觸媒（例如纖維）也可被使用且可包含 例如一截石墨帶（graphite tape)。在一實驗中，具有大 約三萬股（每一股的直徑爲大約2至3微米）的石墨纖維 的一截石墨帶成功地被使用。纖維束中纖維的數目及纖維 束的長度對於點燃，調變，或維持電漿而言並非關鍵。例 如，已曾使用大約四分之一英吋長的一截石墨帶獲得令人 滿意的結果。已曾與本發明相合地成功地被使用的一種碳 纖維類型是由南卡羅來納州 Andei.son的 Hexcel C o r p o r a t i ο η 以商標 M a g n a m i t e ® 販售的型號第 A S 4 C - G P 3 K -16- (13) (13)200419065 號。並且，碳化矽纖維已曾成功地被使用。 與本發明的另一方面相合的被動電漿觸媒可包含爲例 如大致球形，環狀，金字塔形，立方體形，平面狀，圓柱 形’矩形，或伸長狀的一或多個部份。 以上所討論的被動電漿觸媒包含至少一至少半導電的 材料。在一實施例中，材料可爲高度導電性。例如，與本 發明相合的被動電漿觸媒可包含金屬，無機材料，碳，以 碳爲基礎的合金’以碳爲基礎的複合物，導電聚合物，導 電矽酮彈性體，聚合物毫微複合物，有機/無機複合物， 或以上的任何組合。可被包含在電漿觸媒中的可能無機材 料中的一些包括碳，碳化矽，鉬，鉑，鉬，鎢，氮化碳， 及銘，但是相信其他的導電無機材料也可相同良好地作 用。 除一或多種導電材料外，與本發明相合的被動電漿觸 媒還可包含一或多種添加劑（其不須爲導電性）。此處所 用的添加劑可包含使用者想要加入於電漿的任何材料。例 如，在摻雜半導體及其他材料時，一或多種摻雜劑可經由 觸媒加入於電漿。參見例如藉著參考整個結合於此的共同 擁有的目前申請中的美國專利申請案第1 〇/一，一號（代理 人編號第1 8 3 7 · 0 0 2 6號）。觸媒可包含摻雜劑本身，或是 其可包含在分解時形成摻雜劑的先質材料。如此，電漿觸 媒可根據最終想要的電發成分及使用電漿的處理過程包含 任何想要的比率的一或多種添加劑及一或多種導電材料。 被動電漿觸媒中導電組份對添加劑的比可能在被消耗 -17- (14) (14)200419065 的同時隨時間改變。例如，在點燃期間，電漿觸媒可如所 想要的包含相當大百分比的導電組份來增進點燃情況。另 一方面，如果在維持電漿下被使用，則觸媒可包含相當大 百分比的添加劑。熟習此項技術者可瞭解用來點燃及維持 電漿的電漿觸媒的組份比可相同。 預定比率輪廓可被用來簡化許多電漿處理過程。在許 多傳統電漿處理過程中，電漿內的組份可依需要被加入， 但是此種加入在常態下必須有可程式規劃的設備來根據預 定的排程加入組份。但是，與本發明相合地，觸媒中的組 份比可被改變，因而電漿本身中的組份比可被自動地改 變。亦即，於任何特定時刻的電漿中的組份比可根據目前 正由電漿消耗的觸媒部份的組份比。如此，觸媒組份比可 在觸媒內的不同位置處不同。並且，電漿中的目前組份比 可根據目前及/或先前消耗的觸媒的部份，特別是在通過 電漿容室的氣體的流量相當緩慢時。 與本發明相合的被動電漿觸媒可爲均質，非均質，或 分級（graded )的。並且，電漿觸媒組份比可於整個觸媒 連續地或不連續地改變。例如，在圖2中，比率可沿著觸 媒1 〇 〇的長度形成一梯度地平滑地改變。觸媒丨〇 〇可包含 一材料股，其包含在區段1 0 5處的一相當低的組份濃度， 以及朝向區段1 1 0的一連續地增加的濃度。 或者，如圖3所示，比率可在觸媒1 2 0的每一部份中 不連續地改變，其中觸媒1 2 0包含例如具有不同濃度的交 替區段1 2 5及1 3 0。可瞭解觸媒1 2 0可具有多於二區段的 -18- (15) (15)200419065 型！ $ °如此’由電漿消耗的觸媒組份比可以任何預定的方 式改變。在〜實施例中，當電漿被監視且一特定的添加劑 被偵測時’進一步的處理可自動地開始或終止。 t被調變或維持的電漿中改變組份比的另一方式爲藉 著於不同時間或以不同比率引入具有不同組份比的多個觸 S °例如’多個觸媒可在空穴內的大致相同位置處或在不 同位置處被引入。當於不同位置處被引入時，空穴中形成 的電漿可具有由各種不同觸媒的位置所決定的組份濃度梯 度。如此’自動化系統可包含一可消耗電漿觸媒可藉以在 電獎點燃’調變，及/或維持之前及/或期間被機械插入的 裝置。 與本發明相合的被動電漿觸媒也可被塗覆。在一實施 例中’觸媒可包含沈積在導電材料的表面上的不導電塗覆 層。或者’觸媒可包含沈積在不導電材料的表面上的導電 塗覆層。舉例而言，圖4及5顯示包含底層145及塗覆層 1 5 0的纖維1 4 0。在一實施例中，包含碳核心的電漿觸媒 被塗覆有鎳來防止碳的氧化。 單一電漿觸媒也可包含多個塗覆層。如果塗覆層在與 電漿接觸期間被消耗，則塗覆層可能會從外部塗覆層至最 內部塗覆層依序被引入電漿內，因而產生時間釋放機制 (time-release mechanism )。如此，被塗覆的電漿觸媒可 包含任何數目的材料，只要觸媒的一部份爲至少半導電。 與本發明的另一實施例相合地，電漿觸媒可整個位在 輻射空穴內’以顯著減少或防止輻射能量滲漏。以此方 -19- (16) 200419065 式’電漿觸媒不與含有空穴的容器電耦合或磁性耦合 不電耦合或磁性耦合於空穴外部的任何導電物體。此 在點燃通口處發火花，且防止輻射在點燃期間及可能 後期間（如果電漿被維持）滲漏至空穴外部。在一實 中’觸媒可位在延伸通過點燃通口的不導電延伸器的 處。 舉例而言，圖6顯示內部放置有電漿空穴1 6 5的 容室1 6 0。電漿觸媒1 7 0爲伸長狀且延伸通過點燃 175。如圖7所示且與本發明相合地，觸媒170可包 電遠端部份180(其被放置在容室160中）及不導電 1 8 5 (其被放置在容室1 60外部）。此組態防止遠端 1 80與容室1 60之間的電連接（例如發火花）。 在另一實施例中，如圖8所示，觸媒可由被多個 電片段195分開且機械連接於該多個不導電片段195 個導電片段1 9 0形成。在此實施例中，觸媒可在空穴 的一點與空穴外部的另一點之間延伸通過點燃通口， 電不連續輪廓大幅防止發火花及能量滲漏。 與本發明相合的另一形成電漿的方法包含在有產 包含至少一離子化粒子的主動電漿觸媒下使空穴中的 承受具有小於大約3 3 3 GHz的頻率的電磁輻射。 與本發明相合的主動電漿觸媒可爲可在有電磁輻 下將充分量的能量傳遞至氣體原子或分子以從氣體原 分子移去至少一電子的任何粒子或高能波束（ p a c k e t )。取決於來源，離子化粒子可成爲—聚焦或 ，也 防止 的稍 施例 尖端 輻射 通口 含導 部份 部份 不導 的多 內部 但是 生或 排氣 射之 子或 wave 準直 -20- (17) 200419065 束的形式被引至空穴內，或是其可被噴灑 或以其他方式引入。 舉例而言，圖9顯示將輻射引至輻射 射源2 0 0。電漿空穴2 1 0位在容室2 0 5的 許排氣經由通口 2 1 5及2 1 6流動通過。來 粒子225引至空穴210內。來源220可被 護’其容許離子化粒子通過，但是屏蔽來 受輻射。如果必要，來源2 2 0可被水冷。 與本發明相合的離子化粒子的例子ή 子’伽馬（r )射線粒子，阿爾發（ί (/3 )粒子，中子，質子，及以上的任何 子化粒子觸媒可被充電（例如來自離子源 電，並且可爲放射性裂變（fission)過程 施例中，內部形成有電漿空穴的容器對於 可整個或部份地爲透射性。如此，當一放 空穴外部時，此來源可將裂變產物引導通 漿。放射性裂變源可位在輻射容室的內部 物（亦即離子化粒子觸媒）產生安全危害 在另一實施例中，離子化粒子可爲自 須爲在放射性衰變過程中被放射者。舉例 著將電子源（例如金屬）激能使得電子具 來源逃逸而被引至空穴內。電子源可位在 鄰於空穴，或甚至是在空穴壁中。熟習此 子源的彳士何過合均是可能的。產生電子 ，吐出，濺射， 容室2 0 5內的輻 內部，並且可容 源2 2 0將離子化 例如金屬篩網保 源2 2 0以使其不 ί包含X射線粒 〖）粒子，貝它 組合。如此，離 的離子）或不充 的產物。在一實 離子化粒子觸媒 射性裂變源位在 過容器來點燃電 ，以防止裂變產 〇 由電子，但是不 而言，電子可藉 有足夠的能量從 空穴的內部，相 項技術者可瞭解 的一常見方式爲 -21 - (18) (18)200419065 加熱金屬，並且這些電子可藉著施加電場而被進一步加 速。 除電子外，自由活力質子（free energetic pr〇t〇n)也 可被用來催化電漿。在一實施例中’自由質子可藉著將氫 離子化而產生，並且選擇性地以電場來加速。 多模式輻射空穴 輻射波導，空穴，或容室可被設計來支持或方便至少 一電磁輻射模式（mode )的傳播。此處所用的術語「模 式」指的是滿足麥克斯韋（Maxwell)方程式及合用的邊 界條件（例如空穴的邊界條件）的任何駐定（standing ) 或傳播的電磁波的特定圖型（pattern )。在波導或空穴 中，模式可爲傳播或駐定電磁場的各種不同可能圖型的任 何之一。每一模式的特徵是在於其頻率及電場及/或磁場 向量的偏振。模式的電磁場圖型取決於頻率，折射率或介 電常數，及波導或空穴幾何。 橫電（TE )模式爲電場向量垂直於傳播方向者。類 似地，橫磁（TM )模式爲磁場向量垂直於傳播方向者。 橫電磁（TEM )模式爲電場向量及磁場向量均垂直於傳播 方向者。中空金屬波導典型上不支持常態TEM模式的輻 射傳播。即使是輻射似乎沿著波導的長度行進，其可能只 是藉著以某一角度從波導的內壁反射而如此。因此，取決 於傳播模式，輻射（例如微波）可能具有沿著波導的軸線 (通常稱爲z軸）的某一電場分量或某一磁場分量。 -22- (19) (19)200419065 空穴或波導內部的實際場分佈爲其內模式的疊加。模 式的每一個可用一或多個下標來辨識（例如TE! G )。下 標在常態下明定於X及y方向含有多少個於引導波長 (guide wavelength )的「半波（half wave )」。熟習此 項技術者可瞭解引導波長可與自由空間波長（free space wavelength)不同，因爲輻射藉著以某一角度從波導的內 壁反射而在波導內部傳播。在某些情況中，第三個下標可 被加入來定義在沿著z軸的駐波圖型中的半波的數目。 對於一給定的輻射頻率，波導的尺寸可被選擇成爲小 至足以使得其可支持單一傳播模式。在此情況中，系統被 稱爲單一模式系統（亦即單一模式施加器）。TE】〇模式通 常在矩形單一模式波導中佔優勢。 隨著波導（或波導連接的空穴）的尺寸的增加，波導 或施加器有時可支持額外的較高級（llighe;r order )的模 式而形成多模式系統。當許多模式可同時被支持時，系統 通常被稱爲局度模式化（highly moded)。 一簡單的單一模式系統具有包含至少一極大値及/或 極小値的場分佈。極大値的數値大半取決於供應至系統的 車虽射量。如此，單一模式系統的場分佈有強烈的變化且不 均勻。 不像單一模式空穴，多模式空穴可同時支持數個傳播 模式’其中該數個傳播模式在疊加時導致一複雜的場分佈 圖型。在此圖型中，場傾向於在空間上塗污（smear )， 並且場分佈因而通常在空穴內不顯示相同類型的強大極小 -23- (20) (20)200419065 及極大場値。另外，如以下更完全地說明的，模式混合器 可被用來 「攪拌 （stir )」或 「重新分佈 (redistribute )」模式（例如藉著輻射反射器的機械移 動）。此重新分佈如所想要地在空穴內提供較均勻的時間 平均的場分佈。 與本發明相合的多模式空穴可支持至少二模式，並且 可支持兩個以上的許多模式。每一模式具有一極大電場向 量。雖然可能有二或二個以上的模式，但是一模式可能佔 優勢且具有比其他模式大的極大電場向量數値。此處所使 用的多模式空穴可爲其內第一與第二模式數値之間的比小 於大約1 : 1 0或小於大約1 : 5或甚至是小於大約1 : 2的 任何空穴。熟習此項技術者可瞭解比越小，模式之間分佈 的電場能量越多，並且因此空穴中分佈的輻射能量越多。 電漿在處理空穴內的分佈可能強烈取決於所施加的輻 射的分佈。例如，在純單一模式系統中，電場可能只有在 單一位置處爲極大値。因此，強大電漿可能只形成在該單 一位置處。在許多應用中，此種強烈局部化的電漿可能不 想要地導致不均勻的電漿處理或加熱（亦即局部化的過熱 及加熱不足）。 不論是單一或多模式空穴與本發明相合地被使用，熟 習此項技術者可瞭解供電漿形成於內部的空穴可被完全封 閉或部份打開。例如，在某些應用中，例如在電漿輔助爐 中’空穴可被整個關閉。參見例如藉著參考整個結合於此 的共同擁有的目前申請中的美國專利申請案第I 〇/—，_號 -24- (21) (21)200419065 (代理人編號桌1 8 3 7 · 0 0 2 〇號）。但是，在其他應用中， 可能想要使氣體流動通過空穴，因此空穴必須被打開至某 一程度。以此方式’流動氣體的流量，類型，及壓力可隨 時間改變。此可能是想要的，因爲某些具有較低離子化電 位的氣體例如氬較易於點燃，但是可能具有其他在隨後的 電漿處理期間不想要有的性質。 模式混合 對於許多應用而言，想要有含有均勻的電漿的空穴。 但是’因爲微波輸射可能具有相當長的波長（例如數十公 分）’所以獲得均勻的分佈可能很難達成。結果，與本發 明的一方面相合地，在一多模式空穴中的輻射模式可於一 時間週期中被混合或重新分佈。因爲空穴內的場分佈必須 滿足由空穴的內表面所設定的所有邊界條件，所以場分佈 可藉著改變該內表面的任何部份的位置而被改變。 在與本發明相合的一實施例中，一可移動反射表面可 位在輻射空穴的內部。反射表面的形狀及運動應在結合時 在運動期間改變空穴的內表面。例如，一「L」形金屬物 體（亦即「丨旲式混合器（m 〇 d e - m i X e r )」）在繞任何軸線 旋轉時會改變空穴中反射表面的位置或方向，並且因此改 '變其內的輻射分佈◦任何其他不對稱形狀的物體也可被使 用（在旋轉時），但是對稱形狀的物體也可作用，只要相 對運動（例如例如旋轉，平移，或二者的結合）造成反射 表面的位置或方向的某一改變。在一實施例中，模式混合 -25- (22) (22)200419065 器可爲一圓筒，而其繞並非圓筒的縱向軸線的軸線旋轉。 多模式空穴的每一模式可能具有至少一極大電場向 量’但是這些向量的每一個可能會橫越空穴的內部尺寸週 期性地發生。常態下，假設輻射的頻率不改變，則這些極 大値固定。但是，藉著移動模式混合器以使得其與輻射相 互作用，則可能移動極大値的位置。例如，模式混合器 3 8可被用來將空穴1 2內的場分佈最佳化成爲使得電漿點 燃條件及/或電漿維持條件被最佳化。如此，一旦電漿被 激發，則模式混合器的位置可被改變來移動極大値的位置 以有均勻的時間平均的電漿處理過程（例如加熱）。 如此，與本發明相合地，模式混合可能在電漿點燃期 間很有用。例如，當導電纖維被使用成爲電漿觸媒時，已 知纖維的方向可能強烈地影響電漿點燃的最低條件。例 如，已曾報導當此種纖維被定向於相對於電場大於6 0度 的角度時，觸媒對上述條件的改進或放鬆作用極小。但 是，藉著在空穴中或靠近空穴移動一反射表面，電場分佈 可被大幅改變。 模式混合也可藉著使輻射經由例如被安裝在施加器容 室內部的一旋轉波導接頭入射至施加器容室內而達成。旋 轉接頭可被機械式地移動（例如旋轉）來將輻射於不同方 向有效地入射於輻射容室中。結果，一改變場圖型可被產 生在施加器容室的內部。 模式混合也可藉著使輻射經由一撓性波導入射至輻射 容室中而達成。在一實施例中，波導可被安裝在容室內 -26- (23) (23)200419065 部。在另一實施例中，波導可延伸至容室內。撓性波導的 端部部份的位置可以任何合適的方式連續地或週期性地移 動（例如彎曲）來將輻射（例如微波輻射）於不同方向及 /或位置入射於容室內。此移動也可導致模式混合，且就 時間平均的基礎而言方便較均勻的電獎處理（例如加 熱）。或者，此移動可被用來將用於點燃或其他電漿輔助 處理過程的電漿的位置最佳化。 如果撓性波導爲矩形，則波導的開口端部的簡單扭轉 會旋轉施加器容室內部的輻射中的電場及磁場向量的方 向。然後，波導的週期性扭轉可導致模式混合以及旋轉電 場，此可被用來輔助電漿的點燃，調變，或維持。 如此，即使是觸媒的初始方向垂直於電場，電場向量 的重新定向也可將無效的方向改變爲較有效的方向。熟習 此項技術者可瞭解模式混合可爲連續性，週期性，或預先 被程式規劃。 除電漿點燃外，模式混合在隨後的電漿處理期間對於 減少或產生（例如調諧）容室中的「熱點（1101 sP〇t)」 也很有用。當微波空穴只支持小數目（例如小於5 )的模 式時，一或多個局部化電場極大値可導致「熱點」（例如 在空穴1 2內）。在一實施例中，這些熱點可形成爲與一 或多個分開但是同時的電漿點燃或處理事件重合。如此’ 電漿觸媒可位在這些點燃或隨後處理的位置的一或多個 處。 *27- (24) (24)200419065 多位置點燃 電漿可使用在不同位置處的多個電漿觸媒來點燃。在 一實施例中，多個纖維可被用來在空穴內的不同點處點燃 電漿。此種多點點燃在想要有均勻的電漿點燃時特別有 利。例如，當電漿於高頻率（例如數十赫及更高）被調變 或在相當大的體積中被點燃或在此二種情況中時，電漿的 均勻即時觸發及重新觸發可被增進。或者，當電漿觸媒在 多點處被使用時，其可被用來藉著將觸媒選擇性地引至電 漿容室內的不同位置處而在該不同位置處依序地點燃電 漿。以此方式，如果想要，可在空穴內可控制地形成電漿 點燃梯度。 並且，在多模式空穴中，觸媒於空穴中多個位置的隨 機分佈增加纖維的至少之一或與本發明相合的任何其他被 動電漿觸媒與電場線被最佳地定向的可能性。甚至是在觸 媒未被最佳地定向（未大致上與電場線對準）的情況中， 點燃條件仍然被增進。 另外，因爲觸媒粉末可懸浮在氣體中，所以相信每一 粉末粒子可具有被放置在空穴內的不同實體位置處的效 應，因而增進空穴內的點燃均勻度。 雙空穴電漿點燃/維持 雙空穴配置可與本發明相合地被用來點燃及維持電 漿。在一實施例中，系統包含至少第一點燃空穴及與第一 點燃空穴流體連通的第二點燃空穴。爲點燃電漿，第一點 -28> (25) (25)200419065 燃空穴中的氣體可選擇性地在有電漿觸媒之下承受具有小 於大約3 3 3 GHz的頻率的電磁輻射。以此方式，第一與第 二空穴的接近程度可容許形成在第一空穴中的電漿在第二 空穴中點燃電漿，其可用額外的電磁輻射來維持。 在本發明的一實施例中，第一空穴可非常小且主要或 完全被設計來用於電漿的點燃。以此方式，可能只需非常 少的微波能量來點燃電漿，因而容許較容易的點燃，特別 是在電漿觸媒與本發明相合地被使用時。 在一實施例中，第一空穴可爲單一模式空穴，而第二 空穴爲多模式空穴。當第一點燃空穴只支持單一模式時， 電場分佈可在空穴內強烈改變，形成一或多個精確定位的 電場極大値。此種極大値在常態下爲電漿點燃的第一位 置，使其成爲放置電漿觸媒的理想位置點。但是，可瞭解 當使用電漿觸媒時，其不須被放置於電場極大値處，並且 在許多情況中，不須被定向於任何特別方向。 引擎排氣處理 圖1 0顯示與本發明相合的說明性引擎排氣處理系統 3 0 0的簡化示意圖。一般而言，引擎排氣處理系統可包含 一或多個導管。並且，在圖1 0所示的實施例中，系統 3〇〇包含導管302，304，及306。在操作期間，導管中的 一個或多個可提供一電漿處理區域，其中電漿可形成及用 來處理引擎排氣。與本發明相合的導管可爲形成來將排氣 從入口部份運送至出口部份的任何槽道，導件，或通道。 -29- (26) 200419065 導管3 02，3 04，及3 0 6的每一個分別包含至 口部份3 1 2，3 1 4，及3 1 6及至少一出口部份3 2 2， 及3 2 6。入口部份的每一個可形成爲直接或間接連 擎機組（engine block )且從一或多個燃燒 (region )，燃燒區（zone )，或燃燒容室接收： 氣。導管的數目可相應於例如引擎中活塞的數目。 施例中，單一導管可用於單一燃燒區域。或者，單 可用於多個燃燒區域。在另一實施例中，多個導管 單一燃燒區域。 引擎機組可爲與任何固定或機動系統一起使用 燃燒引擎，包括例如二行程引擎，四行程引擎，或 擎。機動系統的例子包含運載工具，諸如汽車，公 車，飛機，火車，機車，牽引車，機動設備，或任 燃燒引擎的可移動裝置。導管3 02，3 04，及306 個也可分別包含至少一中間部份3 3 2，3 3 4，及3 3 6 將氣體從入口部份 3 1 2，3 1 4，及3 1 6運送至出. 322 ， 324 ，及 326 ° 導管302，304，及306的每一個可另外包含 成爲靠近各別入口部份3 1 2，3 1 4，及3 1 6的用來 氣的至少一電漿空穴。在使用於排氣處理系統的. 時，電漿處理空穴可爲電漿可在選擇性地有輻射之 於內部的任何空穴或區域。如此，電漿處理空穴可 的中間部份相同或不同，並且其可與導管成整體或 分開。另外，取決於排氣處理系統的特別設計限制 少一入 3 24， 接於引 !區域 引擎排 在一實 一導管 可用於 的任何 柴油引 車，卡 何包含 的每一 ，用來 口部份 被定位 處理排 上下文 下形成 與導管 與導管 ，電漿 -30- (27) 200419065 處理空穴可爲單一模式空穴或多模式空穴。另外 理空穴可具有任何方便的長度及任何方便的橫截 多個空氣入口通口（未顯示）也可被設置於入口 靠近入口部份被設置，用來進給空氣至系統內以 完全的燃燒。類似地，如果想要，空氣入口通口 置於導管的出口部份處或靠近出口部份被設置， 爲復燃器（after-burner)。 排氣處理系統3 00也可包含用來供應輻射至 的電磁輻射源3 4 0，其形成爲將輻射引至電漿空 3 4 4 ’及3 4 6中的一個或多個內。如前所述，輻 小於大約3 3 3 GHz的任何頻率，但是具有在此範 的頻率的輻射例如微波輻射及射頻輻射已曾被使 氣壓力點燃電漿。 在圖1 0所示的實施例中，輻射源3 4 0可經 3 4 8使用同軸纜線3 5 2，3 5 4，及3 5 6連接於空 344，及 346。由於可與本發明相合地達成的高 氣體處理溫度，熱絕緣體（未顯示）可分別， 352，354，及 3 5 6 與導管 302，304，及 3 06 之 纜線以使其不會過熱。 多工器3 4 8可被用來將由輻射源3 40產生的 性地引至空穴 342，3 44，及 346的任何之一內 施例中，輻射可依序被引至空穴內，特別是在空 氣時。以此方式，單一低功率輻射源（例如輻射 可由多個電漿處理空穴共用。與本發明相合的依 ，電漿處 面。一或 邰份處或 容許有較 也可被設 以作用成 各別空穴 穴 3 42， 射可具有 圍的上端 用來於大 由多工器 穴 3 42， 電漿輔助 立在纜線 間來保護 輻射選擇 〇在一實 穴包含排 源 3 40 ) 序多工可 -31 - (28) (28)200419065 與由與例如引擎燃燒或燃料噴射定時順序相關聯的電路所 產生的定時訊號同步。在另一實施例中，輻射源3 4 〇可將 輻射同時引至所有的電漿空穴內，但是此種同時的方法可 能並非同樣地有效率。 在另一實施例中，電磁輻射源3 4〇可形成爲將輻射經 由一或多個波導（未顯示）引至電漿空穴342，344，及 3 4 ό中的一個或多個內。波導的形狀（例如圓柱形，矩 形’同軸狀，橢圓形等）可被用來選擇在各別空穴內的一 或多個輻射操作模式（例如Τ Ε Μ，Τ Ε，及/或Τ Μ )。 圖1 1顯示另一電漿輔助排氣處理系統4 0 0，其中多 個輻射源 4 1 0，4 1 5，及 4 2 0可直接連接於導管 4 0 2， 4 04，及406的每一個，因而不須有同軸纜線或波導。如 圖 11所示，輻射源410，415，及420的每一個可由可被 同步化於引擎機組的點火順序的中央控制器42 5控制（例 如觸發）。 圖1 2顯示與本發明相合的另一說明性實施例的電漿 輔助排氣處理系統4 5 0，其中輻射源4 5 5經由輻射透射障 壁46 5供應輻射至導管46 0。在此實施例中，排氣可經由 排氣歧管的分支470被供應至導管460。或者，排氣可在 無分支4 7 0下直接被供應通過導管4 6 0。在任一情況中， 輻射可經由同軸纜線4 7 5及波導4 8 0的至少之一被傳送至 導管460 。 在圖1 2所示的實施例中，波導4 8 0可包含導電性 (例如金屬）短路板。爲將輻射耦合最佳化，同軸纜線 -32- (29) (29)200419065 4 7 5的連接器4 90可形成爲在離開短路板4 8 5至少大約λ Μ的距離處傳送輻射，其中λ爲輻射（例如微波或射頻輻 射）的波長。一旦輻射被引至波導4 8 0內，輻射就可經由 輻射透射障壁465傳播至導管460內，其中障壁465可由 陶瓷或石英或對於輻射而言透明的任何其他材料製成。 回到圖10，電漿空穴342，344，及346可與本發明 相合地分別位在入口部份3 1 2，3 1 4，及3 1 6處或靠近入 口部份3 1 2，3 1 4，及3 1 6。藉著使空穴的位置接近入口部 份，可使進入空穴的排氣的溫度不會大幅下降。因爲排氣 可於相當高的溫度進入電漿空穴，所以從氣體引發電漿所 需的能量大小可相當小。如此，與本發明的一實施例相合 地’一或多個電漿空穴可在較靠近入口部份而較遠離出口 部份的任何位置處沿著導管的中間部份被定位。 如圖1 〇及1 1所示，與本發明相合的排氣處理系統可 包含多個導管。在這些實施例中，導管的每一個可具有不 同的入口部份。並且，出口部份可被進給至一共同導管或 另一出口部份內。雖然一分開的電漿可被用來在導管的每 一個中分開地處理排氣，如圖1 0及1 1所示，但是單一電 漿可被用來在由所有的導管提供的排氣結合之後處理由所 有導管提供的排氣（未顯示）。 與本發明的一方面相合地，與本發明相合的任何電漿 輔助排氣處理系統可包含一電漿觸媒。如以上詳細敘述 的，觸媒可爲被動或主動。在一實施例中，電漿觸媒可位 在一卡匣中。此卡匣可爲可移動式，可更換式，或可丢棄 -33 - (30) 200419065 式。卡匣也可爲可重新裝載式及可再使用式。例如 12所示，卡匣495可包含可被插入導管460及從導 移去的觸媒支撐結構。在此實施例中，卡匣4 9 5可 不再有效時可被更換的可消耗式電漿觸媒（例如碳 輻射源等）。 導管4 6 0也可包含可決定電漿觸媒是否有效的 視器（未顯示）。電漿觸媒會在例如電漿在有排氣 的輻射量之下被快速點燃時被視爲有效。舉例而言 一氧化碳感測器可被用來監視在導管的出口部份處 的成分。如果排氣成分被判定爲不可接受，則訊號 生及用來告知例如爲馬達運載工具操作者的使用者 維修。 如此，與本發明相合的被動及主動電漿觸媒可 在減小的輻射功率大小之下於大氣壓力點燃，調_ 或維持排氣電漿。一般而言，使用此種觸媒的方法 著使引擎排氣在至少一空穴中在有電漿觸媒之下承 小於大約3 3 3 GHz的頻率的電磁輻射而從引擎排氣 少一電漿。 使用與本發明相合的電漿觸媒的一有利點爲可 成有效操作溫度的能力。亦即，可在從電漿形成的 始測量小於大約五秒或甚至是小於大約一秒的時間 達成具有充分高的操作溫度的電漿。當然，確實的 取決於想要的操作溫度，氣體流量，電磁輻射功率 如，大於大約攝氏1 0 0 〇度或大於大約攝氏2 5 0 0度 ，如圖 管460 包含在 纖維， 氣監 及充分 ，氧或 的排氣 可被產 必須要 被用來 ，及/ 包含藉 受具有 形成至 快速達 時刻開 週期中 時間量 等。例 的操作 -34 - (31) (31)200419065 溫度可在不使用真空設備下非常快速地獲得。另一有利點 是在於電漿可使用電漿觸媒來重新觸發的速率及容易度。 此在使用例如如圖〗〇所示的輻射的依序多工時可能特別 有用。 在與本發明相合的一實施例中，導管本身（整體或部 份）可作用成爲電漿空穴。如此，引擎排氣處理系統可包 含至少一導管，並且這些導管的至少之一可包含形成爲連 接於引擎機組且接收引擎排氣的入口部份，用來放射排氣 的出口部份，及用來將排氣從入口部份運送至出口部份且 內部尺寸形成爲支持用來從排氣形成電漿的至少一電磁輻 射模式的中間部份。此系統也可包含用來供應電磁輻射至 中間部份的一來源，其中輻射可具有小於大約3 3 3 G Η Z的 頻率。 在一實施例中，電漿空穴或導管的至少一部份具有同 軸形式。如此，空穴可形成在內管與外管之間，但是也可 爲其他的形狀及組態。可瞭解管件可爲導電性（例如金 屬）或絕緣性（例如陶瓷）。當使用同軸組態時，電磁輻 射可用例如波導或同軸纜線提供至電漿空穴內。在同軸纜 線的情況中，輻射可藉著軸向附著纜線而被提供。如果同 軸纜線的內部尺寸不同於同軸導管的內部尺寸，則可使用 推拔狀連接器來使內部表面大致齊平，以有助於防止輻射 的反射。 系統也可包含用來供應電磁輻射至中間部份的來源， 其中輻射可具有小於大約333GHz的頻率。 -35- (32) (32)200419065 如此’導管的內部尺寸可形成爲作用成爲用於輻射的 最佳化波導，且因而用來與本發明相合地點燃，調變，或 維持排氣電漿。 如上所述，包含燃燒引擎的任何類型的機動運載工具 均可與和本發明相合的引擎排氣處理系統一起使用。例 如，機動運載工具或系統可爲汽車，公車，卡車，飛機， 火車’機車，牽引車，機動設備，或由燃燒引擎提供動力 的任何機動裝置。如此，如圖1 3所示，在此情況中爲汽 車5 0 0的機動運載工具可至少包含某種底盤5 0 5，燃燒引 擎5 1 0，連接於引擎5 1 0以用來從引擎5 1 0抽空燃燒氣體 的導管5 1 5，及與本發明相合的排氣處理系統520。除其 他者外，排氣處理系統5 20還可包含用來將輻射引至導管 內的電磁輻射源5 2 5。系統5 2 0也可包含與本發明相合的 用來催化電漿的電漿觸媒（圖1 3中未顯示）。 在以上所述的實施例中，爲使揭示有效率，各種不同 的特徵被集中在單一實施例中。此種揭示方法不應被解讀 成爲反映申請專利範圍請求項所載發明必須有比明確地在 每一請求項中所記載者更多的特徵的意圖。相反地，如附 隨的申請專利範圍所反映的，各發明方面在於少於先前所 揭示的單一實施例的所有特徵。如此，附隨的申請專利範 圍被結合在此實施例的詳細敘述中，而每一請求項本身成 爲本發明的一分開的較佳實施例。 【圖式簡單說明】 -36- (33) (33)200419065 圖1顯示與本發明相合的說明性電漿系統的示意圖。 圖1 A顯示與本發明相合的用來將粉末電漿觸媒加入 電漿空穴以用來在空穴中點燃，調變，或維持電漿的電漿 系統的系統的一部份的說明性實施例。 圖2顯示與本發明相合的說明性電漿觸媒纖維，其具 有具有沿著其長度的濃度梯度的至少一組份。 圖3顯示與本發明相合的說明性電漿觸媒纖維，其具 有比率沿著其長度改變的多個組份。 圖4顯示與本發明相合的另一說明性電漿觸媒纖維， 其包含核心底層及塗覆層。 圖5顯示沿圖4的線5 - 5所取的與本發明相合的圖4 的電漿觸媒纖維的剖面圖。 圖6顯示與本發明相合的包含延伸通過點燃通口的伸 長狀電漿觸媒的電漿系統的另一部份的說明性實施例。 圖7顯示與本發明相合的可被用在圖6的系統中的伸 長狀電漿觸媒的說明性實施例。 圖8顯示與本發明相合的可被用在圖6的系統中的伸 長狀電漿觸媒的另一說明性實施例。 圖9顯示與本發明相合的用來將輻射引至輻射容室內 的電漿系統的一部份的說明性實施例。 圖1 〇顯示與本發明相合的說明性引擎排氣處理系統 的簡化示意圖。 圖1 1顯示與本發明相合的說明性引擎排氣處理系統 的另一簡化不意圖。 -37- (34) (34)200419065 圖1 2顯示與本發明相合的說明性引擎排氣處理系統 的另一簡化示意圖。 圖1 3顯示包含與本發明相合的排氣處理系統的說明 性機動運載工具（在此情況中爲汽車）的簡化示意圖。 【符號說明】 - 10 電漿系統 . 12 空穴，容器 _ 14 輻射容室（施加器） 20 管線 22 控制閥 2 4 氣體源 26 輻射源 28 電源 30 波導 3 2循環器 Φ 34 調諧器 胃 36 馬達 38 模式混合器 40 窗□ 42 溫度感測器 44 控制器 5 2 輻射源 5 5 輻射空穴 -38- (35) (35)200419065 60 電漿空穴 6 5 粉末源 70 觸媒粉末 7 5 氣流 1 0 0觸媒 10 5 區段 110區段 1 2 0觸媒 1 2 5區段 13 0區段 1 4 0纖維 1 4 5底層 15 0塗覆層 1 6 0輻射容室 1 6 5電漿空穴 1 7 0電漿觸媒 1 7 5點燃通口 1 8 0導電遠端部份 1 8 5不導電部份 190導電片段 1 9 5不導電片段 2 0 0輻射源 2 0 5輻射容室 2 1 0電漿空穴 -39- (36) (36)200419065 2 1 5 通□ 2 1 6 通□ 2 2 0來源 2 2 5離子化粒子 3 00引擎排氣處理系統 3 02導管 3 04導管 3 06導管 3 1 2入口部份 3 1 4入口部份 3 1 6入口部份 3 2 2出口部份 3 24出口部份 3 2 6出口部份 3 3 2中間部份 3 3 4中間部份 3 3 6中間部份 3 4 0電磁輻射源 3 4 2電漿空穴 3 4 4電漿空穴 3 4 6電漿空穴 3 4 8多工器 3 5 2纜線 3 5 4纜線 -40- (37) (37)200419065 3 5 6纜線 4 0 0電漿輔助排氣處理系統 4 02導管 4 04導管 4 0 6導管 4 1 0輻射源 4 1 5輻射源 4 2 0輻射源 4 2 5中央控制器 4 5 0電漿輔助排氣處理系統 4 5 5輻射源 460導管 4 6 5輻射透射障壁 4 70分支 4 7 5纜線 4 8 0波導 4 8 5短路板 4 9 0連接器 4 9 5卡匣 5 0 0汽車 5 0 5底盤 510燃燒引擎 515導管 5 2 0排氣處理系統 -41 - (38)200419065 5 2 5電磁輻射源
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