TWI313147B - - Google Patents

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1313147 A7 五、發明說明（/ ) 本發明係關於一種喷射式微波電漿產生器，尤指一種 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 變化時，仍可產生並維持一穩定的電敷之嘴射式電毅產生 器。 電漿（PlaSma)是指一種具相等濃度的正負電荷介 質，或是-種由準電中性（Quasineutral)帶電氣體與中 性粒子所構成之集合體。一般電衆產生的方式，是將所需 之氣體導入一容器内，於一固定氣麼下，以直流電源（D C )、射頻（Radio Frequency )或微波（Micr〇wave)等能 量來源’利用電容式（eapaeitive )、電感式（induct 或粒子與波交互作用的方式使氣體崩潰（Breakd嶋）游離， 如此即可產生電漿。 ;線- 其t喷射式電漿（Piasma Je1;)，是將電漿能量聚集在 -小的體積範圍内’以使電漿產生更高反應的能量，此種 S史什或稱為火炬電漿（plasma Tr〇ch)，喷射式電漿可應用 在於半導體工業所產生的全氟化物（pFC，perflu〇rinated compounds，例如：CF4，LF6，NF3 )廢氣之處理。而以 Μ波噴射式電漿（Microwave piasma jet )運用於廢氣處 理時’由於微波頻率為2. 45GHz，其所產生之電漿具有較 尚分解氣體的能力，故比其他方式所產生之電漿能得到較 佳之處理效果。 按’德國專利DE 195 11 915 A1號之微波電漿產生器 主要係利用微波將氣體激發，以達到產生電漿之功效。此 一習用微波電漿產生器主要係包括有一可傳送微波能量之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs)A4規格（21〇 x 297公釐） A7 1313147 I— --—-—________ 五、發明說明（) 導波管，及一連接於該導波管之金屬圓形管，於此金屬圓 形管内設有一長條形的金屬圓形喷嘴，該金屬圓形喷嘴的 尖端即電漿的開始源點，亦為直徑擴大之金屬管之始點， 此直徑擴大之金屬管之長度必須涵蓋整個電漿火炬，而此 直控擴大之金屬管的用途，即是創造一使得微波易於傳播 的條件，因而可產生一穩定的電漿。 工作氣體係經由金屬圓形喷嘴，導引至金屬圓形喷嘴 的尖端，於此喷嘴尖端之微波電場強度亦最高，因而可產 生一穩定之電漿，但是當工作壓力劇烈變動時，此一習用 微波電漿產生器的設計，無法得到一穩定的電漿，其需經 常調整導波管與金屬圓形管，來調節穩定微波以解決電漿 的穩定度，實有改善的空間與必要性。 本新發明之基礎在於一新的認知：先前假設於電漿内 之電子有如金屬導體般，是不完全正確的，電漿的電性及 特性會文到工作壓力及使用氣體之種類而改變。由實驗得 知，若要得到一穩定之電漿，尚需於電漿產生處，得到一 穩定流動的氣流，此條件於產生電漿的瞬間尤其重要。 I 為此本發明之主要目的在於：提供一種嘴射式微波 電漿產生器，其包括有一方形導波管，一與方形導波管呈 垂直連通之圓形導管，一設置於圓形導管中的内軸，一連 通於圓形導管之電漿容置管，一非導體之中空管及一設置 於電漿容置管内部可導電之螺旋管，其中内軸之頂端係位 於電名令置官之起始點，圓形導管所形成之腔體則被中空 官所分隔，並與方形導波管隔離，藉由電漿容置管、螺旋 本纸張尺度適用中國國家標準（ι::Ν5〉Αϋ (21() x 297公楚-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本 訂： .線. 五、發明說明（ :::=同形成一傳播系統的設計，可對應於工作壓 一系〜、、變動，以及傳播系統内之參數變化，產生並維持 :定之電漿’達到解決微波於傳播、匹配以及 等方面問題之功效者。 只見 特徵 為使貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構 及其他目的’彡附以圖式詳細說明如后： (—)·圖式部份： 第圖.係本發明較佳實施例之平面示意圖。 第二圖：係本發明另一較佳實施例之平面示意圖。 (—)圖號部份： (2 )活塞 (4)電漿容置管 (6 )活塞 (8)中空管 (1 0)内軸 (1 2)螺旋管 (1)方形導波管 (3，3，）圓形導管 (5 )電漿 (7)氣體輸入管 (9 )墊圈 (1 1 )頂端 (1 3)中空管 a =螺旋管之螺旋圈間距 D1=圓形導管之直徑 D 2 =電漿容置管之直徑 D 3 =螺旋管之螺旋内徑 本發明主要係提供一種喷射式微波電聚產生器，請配 合參看第-圖所示，本發明之喷射式微波電漿產生器主要 係由-方形導波管（1)、_圓形導管（3，3 、一 1313147 中空管（8)及 A7 五、發明說明（Φ) 電衆容置管（4)、一内軸（1〇) 一螺旋管（1 2)組合所構成。 ΓΡίίΙ方Γ導波S (1)之一端係連接於微波產生器 (:=，以作為傳送由所產生的微波能量，於方形 =⑴的另-端内部設有一活塞（2)以 波能量之匹配； 圓形導官（3, 3’）係以金屬材質製成，並與方形 導波管（1 )垂直相接並呈連通，該位於方形導波管 (1 )側之圓形導管（3 )管段末端係與電漿容置管 (4)相連接，而位於方形導波管（1)的另-側之圓形 導管（3，）管段於末端係㈣有—絲（6)以供調節微波 與《的匹配值’於圓形導管（3，）近方形導波管（工）處 設有兩氣體輸入管⑺，以供工作氣體流入； 中空管（8)係為非導體，此一非導體之中空管 (8)之材質可為石英或陶瓷，該中空管（8)係設置於 圓形導管（3，3，）内部與方形導波管⑴相接處， 並藉由墊圈（9)將中空管（8)管壁與圓形導管（3， 3 )及方形導波管（1)之管壁隔離，如此當工作氣體 流入時，不會流至方形導波管（1 )内； 内軸（1 0)為金屬導體’其係軸向設置於圓形導管 (3，3 )内部，該内軸（1 〇 ) 一端之頂端（1 1 )係 位於電漿容置管（4 )之起始點，其另端係至少延伸至方 形導波管（1 )與圓形導管（3 ’ 3，）相接處，而與圓形 導管（3，3，）形成一同軸電纜之形式’且該内軸（工 本紙張尺度適用中關冢標準（CNS)A格⑵G x 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： --線· 1313147

五、發明說明（ 0)之頂端（i i)最好為尖錐狀； 螺旋管（1 2)係可導電，該螺 於電喂容罟其…u 官（1 2 )係設置 於===產生之電漿…包圍限制 具有:同與圓形導管(3)係不相連而 圖觀之1 2·_ζ之微波頻率為例圓形導 B 之直桎D 1大約為5〇_ :電漿容置 之直徑D2大約為85咖，而其長度則最少為電激 j 生範圍之長度；螺旋管（iu之D3 55_，螺旋管（12)之管徑大約為6_，而螺旋管、、、: 2 )各螺旋圈間距a則大約為2〇mm。 在上述„又„十下’於作用時微波係經過方形導波管 (1 )導入圓形導管（3 )中，並經由圓形導管（3 )與 内轴（1 0 )所形成的-同軸電缓系統，而到達電裝容/置 管（4)之起始點，亦即内軸（1 〇)之頂端（丄工）， 同時，工作氣體之氣流也會經由氣體輸入管（7)，穩定 流經圓形導管（3，3,）而到達内幸“ 1〇)之尖：狀 (1 1 )的頂端，將位於内軸（2 〇)之尖錐狀（丄工） 的頂端之微波電場強度增高，則於電漿容置管（4 )之内 部會產生電漿（5)，且電漿（5)係包圍限制於螺旋管 (1 2)之螺旋範圍中。 由此，電毅（5 )、電羅容置管（4)以及本發明戶# 特有的螺旋管（1 2)共同構成一特殊之傳播系統，此系 統特別適合解決微波於傳播、匹配以及傳播頻寬等方面問 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公Μ ) <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 -I線· -n H , A7 B7 ^13147 五、發明說明（么） 題，於此傳播系統内，螺旋管（12)與電漿容置管 (4)共同形成一同軸電緵之外軸，所產生之電漿（5 ) 則有如内軸，藉由調整活塞（6 )之位置可達成對此微波 傳播系統之匹配，故對應於工作壓力之劇烈變動，仍可產 生並維持一穩定之電漿。 根據實驗結果，為了使得微波傳播的頻寬增加，本發 明之螺旋管（1 2)亦可為由多個單一之金屬環所組成， 在不影響其效應下，螺旋管（1 2)的圈數及其各圈間之 距離，可自由地調整。 為了得到較佳之結果，本發明之螺旋管（1 2 )將充 滿整個電漿容置管（4)，而螺旋管（12)的各螺旋圈 間距a，最小可相當於該螺旋管（1 2 )之管徑。於長時 間使用時，最好能將螺旋管（1 2 )加以冷卻，因此最好 使用管狀材料。 請參看第二圖所示，其係為本發明另一較佳實施例之 平面示意圖，其大致結構係如上述之結構，惟中空管（工 3 )係沿圓形導管（3， ，3)朝電漿容置管（4 )延 伸，並貫通過螺旋管（i 2 )所形成之螺旋段中央，該中 空管（1 3 )之材質為非導體之石英或陶瓷，而螺旋管 』1 2)之兩端係穿出電漿容置管（4)管壁，且該螺旋 管（1 2)係可被冷卻，該中空f (工3 )係通過本發明 喷射式微波«產生器之„ (5)部份，或者可延伸通 過整個喷射式微波電t產生器，對於使用對環保有宝之氣 體、或是經過電躁（5)處理後，產生有害之物質的製 1313147 五、發明說明（ 明設計做適度的㈣有效處理廢氣，而 的需求）可加以冷卻的設計，可適用於長時間工作 综上料，本發明確可朗如前揭所料進 漿產生器之功效，上述係為本發明較佳實施： . ' ❽非用錄制本發明之申請㈣，且本發明 確已具備前述能增進既有習作的功效之優點，當 έ· 專利申請之要件，爰依法具文提出申請。 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮）

Claims (1)

1313| J—4.7 π 以 η 沭r ’ g 六、申請專利範圍 1 ·一種喷射式微波電漿產生器，其包括有： (請先間讀背面之注意事項再塡寫本頁) 一方形導波管，其係作為傳送由微波產生器所產生的 微波能量； 一與方形導波管垂直相接並呈連通之圓形導管，該圓 形導官為金屬材質， 一活塞，係設於該方形導波管的另一側之圓形導管管 段的末端，以供調節微波與電漿的匹配值； 一電漿容置管，該電漿容置管為金屬材質且其直徑大 於圓形導管，電漿容置管並與圓形導管之一端相連通，且 該電漿容置管之長度係足以涵蓋整個電漿之部份； 一非導體之中空管，該中空管係設置於圓形導管與方 形導波管相接處，並藉由墊圈將中空管管壁與圓形導管及 方形導波管之管壁隔離； 一軸向設置於圓形導管内部之内轴，該内軸一端之頂 端係位於電漿容置管之起始點，其另端係至少延伸至方形 導波管與圓形導管相接處，而與圓形導管形成一同軸電纜 之形式；以及 一可導電之螺旋管，其係設置於電漿容置管内部； 如此電漿會產生於螺旋管所構成之螺旋範圍内，而電 漿、電漿容置管以及螺旋管係共同形成一傳播系統，螺旋 管與電漿容置管構成一同軸電纜之外軸，而所產生之電漿 則有如内轴，於此傳播系統内，可對應於工作壓力之劇烈 變動，以及傳播系統内之參數變化，產生並維持一穩定之 電漿，以達到解決微波於傳播、調節以及傳播頻寬等方面 ___ 11 ___ _ —___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 1313147

申請專利範圍 12 之問題。 2 .如申請專利範圍笫 生器，JL 、了 β 1員所述之喷射式微波電漿產 間。 电水奋置管所形成之腔體内部空 3 ·如申請專利範圍第 將產^ ^ ^固弟1或2項所述之喷射式微波電 采屋生斋，其中可墓丄田 、 電之螺旋管與圓形導管兩者不相連 接。 σα如巾明專利&圍第1或2項所述之喷射式微波電 ’生器其中可導電之螺旋管具有可讓冷媒通過的出入 D 〇 。5 .如申清專利範圍第3項所述之噴射式微波電漿產 生器’其中可導電之螺旋管具有可讓冷媒通過的出入口。 6 ·如申請專利範圍第1或2項所述之喷射式微波電 聚產生|§ ’其中圓形導管具有將工作氣體穩定導入之氣體 輸入管。 7 ·如申請專利範圍第3項所述之噴射式微波電漿產 生器’其中圓形導管具有將工作氣體穩定導入之氣體輪入 管。 8 ·如申請專利範圍第4項所述之噴射式微波電漿產 生器，其中圓形導管具有將工作氣體穩定導入之氣體輸入 管0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) #. 訂..