УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ЕМКОСТНОГО ГАЗОВОГО РАЗРЯДА Российский патент 2002 года по МПК H05H1/30 

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано для получения высокочастотного емкостного газового разряда (ВЧЕ-разряда) для различных целей, например возбуждения активных сред газовых лазеров, спектроскопии газов и их смесей, плазменного травления микросхем и др.

Известны устройства для получения ВЧЕ-разряда, представляющие собой диэлектрическую газонаполненную камеру, вблизи или внутри которой размещена пара металлических электродов, один из которых подключен к высокочастотному генератору (ВЧ-генератору), а другой заземлен, - см. рис. 1.1 на с. 8 [1]. Эти устройства выбраны за аналоги.

Недостатком данных устройств является неоднородность горения разряда в объеме камеры, проявляющаяся в неоднородности распределения электронной концентрации и распределения интенсивности свечения, связанной с особыми формами ВЧЕ-разряда в таких условиях (так называемые α- или γ-формы ВЧЕ-разряда - см. с.46 [1]).

Наиболее близким по технической сущности является устройство для получения ВЧЕ-разряда, представляющее собой диэлектрическую газонаполненную камеру, вблизи которой размещены две пары расположенных по окружности параллельных проволочных электродов, причем два из них (в любой последовательности) подключены к ВЧ-генератору, а два других заземлены - см. рис. 5.10 на с. 271 [l]. Это устройство выбрано за прототип.

Если к ВЧ-генератору подключить два смежных проволочных электрода, то в камере установятся α- или γ-формы ВЧЕ-разряда, еще более неоднородные в поперечном сечении устройства, чем в двухэлектродных схемах аналогов. Если же к ВЧ-генератору подключить два диаметрально противоположных электрода, то в центре окружности образуется особая точка с нулевым значением электрического поля порядка -1 по классификации, представленной на с. 17 [2]. При зажигании ВЧЕ-разряда вблизи этой точки понижены концентрация электронов и интенсивность свечения в разряде, что также приводит к неоднородности горения разряда, а поперечная структура разряда имеет вид восьмерки типа той, которая показана на рис. 8 [3].

Задачей изобретения является обеспечение пространственной однородности горения ВЧЕ-разряда, что является полезным, например, для более качественной генерации в лазере с накачкой таким разрядом.

Техническим результатом при использовании изобретения является возможность получения ВЧЕ-разряда большой площади с высокой степенью однородности.

Этот результат достижим за счет того, что в устройстве для получения ВЧЕ-разряда, представляющем собой диэлектрическую газонаполненную камеру, вблизи или внутри которой размещены по меньшей мере две пары параллельных проволочных электродов, некоторые из которых подключены к ВЧ-генератору, а оставшиеся заземлены, в отличие от прототипа все электроды находятся в одной плоскости в ряд, причем подключенные к ВЧ-генератору электроды чередуются через один с заземленными электродами, а подключение электродов к ВЧ-генератору осуществлено параллельным способом, и подключение оставшихся электродов к заземлению также осуществлено параллельным способом.

Достижение результата основано на том, что предлагаемая конфигурация электродов при синфазном подключении к ВЧ-генератору и к заземлению не создает в пространстве точек с нулевым значением поля, а синфазность электродов обеспечивается параллельным подключением. При этом плазма разряда представляет собой по форме лист, однородный вдоль своей поверхности.

Пример конструкции устройства для получения ВЧЕ-разряда показан на чертеже, на котором обозначено: 1 - заземление; 2 - ВЧ-генератор; 3 - плазма; 4 - диэлектрическая газонаполненная камера; 5 - группа электродов, подключенная к ВЧ-генератору; 6 - группа заземленных электродов.

Заземление 1 выполняется стандартным способом. ВЧ-генератор 2 имеет частоту 13,56 МГц и выходную мощность 1 кВт. Диэлектрическая газонаполненная камера 4 имеет размеры 200х200х400 мм, выполнена из кварцевого стекла толщиной 8 мм, имеет средства герметизации и накачки газом или смесью газов необходимого давления (например, гелий при давлении 1 Top).

Проволочные электроды 5, 6 числом 15 пар выполнены из нержавеющей стали и имеют диаметр 2 мм и длину 180 мм. Расстояние между соседними электродами 5 мм. Подключение электродов выполнено в соответствии с формулой изобретения, а именно: подключенные к ВЧ-генератору 2 электроды 5 чередуются через один с заземленными электродами 6, а подключение электродов 5 к ВЧ-генератору 2 осуществлено параллельным способом и подключение оставшихся электродов 6 к заземлению 1 также осуществлено параллельным способом. Для исключения взаимной связи подводящих шнуров от заземления 1 и ВЧ-генератора 2 электроды 5 и электроды 6 вводятся в камеру 3 с противоположных стенок.

Работает устройство следующим образом. Сначала закачивают в камеру 3 газ или смесь газов необходимого давления. После включения ВЧ-генератора 2 в камере зажигается ВЧЕ-разряд и формируется плазменный лист толщиной несколько сантиметров и площадью 180х180 мм и концентрацией электронов в нем ~10⁸ см^-3. Разряд имеет равномерные на указанной площади концентрацию электронов и интенсивность свечения. Таким образом, технический результат достигается за счет тех признаков, что указаны в формуле изобретения.

Источники информации
1. Райзер Ю.П., Шнейдер М.Н., Яценко Н.А. Высокочастотный емкостной разряд: физика, техника эксперимента, приложения. М.: Изд-во МФТИ, 1995.

2. Сочнев А.Я. Расчет напряженности поля прямым методом. Л.: Энергоатомиздат, 1984.

3. Донко 3. , Рожа К., Шалаи Л. Высоковольтный разряд с полым катодом: применение в лазерной технике и моделирование движения электронов // Физика плазмы, 1998, т. 24, 7, с. 636-648.

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано для получения высокочастотного емкостного газового разряда (ВЧЕ-разряда) для различных целей, например возбуждения активных сред газовых лазеров, спектроскопии газов и их смесей, плазменного травления микросхем и др. В устройстве для получения ВЧЕ-разряда, представляющем собой диэлектрическую газонаполненную камеру, вблизи или внутри которой размещены по меньшей мере две пары параллельных проволочных электродов, некоторые из которых подключены к ВЧ-генератору, а оставшиеся заземлены, в отличие от прототипа все электроды находятся в одной плоскости в ряд, причем подключенные к ВЧ-генератору электроды чередуются через один с заземленными электродами, а подключение электродов к ВЧ-генератору осуществлено параллельным способом, и подключение оставшихся электродов к заземлению также осуществлено параллельным способом. Технический результат: возможность получения ВЧЕ-разряда большой площади с высокой степенью однородности. 1 ил.

Устройство для получения высокочастотного емкостного газового разряда, представляющее собой диэлектрическую газонаполненную камеру, вблизи или внутри которой размещены по меньшей мере две пары параллельных проволочных электродов, некоторые из которых подключены к ВЧ-генератору, а оставшиеся заземлены, отличающееся тем, что все электроды находятся в одной плоскости в ряд, причем подключенные к ВЧ-генератору электроды чередуются через один с заземленными электродами, а подключение электродов к ВЧ-генератору осуществлено параллельным способом, и подключение оставшихся электродов к заземлению также осуществлено параллельным способом.