СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЕ РАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1996 года по МПК H05H1/46 H05B7/18 

Изобретение относится к области плазменной техники и может быть использовано в электронной, радиотехнической и приборостроительной промышленности при создании интегральных схем, оптоэлектронных и оптических приборов, при обработке больших поверхностей стекол зеркал или линз.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства путем повышения равномерности распределения плотности потока мощности электромагнитного поля по поверхности плазмы СВЧ-разряда.

Гребенчатые замедляющие структуры хорошо согласуются с СВЧ-генератором, позволяют получить любое распределение поля и технологичны в изготовлении, а спиральное расположение структуры на плоскости одной из стенок резонатора позволяет получить равномерное распределение поля по всей плоскости стенки резонатора. Подсоединение гребенчатых структур к двум независимым СВЧ-генераторам позволяет повысить степень равномерности распределения электромагнитного поля, а также устранить использование согласующих устройств. Таким образом, возбуждение прямоугольного резонатора осуществляется от двух СВЧ-генераторов с помощью синфазного включения двух гребенчатых структур.

На фиг. 1 показан разрез СВЧ-разрядного устройства; на фиг.2 разрез реактора.

Предлагаемое устройство состоит из прямоугольного резонатора 1, выполненного из пяти стенок 2, 3, 4, и открывающейся дверцы 5. Внизу на стенке 2 установлены две гребенчатые структуры 6, которые через устройства ввода 7 СВЧ энергии с помощью волноводной системы подсоединяются к двум генераторам СВЧ колебаний (на чертеже не показаны). Внутри резонатора 1 на его оси установлен реактор 8, он загерметизирован задним фланцем 9, установленным на задней стенке 3 резонатора, на оси реактора и на задней стенке 3 резонатора выполнено отверстие 10 и установлен фланец 11 для соединения с вакуумной системой (на чертеже не показана). Реактор 8 с другой стороны закрывается крышкой 12, которая установлена на дверце 5. В крышке 12 имеется патрубок 13, через который подается рабочий газ. Данное устройство разработано для получения разрядов с большим объемом плазмы. Поэтому диаметр реактора 8 больше длины волны λ и равен d 150 мм, а его длина больше двух длин волн и равна l 380 мм, а размеры резонатора также превышают длину волны l и составляют соответственно L 540 мм, В 420 мм, Н 500 мм.

Работает устройство следующим образом. Сначала реактор 8 закрывается крышкой 12. Через отверстие 10 проводится откачка воздуха (или газа) до определенного давления (начального). Затем через патрубок 13 в крышке 12 производится напуск рабочего газа, при этом устанавливается рабочее давление в реакторе 8, которое выше начального на один два порядка. Затем возбуждается разряд. Для этого от генератора электромагнитных колебаний по волноводам (на чертеже не показан) СВЧ-энергия через устройство ввода 7 СВЧ-энергии через гребенчатую структуру подается в резонатор 1. Происходит пробой газа и в реакторе 8 возникает разряд. Если необходимо проводить какую-нибудь обработку в плазме, то предварительно в реактор 8 устанавливают те образцы, которые подвергаются плазменной обработке. Отключается устройство в обратной последовательности. Отключается электромагнитная энергия. Перекрывается напуск газа в реактор 8. Отключается вакуумная система. Производится напуск воздуха в реактор 8. Открывается напуск воздуха в реактор 8. Открывается крышка 12 и реактор 8 полностью разгерметизирован.

Равномерность распределения плотности потока мощности определялась с помощью антенной петли с определенной площадью. Косвенные измерения проводились по измерениям температуры газа вдоль оси реактора и по диаметру реактора. Установлено, что введение одной спиральной гребенчатой структуры повышает равномерность распределения электромагнитного поля на 15% по сравнению с резонатором, возбуждаемым двумя штырями на двух противоположных стенках, введение двух спиральных гребенчатых структур повышает равномерность на 25% и составляет 90-95% по длине реактора и 95-98% по радиусу. ЫЫЫ2

Использование: плазменная техника, электронная, радиотехническая и приборостроительная промышленность при создании интегральных схем, оптоэлектронных и оптических приборов, а также при обработке больших поверхностей стекол зеркал или линз. Сущность изобретения: система возбуждения электромагнитного поля в сверхвысокочастотном разрядном устройстве выполнена в виде двух гребенчатых структур. Гребенчатые структуры установлены спирально на одной из стенок резонатора прямоугольной формы и подсоединены к одному из двух независимых СВЧ-генераторов. Данное выполнение позволяет повысить равномерность распределения плотности потока мощности электромагнитного поля по поверхности генерируемой плазмы. 2 ил.

Сверхвысокочастотное разрядное устройство, содержащее систему возбуждения электромагнитного поля, выполненную в виде резонатора и двух излучающих элементов, подключенных к системе генерации СВЧ-энергии, и разрядную камеру, установленную в полости резонатора и соединенную с системой подачи и откачки рабочего газа, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет повышения равномерности распределения энергии электромагнитного поля по поверхности плазмы СВЧ-разряда, излучающие элементы выполнены в виде гребенчатых структур, установленных спирально относительно оси симметрии резонатора, выполненного прямоугольной формы, и равномерно расположены на внутренней поверхности одной из стенок резонатора, при этом каждый излучающий элемент подключен к одному из двух независимых СВЧ-генераторов.