Сверхвысокочастотный плазматрон Советский патент 1981 года по МПК H05B7/18 H05H1/26 

154) СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПЛАЗМОТРОН

I

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к генераторам низкотемпературной тшазмы.

Известны СВЧ - плазмотроны для ге- нерашш низкотемпературной плазмы, в которых поглотитель СВЧ - мощности расположен вне плазмотрона 113 .

Для такого типа конструкций СВЧ плазмотронов характерен невысокий КПД использовагшя электромагнитной энергии, гак как значительная часть непоглощенной разрядом СВЧ - энергии проходит в поглотитель и полезно не используется.

Известен СВЧ - плазмотрюн, содержащий коаксиально установленные центральную диэлектрическую разрядную камеру и резонатор, подсоединенный к источнику питания волноводом, и установленный в резонаторе поглотитель СВЧ - мощности 12-3 .

Недостатком такой конструкции является то, что энергия электромагнитных колебаний поглощается СВЧ - разрядом лишь в узкой зоне по длине разрядной камеры, а мощность СВЧ - плазмотрона ограничена семью киловаттами. Попытка повышения мощности приводит к снижению надежности.

Цель изобретения - увеличение мощности и. повышение надежности СВЧ - плазмотрона.

Для достижения этой цехга СВЧ - плазмотрон снабжен металлической трубой, заглубленной внутрь резонатора один

10 из его торцов соосно с разрядной камерой и жестко соединенной с ней, поглотитель СВЧ - мощности выполнен торо идальной формы и установлен на указанной трубе, причал длина резонатора выбрана

15 по меньшей мере в два раза превышающей длину волны в резонаторе, а заглубленный участок металлической трубы больше длины волны в волноводе, но меньше дгашы волны в резонаторе.

20

На чертеже изображена сх.емй o&aefo вида СВЧ - плазмотрона, разрез.

СВЧ - плазмотрон снабжен отрезком волновода I, который соединен с источНИКОМ питания. Отрезок волновода I за креплен на цилиндрической стенке резонат ра 2, ограниченного торцами 3 и 4. Через один из короткозамкнутых торцов 3 резонатора 2 внутрь него введена металлическая труба 5, соединенная с диэлектрической разрядной камерой 6, расположенной по оси резонатора 2, Поглотитель мощности 7, тороидальной формы, расположен в кольцевой полости, образованной цилиндрическими поверхностями резонатора и металлической трубы. Металлическая труба 5 введена в резона. тор на глубину больше длины волны в во новоде, но меньше длины волны в резона торе. Длина резонатора 2 составляет по меньшей мере две длины волны в волноводе. Со стороны торца .4 установлен фор мирователь 8 газового потока. До поджега плазмы резонатор 2 представляет собой два связанных резонатора с длиной волны Л р и Я последний из которых нагружен поглотителем мощности а связь между ними определяется глубиной введения металлической трубы и выбирается такой, чтобы обеспечить хорошее согласование источника питания с поглотителем мощности. Плазмообразующий газ вводится посре ством формирователя 8 потока в диэлектр ческую разрядную камеру 6 и после инициирования СВЧ - разряда в последней формируется устойчивое плазменное образование, заполняющее внутренний объем металлической трубы 5 и выходящее наружу. При наличии плазмы в резонаторе 2 электромагнитная волна трансформируется и ее длина волны отличается от первоначального значения i р . Связь с резонатором, нагруженным поглотителем мощности, уменьшается за счет изменения фазы колебаний и вся энергия электромагнитных колебаний поглощается плазмой СВЧ - разряда. Металшгческая труба 5 является частью иэлектрической разрядной камеры 6, где поглощается энергия электромагнитной волны плазменным образованием, обеспечивает надежность при проведении плазмохимических реакций в высокотемпературной зоне разряда при наличии электромагнитных полей и позволяет увеличить уровень вкладываемой в разряд СВЧ - мощности. Созданная конструкция плазмотрона обеспечивает надежную работу при уровне вкладываемой мощности выше 5О кВт и . КПД преобразования энергии не Ниже 90%. Формула изобретения Сверхвысокочастотный плазмотрон, содержащий коаксиальноустановленные центральную диэлектрическую -разрядную камеру и резонатор, подсоединенный к источнику питания волноводом, и установленный в резонаторе поглотитель СВЧ мощности, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности и повыщения надежности плазмотрона, он снабжен металлической трубой, заглубленной внутрь резонатора через один из его торцов соосно с разрядной камерой и жестко соединенной с ней, поглотитель СВЧ - мощности выполнен тороидальной формы и установлен на указанной трубе, причем длина резонатора выбрана по меньшей мере в два раза превышающей длину волны в резонаторе, а заглубленный участок металлической трубы больше длины волны в волноводе, но меньше длины волны в резонаторе. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 266106, кл. Н О5 В 7/18, 1968. 2,Авторское свидетелЕзСТво СССР № 2693777, кл. Н 05 Н 1/24, 1968.