1为示出了在存在单一永磁体的情况下电子轨迹的概括视图；
[0062]图2为示出了在存在两个磁化相反的毗邻永磁体的情况下下电子轨迹的概括视图；
[0063]图3为示出了在恒定电场下针对碰撞频率V与微波脉冲ω的比率的不同值不同频率的电子所吸收的功率Θ a的变化；
[0064]图4为根据本发明的第一实施例的微波施加器的示意剖面；
[0065]图5为不符合本发明的施加器的示意剖面；
[0066]图6为根据本发明的第二实施例的微波施加器的示意剖面；
[0067]图7为根据本发明的第三实施例的微波施加器的示意剖面；
[0068]图8为根据本发明的一个实施例的包含有冷却流体循环的微波施加器的示意剖面；
[0069]图9A为施加器阵列以及允许磁场在阵列外围封闭的磁结构的俯视图，这些施加器全部都具有相同的磁化方向；图9B为所述阵列和所述磁结构的剖视图；
[0070]图1OA为被溅射磁控管结构包围的施加器阵列的俯视图，全部施加器具有相同的磁化方向；图1OB为所述阵列和所述磁控管结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0071]本发明提出了一种同轴微波施加器，该同轴微波施加器的末端具有磁结构，磁结构在施加器的出口处保留自由空间，并且不仅允许在低压下通过电子回旋共振产生等离子体，而且在磁场变得不太有效的高压下通过例如碰撞吸收型耦合产生等离子体。
[0072]通常，所述磁结构的设计使得该结构生成的磁场线在与施加器的轴线基本平行的方向上穿过电子回旋共振耦合区域。
[0073]该耦合区域能够由两个区域的交集来限定:
[0074]一方面为磁场区域，接近磁场表面的强度为Btl的表面(B C1为对于微波电场频率f ^满足RCE共振条件的磁场强度)。
[0075]由于碰撞造成的共振的宽展，磁场强度介于Bd-15%和Bd+15%之间(或介于Btl-1O%和4+10%之间)的区域通常被考虑在内。
[0076]举例而言，在Btl= 875高斯(I高斯=10 _4特斯拉)的2.45GHz处，该区域大约从750到1000高斯。
[0077]来自M.Moisan和J.Pelletier的作品--碰撞等离子体物理学一高频放电应用，
法国物理学会，格勒诺布尔科学辑，于利斯，法国(2006)，第215页一一的图3示出了在恒定磁场下针对ν/ω比率(能够认为该比率与压强成比例)的不同值电子所吸收的功率0a从ωΜ= O直到共振条件ω ce= ω的变化。
[0078]该曲线示出，随着碰撞频率增大或者当离开共振时，共振是强阻尼的(由峰值的宽展证明)。
[0079]另一方面为同轴施加器的出口处的微波施加区域。
[0080]该微波施加区域包含位于施加器的中间芯体和外导体之间的强微波场区域。
[0081]该区域实际上的延伸半径为施加器的半径(这对应于外导体的内半径)的两倍左右。
[0082]图4示出了符合本发明的施加器的一个实施例，并且该实施例中的磁结构使得可以满足以上限定的条件。
[0083]在本身已知的方式下，所述施加器是包括一导电同轴管的同轴微波施加器。
[0084]所述同轴管由中间芯体11以及(通常同心的)外导体12组成，外导体12围绕中间芯体11并且通过用于传播微波的环形容腔13与中间芯体11分隔。
[0085]同轴管11、12关于轴线X轴对称，轴线X也被称为施加器的轴线。
[0086]中间芯体11的末端和环形外导体12的末端在此共面，并且构成被称为施加器的出口平面的平面。
[0087]按照惯例，微波发生器(未示出)向施加器提供微波，微波发生器能够是磁控管或固态源(晶体管)。
[0088]所使用的微波频率能够在几百兆赫兹到几十吉赫兹的范围内，该范围包括433MHz,2.45GHz和5.80GHz的ISM(工业、科学和医学)频率。
[0089]根据应用的不同，施加的微波频率是从I瓦特或几瓦特(例如照明)到几百瓦特或更大(例如处理气体排出物)的范围。
[0090]发生器和施加器之间能够插入诸如循环器(隔离器)、阻抗匹配设备、用于测量入射功率和反射功率的设备等的组件。
[0091]这些各个组件的设计和布置在本领域的技术人员的能力范围内。
[0092]依照本发明，所述施加器还包括位于中间芯体11末端处的圆柱形永磁体21，圆柱形永磁体21的磁化方向(由箭头示意性示出)平行于轴线X。
[0093]所述磁体较优地具有与中间芯体11基本相等的半径。
[0094]具体地，圆柱形磁体的半径能够稍小于中间芯体的半径，并且中间芯体的末端处能够包括圆柱形凹口(此处未示出)以用于容纳圆柱形磁体。
[0095]而且，施加器还包括位于同轴管的外导体12的末端处的环形磁体22，环形磁体22的磁化方向(由箭头概括示出)平行于轴线X且与圆柱形磁体21的磁化方向一致。
[0096]较优地，所述环形磁体的内半径与外导体12的内半径相等，外导体12的内半径与用于传播微波的环形容腔13的表示为R的外半径对应。
[0097]具体地，环形磁体的内半径能够稍大于外导体的内半径，而环形磁体的内半径稍小于外导体的内半径，并且外导体的末端处能够包括环形凹口(此处未示出)以容纳环形磁体。
[0098]磁体能够以任意合适的手段被永久结合到同轴管上。
[0099]在符合本发明的施加器中，位于同轴管的末端处的全部磁体具有相同的磁化方向，以使得用于施加微波的中间部分中(也就是，在圆柱形磁体21和环形磁体22之间的区域中)的所述磁体产生的场线具有基本轴向的磁化方向。
[0100]圆柱形磁体21和环形磁体22的磁化被选择以形成一磁场，该磁场能够在远离施加器的出口平面Y的区域Zkce中提供与施加器所生成的微波电场耦合的电子回旋共振。
[0101]这假定所述磁体21和22的磁化足以在远离施加器的出口平面P处生成一磁场，根据介绍部分的公式(I)，该磁场根据具有允许根据提供的微波频率变化的电子回旋共振的强度B。。
[0102]尤其是如上文中已经指出的，磁体21和22的磁化强度沿轴线X —致。
[0103]本领域的技术人员能够在市售的磁体中选择具有适当磁化强度的磁体。
[0104]仅通过说明，为了 2.45GHz的微波激发电子回旋共振的等离子体，共振条件(B。=875高斯)要求磁体能够在施加器的出口平面处提供强度可超过1000高斯(例如1500至2000高斯)的磁场，该强度值能够轻易地由常规的钐钴永磁体提供。
[0105]施加器的出口平面P和获得强度为Btl的磁场的区域之间的距离必须足够大，以使得与磁场介于和之间的区域对应的区域Zke具有良好的磁场一致性。
[0106]实际上，位于磁体21和22之间用于传播微波的环形容腔13引起磁场的微扰，磁场在该环形容腔处大幅减小。
[0107]微扰随着到施加器的出口平面的距离的增大而逐渐减小，这使得磁场的恒定强度区域从一定距离开始基本平行于施加器的出口平面P。
[0108]本领域的技术人员能够对磁体21和22生成的磁场的强度的空间变化进行模拟并由此推导出所需的磁化强度，以使得磁场强度等于仏+15%的区域远离并基本平行于施加器的出口平面P。
[0109]而且有可能通过使环形容腔13的宽度达到最小来将环形容腔13的微扰效应最小化。
[0110]因此，较优地，环形容腔13的宽度(也就是外导体12的内半径R与中间芯体11的半径r之间的差值R_r)壁中间芯体11的半径r约小例如半径r的一半或更少。
[0111]将环形容腔13的微扰效应最小化的另一方式是增大磁体21和22(沿轴线X)的长度。
[0112]通常，为了将环形容腔13的微扰效应最小化，磁体21和22 (沿轴线X)的长度可以，一方面大于差值R-r，并且另一方面，大于中间芯体的半径，例如长度约为中间芯体的直径2r。
[0113]另一方面，根据本发明的施加器的另一特征是获得由圆柱形磁体21和环形磁体22生成的磁场线，该磁场线在基本平行于施加器的轴线X的方向上穿过电子回旋共振耦合区域Zrce。
[0114]该作用能够通过正确选择环形磁体22的外半径和磁化来获得。
[0115]实际上，环形磁体22的外半径越大，远离施加器生成的磁场的等强度线更多地在较大半径上保持与施加器的出口平面P平行。
[0116]因此，由于微波电场最强的区域在径向上限制了区域Zke，使用外半径远大于该区域的半径的环形磁体使得可以获得与施加器的出口平面P基本平行的区域zKE。
[0117]如上所述，据知该强电场区域的延伸半径为施加器的半径的两倍左右。
[0118]因此，如果环形磁体22的外半径大于2R (参见图4)，那么与位于强度等于Btl的磁场附近的磁场区域和微波施加区域的交集对应的区域Zke在其整个半径范围2R上基本平行于施加器的出口平面。
[0119]另一方面，由于存在外半径大于2R的环形磁体22，所以起源于位于施加器的出口平面处的极的场线在穿过半径为2R的区域Zke时直至该区域的外围都与施加器的轴线X基本保持平行。
[0120]换言之，环形磁体具有使得半径为2R的区域Zke中间部分的场线“变直”的作用。
[0121]仅通过说明，微波施加器的半径R通常在一厘米左右，从而若环形磁体的外半径被选择为2R至3R左右，则施加器的直径为几厘米。
[0122]然而应当注意，应用于环形永磁体的该尺寸条件仅对应于特定实施例，并且根据下述的其它实施例而有可能使用外半径最小的环形磁体来在区域Zkce中获得平行于轴线X的磁场线。
[0123]通过对比，图5示出了不符合本发明的施加器，该施加器中磁结构生成的磁场线L并未在基本平行于施加器的轴线X的方向上穿过电子回旋共振耦合区域。
[0124]在该示例中，具有轴向磁