一种用于小空间的等离子体产生装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于等离子体产生技术领域，特别涉及一种用于小空间的等离子体产生装置。
【背景技术】
[0002]等离子体的时变控制对于隐身、天线等方面具有很广泛的应用价值，而小尺度、高密度等离子体的产生技术是时变控制等离子体的关键核心，具有广泛的军事和民用价值。
[0003]现有等离子体产生技术包括直流放电、射频容性放电、射频感应放电、微波放电、微波ECR放电、螺旋波放电、表面波放电等，这些方法一般针对工业用途，如等离子体表面处理、镀膜、半导体工艺等，针对时变控制应用，普遍存在放电源尺寸较大、放电效率较低、等离子体分布不均匀等问题，难以应用到小空间区域等离子体的产生。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种用于小空间的等离子体产生装置，用于克服现有技术中，放电源尺寸较大、放电效率较低、等离子体分布不均匀，且难以应用于小空间等离子产生的缺点。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。
[0006]本发明一种用于时变控制的等离子体产生装置，该装置包括容器，电极和磁体，电极置于容器内，与外部电源连接，磁体对称布置在容器内，容器内充入放电气体。
[0007]所述的容器是由不含卤族元素的非金属材料制成的空腔结构，为规则形状的立方体或圆柱体，容器的特征长度大于2_。
[0008]所述的容器的形状为圆柱体空腔结构，其半径为5mm，高度为10mm，壁厚为2mm。
[0009]所述的电极的数量大于等于2个，当电极在容器底面水平平行放置时，电极之间间距在容器底面特征尺寸的1/5-2/3之间；当电极垂直于底面平行放置时，电极的高度应小于容器特征高度尺寸的1/2。
[0010]所述的电极在容器的底面水平平行布置2个，电极之间的间距为3mm。
[0011]磁体为电磁体或永磁体，磁体在容器内对称布置。
[0012]所述的放电气体为易电离的气体，放电气体被电离后，在容器内的电子密度大于等于 110Cm 3；
[0013]所述的放电气体是惰性气体单质、惰性气体单质与Hg蒸汽组合、惰性气体单质与碱金属蒸汽的组合、惰性气体之间的组合或空气，当放电气体为惰性气体单质与Hg蒸汽或碱金属蒸汽的组合时，惰性气体的重量百分比不低于80%。
[0014]所述的放电气体惰性气体单质与Hg蒸汽组合包括重量百分比99 %的Ar和重量百分比1%的Hg蒸汽。
[0015]所述的外部电源是直流电源激励或低频电源激励，直流电源电压应不小于50V，低频电源激励的频率范围为0.1kHz-1MHz0
[0016]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0017]本发明可以应用于小尺度空间，能产生稳定、分布均匀和高密度的等离子体，放电效率更高。
【附图说明】
[0018]图1是本发明一种用于小空间的等离子体产生装置示意图；
[0019]图中:1-容器，2-电极，3-磁体。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明。
[0021]如附图1所示，本发明一种用于小空间的等离子体产生装置，该装置包括容器1，电极2和磁体3，电极2置于容器I内，与外部电源连接，磁体3布置在容器I内，容器I内充入放电气体。
[0022]容器I由不含卤族元素的非金属材料制成的空腔结构，容器I应当在内部处于负压状态时具有良好的气密性，容器I的形状依据具体应用情况确定，最好为立方体、圆柱体等规则形状，容器I的特征长度应大于2_，本实施例给出的容器I的形状为圆柱体空腔结构，其半径为5mm，高度为10mm，壁厚为2mm。
[0023]置于容器I内电极2的数量应至少有2个，电极2之间不能相互接触，电极2之间最好平行布置，以达到最好的放电效果；电极2可在容器I底面水平平行放置，当电极2水平平行放置时，电极2之间间距最好在容器I底面特征尺寸的1/5-2/3之间；电极2也可垂直于底面放置，当电极2垂直底面放置时，电极2的高度应小于容器2特征高度尺寸的1/2。本实施例给出的电极2的放置方式为在容器I底面水平平行布置2个电极，电极2之间的间距为3mm。
[0024]布置于容器I内的磁体3可以是电磁体或永磁体，磁体3在容器I内对称布置，用于在容器I内形成磁场方向固定的稳定磁场；本实施例给出的磁体3采用永磁体，在容器I底面环形布置，用于在容器I空腔内形成沿高度方向分布的稳定磁场。
[0025]放电气体应当是易电离的气体，并且被电离后，在容器I内的电子密度应不小于1wCm3;放电气体可以是惰性气体单质、惰性气体单质与Hg蒸汽组合、惰性气体单质与碱金属蒸汽的组合、惰性气体之间的组合或空气等，当放电气体为惰性气体单质与Hg蒸汽或碱金属蒸汽的组合时，惰性气体的重量百分比应不低于80%。本实施例给出的放电气体为惰性气体单质与碱金属蒸汽的组合，组分包括99% (重量百分比)的Ar和1% (重量百分比)的Hg蒸汽。
[0026]外部电源可以是直流电源激励或低频电源激励，当外部电源是直流电源激励时，直流电源电压应不小于50V，当外部电源为低频电源激励时，电源频率范围为
0.1kHz-1MHz0本实施例给出的外部电源为50V直流电源。
[0027]当外部电源为电极2供电时，在电极2之间形成强电场，强电场使放电气体电离，在容器I内形成等离子体。
【主权项】
1.一种用于小空间的等离子体产生装置，其特征在于:该装置包括容器(1)，电极(2)和磁体(3)，电极⑵置于容器⑴内，与外部电源连接，磁体(3)对称布置在容器⑴内，容器(I)内充入放电气体。2.根据权利要求1所述的用于小空间的等离子体产生装置，其特征在于:所述的容器(I)是由不含卤族元素的非金属材料制成的空腔结构，为规则形状的立方体或圆柱体，容器(I)的特征长度大于2_。3.根据权利要求2所述的用于小空间的等离子体产生装置，其特征在于:所述的容器(1)的形状为圆柱体空腔结构，其半径为5_，高度为10_，壁厚为2_。4.根据权利要求1所述的用于小空间的等离子体产生装置，其特征在于:所述的电极(2)的数量大于等于2个，当电极⑵在容器⑴底面水平平行放置时，电极(2)之间间距在容器(I)底面特征尺寸的1/5-2/3之间；当电极(2)垂直于底面平行放置时，电极(2)的高度应小于容器(I)特征高度尺寸的1/2。5.根据权利要求4所述的用于小空间的等离子体产生装置，其特征在于:所述的电极(2)在容器⑴的底面水平平行布置2个，电极⑵之间的间距为3mm。6.根据权利要求1所述的用于小空间的等离子体产生装置，其特征在于:磁体(3)为电磁体或永磁体，磁体(3)在容器(I)内对称布置。7.根据权利要求1所述的用于小空间的等离子体产生装置，其特征在于:所述的放电气体为易电离的气体，放电气体被电离后，在容器(I)内的电子密度大于等于1wCm 3。8.根据权利要求7所述的用于小空间的等离子体产生装置，其特征在于:所述的放电气体是惰性气体单质、惰性气体单质与Hg蒸汽组合、惰性气体单质与碱金属蒸汽的组合、惰性气体之间的组合或空气，当放电气体为惰性气体单质与Hg蒸汽或碱金属蒸汽的组合时，惰性气体的重量百分比不低于80%。9.根据权利要求8所述的用于小空间的等离子体产生装置，其特征在于:所述的放电气体惰性气体单质与Hg蒸汽组合包括重量百分比99%的Ar和重量百分比I %的Hg蒸汽。10.根据权利要求1所述的用于小空间的等离子体产生装置，其特征在于:所述的外部电源是直流电源激励或低频电源激励，直流电源电压应不小于50V，低频电源激励的频率范围为 0.1kHz-1MHz。
【专利摘要】本发明属于等离子体产生技术领域，具体涉及一种用于小空间的等离子体产生装置，该装置包括容器，电极和磁体，容器是由不含卤族元素的非金属材料制成的空腔结构，电极置于容器内，与外部电源连接，磁体对称布置在容器内，容器内充入放电气体。当外部电源为电极供电时，在电极之间形成强电场，强电场使放电气体电离，在容器内形成等离子体；本发明可以应用于小尺度空间，能产生稳定、分布均匀和高密度的等离子体，放电效率更高。
【IPC分类】H05H1/24
【公开号】CN105636329
【申请号】CN201410601089
【发明人】张生俊, 刘佳琪, 孟刚, 刘鑫, 王明亮, 王伟东, 李亚男, 邬润辉, 艾夏, 梁伟, 王同权, 刘生东, 张陆萍
【申请人】北京航天长征飞行器研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月30日