专利名称：大气等离子体设备和用于该设备的波导的制作方法
技术领域：
以下本发明涉及一种大气等离子体设备和用于该设备的波导，尤其涉及一种能够同时获得使经由具有一个或多个阶梯的波导所施加的电磁波产生聚集效应以及稳定地保持所产生的等离子体的效果的大气等离子体设备和用于该设备的波导。
背景技术：
现有等离子体发生装置包括经由其传播电磁波的波导、调整等离子体阻抗的3-短管和产生等离子体的等离子体发生部，其中排出管被设置在等离子体发生部中。当电磁波经由波导传播时，电场聚集到波导的等离子体发生部上且从该处产生等离子体。因此，当设计能够有效地使电场聚集的结构时波导是重要因素。
波导的结构已经从现有矩形平坦结构发展成在高度上逐渐降低。图I是示出在韩国专利申请公开No. 10-2008-0033408 (下文中称为现有技术)中公开的等离子体反应器的整体示意图。参考图1，根据现有技术的等离子体反应器具有其高度以预定角度降低的锥形形状，从而使得从导波施加的电场(电磁波)聚集，波导的后端设有反应器腔室，在施加电场的情况下，在该反应器腔室中产生等离子体。现有技术公开了最小化反射的电磁波量的锥形波导，但是存在如下问题与波导的后端相比，在产生等离子体的实际腔室中电场的实际聚集效应减少。
发明内容
本发明意在提供一种具有能够以相对低的功耗使电场聚集最大化的新结构的波导以及使用该波导的大气等离子体设备。在一个方面中，大气等离子体设备包括产生电磁波的振荡器；和从所述振荡器产生的电磁波被输入到其中以经由其传播的波导，其中所述波导包括至少一个或多个阶梯，在包括末端矮部的波导区域产生等离子体。产生等离子体的矮部可以比电磁波被输入其中的导波的第一高度短，所述波导的至少一个阶梯可通过其高度以预定角度连续降低的锥形结构实现。波导的至少一个阶梯的高度可垂直地降低，矮部的高度可降低以具有锥形结构。阶梯可全部由其高度以预定角度连续降低的锥形结构实现。波导可以具有双锥形结构，锥形波导可包括具有预定高度的第一高部；与所述第一高部的端部连接且在高度上以预定角度降低的第一锥形部；与所述第一锥形部的端部连接的第二高部；与所述第二高部的端部连接的第二锥形部；和与所述第二锥形部的端部连接的矮部。可在所述矮部、所述第二锥形部或它们的边界区域中产生等离子体，所述第二高部可比所述第一锥形部的所述端部高。所述第二高部的长度可以为预定长度或者更长或者为O。
在另一方面中，提供了一种具有用于大气等离子体设备中的结构的波导。从以下详细描述、附图和权利要求中，其它特征和方面将变得显而易见。
从以下与附图结合的某些示例性实施例的描述中，本发明的上述和其它目的、特征和优势将变得显而易见，在附图中 图I是说明在韩国专利申请公开No. 10-2008-0033408(以下称为现有技术)中公开的等离子体反应器的整体示意图；图2是说明根据本发明一个实施例的波导的剖面图；图3是说明根据本发明另一实施例的波导的剖面图；图4是说明根据本发明又另一实施例的波导的剖面图；图5说明根据本发明一个实施例的波导的测试结果；和图6说明其高度简单地连续降低的波导的测试结果。具体实施例方式从以下参考附图对实施例的描述中，本发明的优势、特征和方面将变得显而易见，在下文中阐述该描述。然而，本发明可体现为不同形式且不应该被解释为限制于本文阐述的实施例。相反，这些实施例被提供为使得本发明全面和完整，且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。本文中使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，且不打算成为示例性实施例的限制。除了上下文明确表示之外，本文使用的单数形式“一”和“该”打算也包括复数形式。应该进一步理解，在本说明书中使用的术语“包含(comprise)”和/或“包含(comprising) ”指存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件,但是不排除存在或附加一个或更多其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组。下文中，将参考附图详细描述示例性实施例。相同附图标记将用于附图中的相同构件，相同构件将不再描述。在说明书的整个描述中，当描述某部件包括某构件时，除非有特定说明，不排除其它构件，而是可能其中还包括其它构件。此外，说明书中提到的诸如“单元”、“组”、“模块”和“块”之类的术语表示执行至少一个功能或操作的单元，它们可通过硬件、软件或其组合来实现。本发明可同时获得使得经由具有一个或多个阶梯的波导所施加的电磁波聚集的效果和稳定地保持所产生的等离子体的效果。这里，高度表示对其施加电磁波的波导的一个方向上的长度，矮部表示长度缩短以使得电磁波在其上聚集的区域。发明人发现在现有技术中，在高度连续或间断降低的波导中产生电磁波的聚集效应，但该效应不足够大。为了提高该效应，发明人已制造出一结构，其中在波导中设置至少一个或多个阶梯以便通过谐振最大化电磁波的聚集效应，在波导的电磁波被最终反射的端部处形成矮部，在包括该矮部的区域中产生等离子体，从而实现等离子体的稳定性提高以及电磁波的聚集。在说明书中使用的阶梯表示一种技术构造，其中波导的高度降低且再次增加，波导部分地包括矮部和高部。作为一种技术构造，根据本发明一个实施例的波导，其末端波导的端部比第一波导短，两者之间设置至少一个或多个阶梯。如上所述，本说明书的阶梯表示其高度降低且再次增加的结构。图2是说明根据本发明一个实施例的波导的剖面图。然而，本发明的范围不限于以下波导的形状。参考图2，根据本发明的波导200形成为双锥形结构，波导200包括第一高部210和第一锥形部220，其中由例如磁控管等的振荡器产生的电磁波施加到该第一高部210上，第一锥形部220连接到该第一高部210的端部且其高度以预定的角度降低。电磁波经由第一锥形部220聚集。第一锥形部220的后端(这里，后端表示对其施加电磁波的后端)设置有具有预定长度的平行结构的第二高部230，并且波导的高度经过该第一高部、该锥形部以及该第二高部(产生阶梯)降低且再次增加。因此，聚集在第一锥形部220上的电磁波在第二高部230中产生谐振效应。在其高度以预定角度降低的现有波导中，当能量聚集且被反射时，能量正好从波导的一端反射到其另一端。然而，在根据本发明的波导中，当从能量被反射的方 向上看去时，由于第二高度的下降部分(在图2中，指的是第一锥形部的后端部)，使得不再允许反射。结果，电磁波在施加方向上更集中于第一高度的下降部分(位于第一锥形部内)上。因此，由于一部分特定波长产生聚集并且消失，电场强度将随着第二高度的下降部分(第二锥形部)的位置而改变，并且该电场比第一高度的下降部分的电场更强，从而电场强度在整体上增加了。第二高部的高度可设定为不同，但是从谐振效应的观点出发，该高度最好比第一锥形部的后端部的高度hi高一些。第二高部230的后端部设有第二锥形部240，以使得通过第二高部230的电磁波再次聚集，且该电磁波在与第二锥形部240的后端部连接的矮部250上聚集。此时，从波导的远端250a反射的电磁波以及在通过两个阶梯(第一高部和第一锥形部之间的阶梯以及第二高部和第二锥形部之间的阶梯)之后被最大化的电磁波在矮部250处聚集并且被最大化。图3是说明根据本发明另一实施例的波导的剖面图。第二高部不具有预定长度，并且该波导具有连续的双锥形部。即，波导包括第一高部210和第一锥形部220，第一锥形部220的端部直接设有第二锥形部240。即，在上述构造中，第二高部的长度为O，但是如图2所示形成了一个阶梯(高度降低且再次增加的构造)。在图2和图3中，公开了波导的阶梯通过锥形结构来实现的技术构造，但是可以提供其中阶梯仅仅通过垂直地降低高度来形成技术构造以代替锥形结构。图4是说明根据本发明又一实施例的波导的剖面图。参考图4，波导包括位于第一高部410和第二高部430之间的另一矮部420。即，电磁波经由高度垂直降低的该矮部整流，且在第二高部430中产生电磁波的谐振效应。接下来，第二高部430的后端部设有锥形部440，并且该电磁波经受谐振而聚集。锥形部440的后端部设有第二矮部450，从该端部反射的电磁波和经由锥形部聚集的电磁波在该矮部处聚集。因此，根据本发明的大气等离子体设备的等离子体发生区域(点)是包括末端设置在具有阶梯的波导处的矮部的全部或至少一部分的区域。因此，产生的等离子体可被稳定地保持，即使所处理气体的流率存在变化。
通过这种方式，阶梯可以通过其预度长度的一部分在高度上以预定角度降低的锥形结构或高度垂直降低的结构来实现，并且穿过至少第一阶梯的电磁波进入具有比第一阶梯的体积更大的区域。本发明还包括一个或多个阶梯，其中从末端矮部产生等离子体的任何波导包括在本发明的权利要求的范围内。图5说明根据本发明一个实施例的波导的测试结果，图6说明其高度简单且连续降低的波导的测试结果。参考图5和图6，可以发现在根据本发明的包括一个或多个阶梯的波导的端部(即包括矮部的锥形部)所产生的等离子体的强度(相应于图中的电场强度)大于根据现有技术的其高度连续降低而不具有任何阶梯的波导所产生的等离子体的强度。根据本发明的大气等离子体设备可同时获得使经由具有一个或多个阶梯的波导所施加的电磁波的聚集效应以及稳定地保持所产生的等离子体的效果。 虽然本发明已参照具体实施例进行了描述，但是对于本领域技术人员而言，在不背离由所列权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变和变型。
权利要求
1.一种大气等离子体设备，包括 振荡器，用于产生电磁波；和 波导，从所述振荡器产生的电磁波被输入到所述波导中以经由所述波导传播， 其中所述波导包括至少一个或多个阶梯，并且在包括末端矮部的波导区域产生等离子体。
2.如权利要求I所述的大气等离子体设备，其中产生所述等离子体的所述矮部矮于电磁波被输入其中的所述波导的第一高度。
3.如权利要求I所述的大气等离子体设备，其中所述波导的至少一个阶梯通过其高度以预定角度连续降低的锥形结构来实现。
4.如权利要求I所述的大气等离子体设备，其中所述波导的至少一个阶梯的高度垂直地降低。
5.如权利要求3所述的大气等离子体设备，其中所述矮部的高度降低以便具有锥形结构。
6.如权利要求3所述的大气等离子体设备，其中所述阶梯全部通过其高度以预定角度连接降低的锥形结构来实现。
7.如权利要求3所述的大气等离子体设备，其中所述波导具有双锥形结构，并且其中所述锥形波导包括 具有预定高度的第一高部； 与所述第一高部的端部连接且其高度以预定角度降低的第一锥形部； 与所述第一锥形部的端部连接的第二高部； 与所述第二高部的端部连接的第二锥形部；和 与所述第二锥形部的端部连接的矮部。
8.如权利要求7所述的大气等离子体设备，其中在所述矮部、所述第二锥形部或它们的边界区域产生等离子体。
9.如权利要求7所述的大气等离子体设备，其中所述第二高部比所述第一锥形部的端部高。
10.如权利要求7所述的大气等离子体设备，其中所述第二高部的长度为预定长度或更长。
11.如权利要求7所述的大气等离子体设备，其中所述第二高部的长度为O。
12.—种波导，其用于如权利要求I到11中任一项所述的大气等离子设备。
全文摘要
提供了一种大气等离子体设备和用于该设备的波导。根据本发明的大气等离子体设备包括产生电磁波的振荡器；从所述振荡器产生的电磁波输入其中以经由其传播的波导，其中所述波导包括至少一个或多个阶梯，在包括末端矮部的波导区域产生等离子体。该大气等离子体设备可同时获得使经由具有一个或多个阶梯的波导施加的电磁波产生聚集的效应以及稳定地保持所产生的等离子体的效果。
文档编号H05H1/46GK102905456SQ20111021160
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者金翼年, 池映渊 申请人:韩国三重核心株式会社