环形分布纵向排列等离子激发装置

本发明涉及微波，尤其涉及一种环形分布纵向排列等离 子激发装置。

背景技术：

1、微波能量与等离子体能量的转化很大程度上取决于电场场强和 电场分布，传统的等离子体激发耦合能量很难做到快速，和低功率激 发。限制了微波系统在很多领域的应用，使用环形尖锥分布式等离子 体激发装置，可以在低功率，常压下激发等离子体。这将大大促进微 波系统在很多领域的应用，比如微波等离子体反应系统，微波等离子 体废气处理系统。

2、微波等离子体激发是电子在电磁波电场的作用下相碰撞原子，使 处于原子轨道上的自由电子脱离原子核，形成自由电子和正离子，正 离子和自由电子又受到电磁波电场作用碰撞其他原子，实现大量等离 子体的激发，然后等离子体之间进行反应生成所需的产物。

3、在微波等离子体系统中，等离子体激发需要快速、稳定。传统上 采用增加等离子体系统的真空度和增加馈入功率的形式，但是这种方 式等离子体激发数量少，反应速度缓慢，大功率能量馈入，只有少部 分等离子体激发，大量的能量转化为导体损耗，并且一部分能量向外 界空间辐射，造成电磁环境污染、能量浪费。

技术实现思路

1、本发明提供一种环形分布纵向排列等离子激发装置，用以解决现 有技术中等离子体激发条件的不足和能量耦合的效率低的缺陷，实现 可迅速激起等离子体，提供能量耦合的效率。

2、本发明提供一种环形分布纵向排列等离子激发装置，包括：圆锥 体；

3、所述圆锥体环向设置多个凹槽，所述凹槽在靠近所述圆锥体的尖 端处聚集，相邻两个所述凹槽之间构成小尖锥，从而形成多个小尖锥 覆盖在所述圆锥体外表面的结构。

4、进一步，根据本发明提供的一种环形分布纵向排列等离子激发装 置，其中，所述凹槽的深度从所述圆锥体的底面处到所述圆锥体的尖 端处渐变为0mm；

5、其中，所述凹槽的深度在所述圆锥体的底面处的深度为：

6、

7、其中，ω为电磁波的角频率，μ为所述圆锥体的磁导率，σ为所 述圆锥体的电导率，d为所述圆锥体部的直径。

8、进一步，根据本发明提供的一种环形分布纵向排列等离子激发装 置，其中，所述凹槽的最大宽度为：

9、

10、其中，λ为电磁波波长。

11、进一步，根据本发明提供的一种环形分布纵向排列等离子激发装 置，其中，所述小尖锥的尖端聚集的位置距离所述圆锥体的底面的高 度为：

12、

13、其中，h为所述圆锥体的高度，θ为所述圆锥体切面尖锥角度的 一半。

14、进一步，根据本发明提供的一种环形分布纵向排列等离子激发装 置，其中，相邻两个所述凹槽的间隔角度为：

15、

16、其中，d为所述圆锥体部的直径，h为所述圆锥体的高度，θ为 所述圆锥体切面尖锥角度的一半，λ为电磁波波长。

17、进一步，根据本发明提供的一种环形分布纵向排列等离子激发装 置，其中，所述凹槽为沿所述圆锥体的中心线对称分布。

18、进一步，根据本发明提供的一种环形分布纵向排列等离子激发装 置，其中，还包括支撑杆；

19、所述支撑杆与所述圆锥体底部连接。

20、进一步，根据本发明提供的一种环形分布纵向排列等离子激发装 置，其中，所述支撑杆与所述圆锥体底部采用高温焊接的方式连接。

21、进一步，根据本发明提供的一种环形分布纵向排列等离子激发装 置，其中，所述支撑杆为螺纹杆件，所述圆锥体底部中心处开有内螺 纹，用于连接所述螺纹杆件。

22、进一步，根据本发明提供的一种环形分布纵向排列等离子激发装 置，其中，所述圆锥体为耐高温导体材料制成。

23、本发明提供的一种环形分布纵向排列等离子激发装置，通过包括： 圆锥体；所述圆锥体环向设置多个凹槽，所述凹槽在靠近所述圆锥体 的尖端处聚集，相邻两个所述凹槽之间构成小尖锥，从而形成多个小 尖锥覆盖在所述圆锥体外表面的结构。本发明通过设计一种环形分布 尖锥等离子激发装置，可使等离子体快速激发，场强稳定，使反应速 率大大提升，并且使能量利用率提高。

技术特征：

1.一种环形分布纵向排列等离子激发装置，其特征在于，包括：圆锥体；

2.根据权利要求1所述的环形分布纵向排列等离子激发装置，其特征在于，所述凹槽的深度从所述圆锥体的底面处到所述圆锥体的尖端处渐变为0mm；

3.根据权利要求1所述的环形分布纵向排列等离子激发装置，其特征在于，所述凹槽的最大宽度为：

4.根据权利要求1所述的环形分布纵向排列等离子激发装置，其特征在于，所述小尖锥的尖端聚集的位置距离所述圆锥体的底面的高度为：

5.根据权利要求1所述的环形分布纵向排列等离子激发装置，其特征在于，相邻两个所述凹槽的间隔角度为：

6.根据权利要求1所述的环形分布纵向排列等离子激发装置，其特征在于，所述凹槽为沿所述圆锥体的中心线对称分布。

7.根据权利要求1所述的环形分布纵向排列等离子激发装置，其特征在于，还包括支撑杆；

8.根据权利要求1所述的环形分布纵向排列等离子激发装置，其特征在于，所述支撑杆与所述圆锥体底部采用高温焊接的方式连接。

9.根据权利要求7所述的环形分布纵向排列等离子激发装置，其特征在于，所述支撑杆为螺纹杆件，所述圆锥体底部中心处开有内螺纹，用于连接所述螺纹杆件。

10.根据权利要求1所述的环形分布纵向排列等离子激发装置，其特征在于，所述圆锥体为耐高温导体材料制成。

技术总结
本发明提供一种环形分布纵向排列等离子激发装置，通过包括：圆锥体；所述圆锥体环向设置多个凹槽，所述凹槽在靠近所述圆锥体的尖端处聚集，相邻两个所述凹槽之间构成小尖锥，从而形成多个小尖锥覆盖在所述圆锥体外表面的结构。本发明通过设计一种环形分布尖锥等离子激发装置，可使等离子体快速激发，场强稳定，使反应速率大大提升，并且使能量利用率提高。

技术研发人员：王群,刘明星,李永卿
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12