一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置，涉及微波等离子体源、微波等离子体激发技术领域，其技术方案要点包括微波波导管、插接在所述微波波导管内的非金属放电管、固定在所述非金属放电管内壁处的辅助激发导体、以及固定在所述微波波导管上且向非金属放电管内通入气体的涡旋气体发生装置；所述辅助激发导体上下两端都位于所述微波波导管内部。能够实现大气压下大体积微波等离子体的激发和维持，并且设计简单，成本低廉，使用寿命长，能实现微波等离子体意外熄灭后的重燃，让微波等离子体的激发更为简单。

【技术实现步骤摘要】
一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置
本专利技术涉及属于微波等离子体源、微波等离子体激发
，更具体的，涉及一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置。
技术介绍
微波等离子体的产生方式如下：微波在波导内传播，其电磁功率在特定位置由初始的等离子体吸收，导致强烈的气体电离从而产生等离子体。微波等离子体的产生无需电极，所以蒸汽可以为工作气体，也防止了电极的腐蚀，无需替换电极。微波等离子体也避免了额外的能量冷却消耗以及气体污染，在小型化高温等离子体炬方面有非常大的应用潜力，可用于废弃固体及废气处理、冶金、金属焊接冶炼等方面。现有微波等离子体炬有两种激发方式，一种使用金属丝或金属喷头形式的点火器，现有的可参考的公开号为CN104507249A的中国专利技术申请文件，其公开了一种矩形波导微波等离子体源发生装置，在矩形波导谐振腔反映区内设置一个金属铜质探针激发微波等离子体，由于反应区温度极高，铜质探针使用一次即熔融，在微波等离子体意外熄灭时无法将其重燃，也带来了金属污染问题。另一种方法，如现有的可参考的公开号为CN107801286A的中国专利技术申请文件，其公开了一种基于介质阻挡放电预电离的微波等离子体激发系统，该申请利用介质阻挡放电预电离为微波等离子体提供初始电子，从而激发微波等离子体。此类方法需要氩气作为预电离气体，成本较高，且非金属预电离射流管下端距离等离子体区域较近，极易熔融从而无法再次引导激发。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置，能够实现大气压下大体积微波等离子体的激发和维持，并且设计简单，成本低廉，使用寿命长，能实现微波等离子体意外熄灭后的重燃，让微波等离子体的激发更为简单。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置，该等离子激发装置包括微波波导管、插接在所述微波波导管内的非金属放电管、固定在所述非金属放电管内壁处的辅助激发导体、以及固定在所述微波波导管上且向非金属放电管内通入气体的涡旋气体发生装置；所述辅助激发导体上下两端都位于所述微波波导管内部。通过采用上述技术方案，通过微波波导管内产生微波电场，在非金属放电管位置处，通过设置的辅助激发导体激发微波离子体，同时通过设置的涡旋气体发生装置，使得内部被激发的微波离子体羽流远离非金属微波放电管内壁，通过涡旋气体对非金属放电管和辅助激发导体进行降温保护，使得辅助激发导体没有金属灼烧问题，辅助激发导体使用寿命长且在微波等离子体意外熄灭后能将其重燃。较佳的，所述非金属放电管的中心轴线位置位于距离微波波导管端面（1/4λ+kλ）处，λ为系统中微波波长，k为大于等于0的整数。通过采用上述技术方案，通过将非金属放电管设置在微波电场幅值最大处，可以更佳容易激发微波等离子体。较佳的，所述辅助激发导体贴合在所述非金属放电管内壁上。通过采用上述技术方案，通过将辅助激发导体设置呈环状，嵌合在非金属放电管内壁上，涡旋气体在进入非金属放电管内部时，使得微波离子体形成羽流，可以使得微波离子体与辅助激发导体接触更少，从而对辅助激发导体进行保护，使其使用寿命更长。较佳的，所述辅助激发导体圆周侧壁呈网格状。较佳的，所述辅助激发导体圆周侧壁呈螺旋线状。较佳的，所述辅助激发导体上延伸形成有尖端。通过采用上述技术方案，通过设置的尖端使得激发微波离子体更佳容易。较佳的，所述涡旋气体发生装置包括固定在所述微波波导管上的环形金属固定板、以及导气管，所述环形金属固定板的内腔与非金属放电管连通，所述导气管一端穿过环形金属固定板侧壁，且连通环形金属固定板的内腔。通过采用上述技术方案，利用导体吸收微波能量与环形金属固定板发生瞬间闪络，提供了种子电子，使得微波等离子体易于激发；在微波等离子体激发后，微波能量即转移进入等离子体，辅助激发导体不吸收能量，闪络时间非常短暂；由于工作气体涡旋进入微波等离子体核心区，使得微波等离子体与非金属导体内壁之间有一定距离，同时工作气体也起到冷却的作用。较佳的，所述导气管与所述环形金属固定板内壁平齐，所述导气管与环形金属固定板连接处的管段的轴向线与环形金属固定板的轴向线的夹角a呈10-80度；所述非金属放电管一端与微波波导管外壁平齐，另一端延伸出所述微波波导管。通过采用上述技术方案，通过设置的环形金属固定板和导气管，在使用时，通过向导气管内鼓入工作气体，通过由于导气管与环形金属固定板内壁相切，且与环形金属固定板高度方向夹角呈10-80度，从而使得鼓入非金属导电管内的气体更容易形成涡旋气体。较佳的，所述导气管在所述环形金属固定板的圆周方向设置有若干个。通过采用上述技术方案，通过设置的多个导气管，在使用时能够更佳容易产生涡旋气体。较佳的，所述辅助激发导体为耐高温导电材料。通过采用上述技术方案，在激发微波离子体时，为微波离子体产生大量热，通过将辅助激发导体设置为高温导体材料，可以增加其使用寿命。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术利用辅助激发导体进行微波等离子体的激发，相比于现有技术，此方式设计简单，成本低廉，使用寿命长；2、利用导体吸收微波能量与环形金属固定板发生瞬间闪络，提供了种子电子，使得微波等离子体易于激发；在微波等离子体激发后，微波能量即转移进入等离子体，辅助激发导体不吸收能量，闪络时间非常短暂；由于工作气体涡旋进入微波等离子体核心区，使得微波等离子体与非金属导体内壁之间有一定距离，同时工作气体也起到冷却的作用。综合以上两个效应，辅助激发导体寿命大大延长。在微波等离子体意外熄灭后，导体吸收微波能量，再一次点火，可以使等离子体重燃；3、通过将辅助激发导体设置呈环状，嵌合在非金属放电管内壁上，涡旋气体在进入非金属放电管内部时，使得微波离子体形成羽流，可以使得微波离子体与辅助激发导体接触更少，从而对辅助激发导体进行保护，使其使用寿命更长。附图说明图1为一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置的整体结构示意图；图2为一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置中突出辅助激发导体的整体示意图；图3为一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置中突出我选气体发生装置通入工作气体时的示意图。附图标记：1、微波波导管；2、非金属放电管；3、辅助激发导体；31、尖端；4、涡旋气体发生装置；41、环形金属固定板；42、导气管。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置，结合图1和图2所示，包括微波波导管1、插接在微波波导管1内的非金属放电管2、固定在非金属放电管2内的辅助激发导体3、以及固定在微波波导管1上且向非金属放电管2鼓入气体的涡旋气体发生装置4，在使用时，将微波波导管1与微波发生器连接，在微波波导管1内形成微波电场，在非金属放电管2内，通过辅助激发导体3激发微波等离子体。为了使得辅助激发导体3能够更佳容易激发微波等离子，将非金属放电管2设置在其轴心线距离微波波导管1尾部端面（1/4λ+kλ）位置处，其中，λ为系统中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置，其特征在于：该等离子激发装置包括微波波导管（1）、插接在所述微波波导管（1）内的非金属放电管（2）、固定在所述非金属放电管（2）内壁处的辅助激发导体（3）、以及固定在所述微波波导管（1）上且向非金属放电管（2）内通入气体的涡旋气体发生装置（4）；所述辅助激发导体（3）上下两端都位于所述微波波导管（1）内部。

【技术特征摘要】
1.一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置，其特征在于：该等离子激发装置包括微波波导管（1）、插接在所述微波波导管（1）内的非金属放电管（2）、固定在所述非金属放电管（2）内壁处的辅助激发导体（3）、以及固定在所述微波波导管（1）上且向非金属放电管（2）内通入气体的涡旋气体发生装置（4）；所述辅助激发导体（3）上下两端都位于所述微波波导管（1）内部。2.根据权利要求1所述的长使用寿命的新型微波等离子体激发装置，其特征是：所述非金属放电管（2）的中心轴线位置位于距离微波波导管（1）端面（1/4λ+kλ）处，λ为系统中微波波长，k为大于等于0的整数。3.根据权利要求1所述的长使用寿命的新型微波等离子体激发装置，其特征是：所述辅助激发导体（3）贴合在所述非金属放电管（2）内壁上。4.根据权利要求3所述的长使用寿命的新型微波等离子体激发装置，其特征是：所述辅助激发导体（3）圆周侧壁呈网格状。5.根据权利要求3所述的长使用寿命的新型微波等离子体激发装置，其特征是：所述辅助激发导体（3）圆周侧壁呈螺旋线状。6.根据权利要求3-5任一项所述的长使用寿命的新型微波等离子体激发装...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄诗洋，张贵新，刘程，邓磊，谢宏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11