共振的装置、含装置的组及操作方法和等离子体产生设备制造方法及图纸

共振的装置、含装置的组及操作方法和等离子体产生设备，该装置适于射频功率传送，能够用于产生等离子体，并且能够电连接在具有固定频率或可变频率的射频电源的下游，该装置包括：至少一个电感元件Lp，所述至少一个电感元件在使用时能够由至少一个射频电源供电；至少一个电容元件Cp，所述至少一个电容元件电连接在至少一个电感元件Lp的端子处；该装置具有等于

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】被固有地设计为共振、适于RF功率传送的装置以及包括这种装置且可用于产生等离子体的组
本专利技术涉及被固有地设计为共振的装置，该装置适于利用各种性质的材料进行射频功率传送(radiofrequencypowertransfer)(简言之，RF)。本专利技术还涉及包括一个这种装置的、具体可用于产生等离子体的设备中的组。
技术介绍
已知适于RF功率传送的组；这些组包括具有固定频率或可变频率的RF电源、适配元件以及大致电感装置。一个这种组的大致电感装置具有负载，该负载不仅仅是电阻的，具有随着频率和耦合功率的参数变化而在模量和相位上可变的阻抗。利用一个这种装置且为了使功率传送最大化的目的，在常规组中提供在RF电源与大致电感装置之间使用包括合适另外可变电抗元件(例如，匹配箱(matching-box))的适配元件，所述适配元件具有调整RF电源的终端处的总负载的功能。匹配箱可以包括电容元件和电感元件这两者。在这种常规系统中，在由大致电感装置和适配元件(另外的电抗元件-匹配箱)组成的系统的共振频率下获得功率传送的最大化。然而，这种解决方案具有若干问题。首先，在常规组中，由匹配箱补偿的负载具有电感分量，该电感分量具有相对于常规RF电源的标准输出阻抗(50-75Ohm)极低的模量，以便在工作频率下可与RF电源电路和匹配箱的寄生元件(寄生阻抗)比较。这暗示由RF电源传送的功率被分在电路的大致电感装置与寄生元件之间，该功率的大部分(significantpart)在这种寄生元件中耗散。另外，在常规组中，电源电流具有相对于电压的高值，使得组的欧姆损失显著。如果大致电感装置由RF电源直接供电(没有适配匹配箱的插入)，则大致电感装置具有不可忽略的等效阻抗的虚分量，该分量反映被传送到RF电源的功率的大部分。出于这种原因，在常规组中，需要能够在不完全共振条件下操作时支持大量反射功率部分的RF电源。这种常规系统还受仅从正弦波电源供电的限制不利地影响。因此，需要设置适于允许相对于常规装置更高效的RF功率传送的功率传送的装置。US6291938B1、US20040124779A1、US20130088146A1、US20040263412A1教导了使用根据匹配箱或匹配网络的方案设置的可变和固定电容的、根据现有技术的解决方案。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的是改进用于到各种类型的材料的RF功率传送(具体适于产生等离子体)的装置的现有技术。本专利技术的另一个目的是提供一种相对于常规装置的另选装置。本专利技术的另外目的是提供一种解决常规装置的缺点的RF功率传送装置。本专利技术的又一个目的是提供一种容易制造且具有有竞争力的生产成本的RF功率传送装置。本专利技术的又一个目的是提供一种可以由RF电源(不是必须为正弦波)供电的、用于RF功率传送的组。本专利技术相当重要的目的是提供一种优化所产生的功率传送的、用于RF功率传送的组。根据本专利技术的一个方面，提供了一种根据权利要求1的被固有地设计为共振的、适于RF功率传送的装置。根据本专利技术的另外方面，提供了一种根据权利要求24的用于RF功率传送的组。根据本专利技术的第三方面，提供了一种根据权利要求28的用于操作这种组的方法。根据第四方面，提供了一种根据权利要求32的包括用于功率传送的这种组的设备。从属权利要求提及本专利技术的优选和有利实施方式。附图说明本专利技术的另外特性和优点将从在附图表中被给出为非限制示例的、与各种类型的材料进行RF功率传送的装置的优选而非惟一的实施方式的详细描述将更清楚，在附图表中：图1a是包括根据本专利技术的第一实施方式的、适于RF功率传送的装置的组的示意性表示；图1b示出了包括根据本专利技术的第二实施方式的、适于RF功率传送的装置的组的示意性表示；图1c例示了设置有信号适配器模块的、图1a的组的示意性表示；图2a、图2b以及图2c分别例示了根据本专利技术的第二实施方式的、适于RF功率传送的装置的第一变型的纵向截面图、立体图以及电路图；图3a、图3b、图3c以及图3d分别示出了根据本专利技术的第二实施方式的功率传送装置的第二变型的立体图、纵向截面图、放大的细节图以及电路图；图4a、图4b以及图4c分别是根据本专利技术的、设置有若干可选特性的、依据于图3a、图3b、图3c以及图3d的第二变型的立体图、纵向截面图以及电路图；图5a、图5b以及图5c分别例示了根据本专利技术的第二实施方式的功率传送装置的第三变型的立体图、纵向截面图以及电路图；图6a、图6b以及图6c分别是例示了根据本专利技术的功率传送装置的若干可选特性的、依据图5a、图5b以及图5c的第三变型的立体图、纵向截面图以及电路图；图7a、图7b以及图7c分别例示了根据本专利技术的第二实施方式的功率传送装置的第四变型的纵向截面图、立体图以及电路图；图8a、图8b以及图8c分别示出了根据本专利技术的第二实施方式的功率传送装置的第五变型的纵向截面图、图8a的放大细节图以及电路图；以及图9是包括根据本专利技术的功率传送的装置的、适于产生等离子体的设备的示意性表示。具体实施方式首先，为根据本专利技术的功率传送装置的基础的思想是在共振状态下进行电路功能表示在最佳可能的能量传送条件下操作。与提供用于“强制”大致电感装置和阻抗适配器装置(匹配箱)以在预建立共振频率下工作的、上面简要提及的常规方法相反，根据本专利技术的功率传送装置被提供为以在使用期间其自由共振的频率的值工作。这是因为完美共振允许获得在功率传送装置内或其附近限定的高电磁场，以保证到其中所包含的负载(例如，气体)的高射频功率传送。在本说明书中且在以下权利要求中，术语“电容元件”，意指在电压和电流下总体具有类似于电容器的行为的电子行为的一个电气部件或多个电气部件这两者，以及由一个或更多个电气部件在特定环境中形成的、通常不期望的电容效应。因此，术语“电容元件”指的是电气部件或其组合以及寄生电容这两者。类似地，在本说明书中且在以下权利要求中，术语“电感元件”，意指在电压和电流下总体具有类似于电感器的行为的电子行为的一个电气部件或多个电气部件这两者，以及由一个或更多个电气部件在特定环境中开发的、通常不期望的电感效应。因此，术语“电感元件”指的是电气部件或其组合以及寄生电感这两者。现在参照图1a和图1b，将观察到它们示意性例示了包括根据本专利技术的、适于RF功率传送的装置的组的两个优选实施方式。在这种附图中，根据本专利技术的用于RF功率传送的组通常用附图标记1来指示，并且包括LC式的功率传送装置2(在技术行话中还被称为“天线”)和RF电源装置，所述RF电源装置用附图标记3来指示，并且被设置为以固定频率或可变频率给装置2供电。如下文中将更佳理解的，一个用于传送功率的这种装置2被固有地设计为共振。图1a和图1b所例示的、用于传送功率的组还可选地包括：测量装置MM，所述MM旨在使用期间在被固有地设计为共振且适于RF功率传送的装置2的端子处矢量地测量电压和电流。被固有地设计为共振的装置2包括电感元件Lp和电容元件Cp，并且旨在在共振状态下工作(即，以等于的角频率工作)。测量装置MM除了如上所述在被固有地设计为共振的装置2的输入处测量电压和电流之外，还被设置为验证这种量之间的可能相移，以便确定装置在使用期间是以共振状态工作还是以其他方式工作。根据图1a所例示的第一实施方式，被固有地设计为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被固有地设计为共振的装置(2)，所述装置适于RF功率传送，具体能够用于产生等离子体，并且能够电连接在具有固定频率或可变频率的射频电源(3)的下游，所述装置(2)包括：至少一个电感元件(Lp)，所述至少一个电感元件(Lp)在使用时能够由所述至少一个电源(3)供电；至少一个电容元件(Cp)，所述至少一个电容元件(Cp)电连接在所述至少一个电感元件(Lp)的端子处；所述至少一个装置(2)具有等于

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.16 IT VR2015A0000071.一种被固有地设计为共振的装置(2)，所述装置适于RF功率传送，具体能够用于产生等离子体，并且能够电连接在具有固定频率或可变频率的射频电源(3)的下游，所述装置(2)包括：至少一个电感元件(Lp)，所述至少一个电感元件(Lp)在使用时能够由所述至少一个电源(3)供电；至少一个电容元件(Cp)，所述至少一个电容元件(Cp)电连接在所述至少一个电感元件(Lp)的端子处；所述至少一个装置(2)具有等于的共振角频率，其特征在于，所述电容元件(Cp)和所述电感元件(Lp)各具有使得在共振状态下，电容元件和电感元件提供在所述装置(2)的所述端子处测量的等效阻抗的值，所述等效阻抗大致为电阻式，并且远高于在所述装置(2)的所述端子上游的寄生阻抗，使得所述寄生阻抗的效应在使用中大致能够忽略。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个电感元件(Lp)能够由所述电源(3)直接供电，即在没有另外电气部件的插入的情况下供电。3.根据权利要求1所述的装置，所述装置包括至少一个变压器或自耦变压器(4)，该变压器或自耦变压器依次包括：所述一个变压器或自耦变压器(4)的一个初级电路，所述初级电路设置有n1匝的至少一个线圈(L1)；以及一个次级电路，所述次级电路设置有具有n2匝的至少一个电感元件(Lp)，所述初级电路的所述线圈(L1)能够由所述电源(3)直接供电。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，所述装置包括至少一个支撑结构(5)，所述至少一个支撑结构(5)由电绝缘材料制成，具有一个内表面(5a)、一个外表面(5b)，所述支撑结构(5)在内部定界用于所述装置的工作区域(5c)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述至少一个电感元件(Lp)由所述支撑结构来支撑，所述支撑结构纵向围绕所述至少一个电感元件且与所述至少一个电感元件接触。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述至少一个电容元件(Cp)包括外部电容器(9)，所述外部电容器(9)电连接到所述至少一个电感元件(Lp)，并且在外部且距所述支撑结构(5)一距离地被支撑。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述外部电容器(9)的电极直接连接在所述电感元件(8)的所述端子处，即在没有另外电气部件的插入的情况下连接在所述电感元件(8)的所述端子处。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述电极具有10mm2-20mm2的截面，具有小于或等于大约10cm-15cm的长度。9.根据权利要求4至8中任一项所述的装置，其中，所述至少一个电容元件(Cp)被集成在所述支撑结构(5)内。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述电容元件(Cp)包括由导电材料制成的至少一对板状元件(10、11)，所述一对板状元件在其一端及相反侧处应用于所述支撑结构(5)，所述板状元件(10、11)从而形成其间具有电介质材料的电容器(C’x)的两个板。11.根据权利要求4至9中任一项所述的装置，其中，所述至少一个电容元件(Cp)包括由导电材料制成的两对板状元件(10、11)，所述两对板状元件一对相对于所述支撑结构(5)内部应用，并且一对相对于所述支撑结构(5)外部应用，各对所述板状元件(10、11)应用于所述支撑结构(5)的一端处，并且借助于由导电材料制成的至少一个连接元件(12)串联电连接到另一对，所述对从而形成其间具有电介质材料的两个电容器(C’x)，并且串联电连接在所述至少一个电容元件(Lp)的所述端子处。12.根据权利要求4至11中任一项所述的装置，其中，所述至少一个电容元件(Cp)由所述至少一个电感元件(Lp)的所述寄生电容(Cx)给出。13.根据权利要求4至12中任一项所述的装置，所述装置包括至少一个板状电极(14)，所述至少一个板状电极(14)在所述支撑结构(5)的一端处应用于所述支撑结构(5)，并且电连接到所述至少一个电感元件(Lp)，所述板状电极(14)能够在相对于所述装置(2)的馈电电压同步或可能异相的电位下供电。14.根据权利要求4至13中任一项所述的装置，所述装置包括至少一个线状电极(15)，所述至少一个线状电极(15)在所述工作区域(5c)中轴向地支撑在所述支撑结构(5)内部。15.根据权利要求4至14中任一项所述的装置，其中，所述至少一个电感元件(Lp)由所述支撑结构(5)内部和/或外部支撑。16.根据权利要求4至15中任一项所述的装置，其中，所述至少一个电感元件(Lp)包括一层或更多层，各层由所述支撑结构(5)内部和/或外部支撑。17.根据权利要求4至16中任一项所述的装置，当从属于权利要求3时，其中，所述线圈(L1)由所述支撑结...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·F·塞尔莫，
申请(专利权)人：A·F·塞尔莫，D·帕瓦林，F·特雷佐拉尼，M·马嫩特，
类型：发明
国别省市：意大利,IT