微波传播和吸收区分开的等离子体装置制造方法及图纸

一种配送微波功率以便在封闭箱内激发等离子体用的装置，包括至少一个微波能量第二施加器（Ｐ２）与第一施加器（Ｐ１）和激发器（ｅ）形成至少一个激发三元组合。其中，首先，第一和第二施加器安装成基本上互相平行并在空间上隔开一定距离，以便在其间形成一个微波能量传播区（Ｐ）；其次，激发器（ｅ）安置在密封箱（７）内部，以这样一种方式相对于第一和第二施加器（Ｐ１，Ｐ２）安置，使得电子的轨道（５）不与传播区（Ｐ）相交，从而分开传播区（Ｐ）和吸收区（Ａ）。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用微波从任何种类的气体介质产生等离子体的一般
更准确地说，本专利技术涉及或者在电子回旋共振的磁场内或者对无磁场的高压等离子体利用微波产生等离子体的领域。本专利技术的特别有利的用途在于表面处理领域(刻蚀、沉积、清洗、杀菌、消除污染、溅射、离子注入、化学或热化学处理)或产生通过等离子体提取获得的离子束，或者在一般的情况下，本专利技术用于需要产生浓密等离子体的其它用途。 在
中已经知道许多产生等离子体的装置。例如，法国专利FR85/08836说明一种在电子回旋共振下的等离子体激发技术。当静态或准静态的磁场中电子的回转频率等于外加加速电场的频率时就获得电子回旋共振。对于由下列关系给定的磁场B和激发频率f能获得共振B＝(2πmf)/e式中，m和e分别为电子的质量和电荷。作为例子，在频率2.45GHz，为了获得共振需要0.0875忒斯拉。对于等离子体激发，电子回旋共振只有在电子可以通过该过程充分加速时才可能，也就是，只有在电子可以在相位中足够长时间地转动而使电场获得电离气体所需的极限能量时才可能。为了达到这一点，首先要求回转半径足够小，特别是保持在共振的各个条件统一的空间区域内，即在一个其中外加电场和强度为B的磁场同时存在的区域内；其次要求与电子和中性基本粒子即原子和/或分子之间的弹性碰撞频率相比，回转频率仍然是大的。换句话说，当气体压力足够低而同时电场频率足够高即磁场强度B同样高时，获得电子回旋共振的等离子体激发的最佳条件。在实际中，在一个常规等离子体中，对于频率f为大约或大于500MHz而气体压力为大约10-1帕(通常为10-3帕至10帕，取决于气体性质)时，获得电子回旋共振的有利于激发的条件。然而，大于10GHz的微波频率需要非常高的磁场强度，用常规的磁结构和永久磁体不可能得到。在频率f＝2.45GHz时，强度B为0.0876忒斯拉，而在频率f＝10GH2时，强度超过0.35忒斯拉。如在附图说明图1中可以更清楚地看到的，上述法国专利中说明的技术要求使用永久磁体1，每个永久磁体1产生至少一个强度相应于电子回旋共振的恒定磁场的表面2。电磁功率通过天线3或每个由金属线元件构成的等离子体激发器传送到共振区2。每个激发器3安置在永久磁体1的上方，永久磁体1安装在密封箱4的壁上。强度等于发生共振的值的电磁场和磁场是局域化的并基本上限制在激发器3和磁体上方密封箱壁一部分之间的空间中。当存在低压气体介质时，电子在共振区中加速，它们围绕形成等离子体限制表面的磁场线5。这些磁场线5形成将一个磁体的极连接到相邻磁体的极上的垂链。沿其路径，电子使与其碰撞的分子和原子发生离解和电离，等离子体而后沿磁场线产生并随后从磁场线扩散而形成实际上不存在高能电子的冷等离子体中高能电子仍然捕集在垂链中。这样一种装置的一个主要缺点是，微波能量传播和吸收微波能量的共振区是重叠的。因此微波沿线形施加器传播而不同时发生吸收是不可能的。因此，等离子体强度和微波电场强度沿天线逐渐减小。结果，得到的等离子体沿天线的强度不均匀，因而不适合于大多数工业用途。为了弥补这个缺点，专利FR91/00 894提出，将天线3安置在磁体间的区域6中，区域6位于密封箱壁和连接两个不同极性的相邻极的磁场线5之间。区域6由于它实际上没有等离子体而特别适合于微波传播，因为等离子体扩散垂直于磁场线而当磁场强度增大时等离子体扩散大为减小。因此沿微波施加器的全长得到波幅恒定的驻波，每半个波长得到微波功率的最小值和最大值。但是，即使沿施加器的微波功率因此而按平均值均匀分布，由于邻近磁场施加器的磁场的梯度和曲率而引起的沿施加器存在电子漂移，等离子体源实际上是均匀的，因此沿施加器产生一个均匀的等离子体。该技术的主要缺点是，微波电场最大的区域即施加器和密封箱壁之间的区域并不与磁场强度等于电子回旋共振的共振区符合一致。为了产生等离子体激发，必须或者增大外加微波电场的强度，或者增大磁场的强度，以延伸共振区。在这种情况下，必须使用能够传送极高磁场强度的永久磁铁，该强度显著大于仅仅为满足共振条件而需要的强度。此外，由上述两个专利说明的所有技术也存在下述缺点由永久磁铁产生的磁场的工作体积的百分率低； 要求相对于磁体非常精确地安置微波施加体；要求提供壁非常薄而作为距磁体表面距离的函数的磁场强度降低极快的箱；要求使用能够沿微波施加器传送磁场的磁场施加器，该微波施加器要尽可能均匀，以便避免对于沿施加器传播微波极端不利的阻抗断裂；几乎不可能通过等离子体激发机构泵出和配送气体；以及激发效率很低，由于与快电子一起扩散的离子而产生壁的破碎，这些快电子产生等离子体由于磁场的梯度和曲率而引起的电子漂移而对着壁消失(磁控管效应)。因此本专利技术着眼于弥补先有技术的各种缺点，方法是提出一种适合于保证微波功率沿磁场施加器长度方向损失极小地传播和配送的装置。从而获得最大的微波功率，使得可以获得实际上恒定的等离子体密度(至少平均说来)。本专利技术着眼于提供一种等离子体产生装置，能够提高微波功率而不存在任何纯粹物理方面的限制，从而可以同时提高该等离子体的密度。为了达到这些目的，配送微波功率以激发密封箱内等离子体用的配送装置包括一个微波能量源；至少一个微波能量第一施加器；以及至少一个线形等离子体激发器，安置在距微波第一施加器一定距离处，在两者之间形成一个吸收区，电子沿确定的轨道受微波场的加速。根据本专利技术，该配送装置包括至少一个微波能量第二施加器，与一个第一施加器和一个激发器配合，形成至少一个激发三元组合，其中，首先，第一施加器和第二施加器安装成大体上互相平行并在空间上隔开一定距离，在其间形成一个微波能量传播区，其次，激发器安置在密封箱内部，以这样一种方式相对于第一和第二施加器安置，使得电子的轨道不与传播区相交，从而分开传播区和吸收区。从下述参照附图的说明可以清楚其它各种特征，它们表明本专利技术的各个实施例及其实施为非限制性的例子。图1是一种配送微波能量用的先有技术装置的示意截面图；图2是一种实施本专利技术的配送微波能量装置的实施例的产生等离子体用的机械装置图；图3是大体上沿图2III-III线的截面图；图4是表示本专利技术的一种单元分布装置的放大比例图；图5表示适合于在本专利技术装置中实施的激发施加器的实施例；图6至8表示可以实施本专利技术激发装置的各种组合；图9和10是在第二变型实施例中实施本专利技术激发装置的原理图。如从图2和3可见，机械装置I适合于从任何种类的气体介质产生用途非常广泛的等离子体，如用于表面处理或产生离子束。该机械装置包括一个非磁性的密封箱7，装有至少一个注入气体用的装置8和至少一个泵出气体用的装置9，使待电离气体能够保持在所要压力下穿过激发区，该压力例如可以是约10-2帕至几帕。机械装置I也包括本专利技术的一个激发等离子体用的装置，该等离子体被限制在密封箱的中心区内。例如，在工作区内，该等离子体用于对安置在支架12上并利用发生器13相对于等离子体的电位加偏压的样品或物体11进行表面处理。本专利技术的激发装置包括至少一个等离子体激发器e，后者在第一实施例中构成利用永久磁体或者利用沿导体或超导体传导的电流来外加磁场用的元件。在图示的例子中，激发装置包括一系列激发器e，每个由线状的合在一起形成多极磁性结构的永久磁体构成。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于配送微波功率以便在密封箱内激发等离子体的配送装置，该装置包括：一个微波能量源（２０）；至少一个微波能量第一施加器（Ｐ１）（２１）；至少一个线形等离子体激发器（＊），安置在距微波第一施加器（Ｐ１）一定距离处，用于在它们之间 形成一个吸收区（Ａ），电子沿确定的轨道（５）受到该微波场的加速；其特征在于，该配送装置包括至少一个微波能量第二施加器（Ｐ２），用于与一个第一施加器（Ｐ１）和一个激发器（＊）配合，形成至少一个激发三元组合，其中，首先，第一施加器（Ｐ１）和 第二施器（Ｐ２）安装成大体上互相平行并在空间上隔开一定距离，在其间形成一个微波能量传播区（Ｐ），其次，激发器（＊）安置在密封箱（７）内部，以这样一种方式相对于第一和第二施加器（Ｐ１，Ｐ２）安置，使得电子的轨道（５）不与传播区（Ｐ）相交，从而分开传播区（Ｐ）和吸收区（Ａ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕西安亨利雅克佩尔蒂埃，
申请(专利权)人：金属加工有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]