用于生成微波激发的微等离子体的便携式电源装置制造方法及图纸

提供了一种用于生成微波等离子体的便携式电源装置，通过使用具有特殊频率的微波生成等离子体、在生成等离子体之后监控从等离子体生成装置反射的功率、检测改变的阻抗匹配条件并校正频率，该便携式电源装置能够使从等离子生成装置反射的功率最小化并能够改善等离子体生成装置的功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及便携式电源装置，并且更具体地，其涉及用于生成微波等离子体的便 携式电源装置，通过使用具有特殊频率的微波生成等离子体、在生成等离子体之后监控从 等离子体生成装置反射的功率、检测改变的阻抗匹配条件并校正频率，该便携式电源装置 能够使从等离子体生成装置反射的功率最小化并改善等离子体生成装置的功耗。
技术介绍
最近，等离子体处理已经被开发用于生物医学领域中的各种应用，例如血液凝 固、消毒、巴氏杀菌、牙齿美白和癌症治疗。为了将等离子体用于生物医学领域中的各种应 用，需要开发可操作以在常压下生成等离子体的等离子体生成装置，而不是在半导体加工 中使用的、在真空室中低压生成等离子体的等离子体生成装置。通常，在常压下生成等离子体所需的功率高于在真空室中低压生成等离子体所需 的功率。图1示出了生成等离子体时气压与点火功率之间的关系的图形。参照图1，可看出，在低压(例如在真空室中可实现的约1托(Torr)的气压)情况 下生成等离子体需要约0.25W的点火功率。相反地，可看出，在高压(例如约760托的大气 压)情况下需要约2. 5W的点火功率生成等离子体。图1的图形说明了根据包含常压的气压情况在等离子体生成装置中生成等离子 体所需的功率的测量结果。特别地，该测量是在没有任何气体流入等离子体生成装置的情 况下进行的。在气体流入等离子体生成装置以生成等离子体射流的情况下，生成等离子体 的功率进一步增加。因此，在传统的常压等离子体生成装置中，在常压的情况下生成等离子体需要更 高的功率。因此，存在电源装置的体积和尺寸太大而难以携带的问题。图2是示出了在微波等离子体生成装置中生成等离子体之前和之后的反射系数 的图形。在下文中，微波等离子体生成装置表示通过将微波用作电源以生成等离子的装置。在图2中，图形(a)示出了在生成等离子体之前，更确切地说，在未加载点火之前， 从微波等离子体生成装置反射的功率，而图形(b)示出了在生成等离子体之后，更确切地 说，在点火之后，从微波等离子体生成装置出反射的功率，其中，等离子体是用IW的功率、 由气压为760托的氩气(Ar)或氦气(He)生成的。参照在生成等离子体之前的图(a)，可理 解到，微波等离子体生成装置被设计为在对应于最小反射系数的频率875MHz时是最优的。然而，还可从示出了生成等离子体之后的反射系数的图(b)中理解到，使用在频 率875MHz时是最优的微波等离子体生成装置在常压下生成等离子体之后，反射系数被改 变。通常，由于常压下的电容的改变，工作频率变为略低于初始频率875MHz，如图(b) 所示。如存在于生成的等离子体中的离子和电子等带电微粒会影响电场，以使等离子体生成装置的电容变得不同于初始设计的值。由于该原因，在微波等离子体生成装置中生成 等离子体之后，初始设计的阻抗匹配被改变。因此，如果在没有任何校正的情况下将微波的初始设计频率提供给微波等离子体生成装置，那么将不能控制由于工作频率的减小导致的反射功率的增加。因此，存在的问题 在于由于不必要的功率消耗而使功率的效率被降低。
技术实现思路
本专利技术提供了这样的便携式电源装置，该便携式电源装置能够通过使用微波生成 具有低功率的常压等离子体、在生成等离子体之后监控从等离子体生成装置反射的功率和 根据反射功率的变化校正频率以使从等离子体生成装置反射的功率最小化。本专利技术还提供 了这样的便携式电源装置，其能够通过安装在印刷电路板或一个芯片上以大大地减小其体 积和重量并改善其便携性。根据本专利技术的一个方面，提供了一种便携式电源装置，该便携式电源装置用于给 生成微波等离子体的微波等离子体生成装置提供功率，该便携式电源装置包括振荡放大 单元，其具有连接到微波等离子体生成装置的输出级并具有提供放大的微波的振荡器；和 反射功率反馈单元，其一个级被连接到微波等离子体生成装置以接收在生成等离子体时从 微波等离子体生成装置100反射的反射功率作为反馈并测量该反射功率的梯度，并且所述 反射功率反馈单元的另一个级被连接到振荡放大单元以生成开关控制信号并提供该开关 控制信号，该开关控制信号用于将微波的频率调节为适合于改变后的反射功率的频率。附图说明在参照附图详细地描述了本专利技术的示例性实施方式后，本专利技术的上述性质和优点 以及其它性质和优点将更加显而易见，其中图1是示出了生成等离子体时压力与点火功率之间的关系的图形；图2是示出了在微波等离子体生成装置生成等离子体之前和之后的反射系数的 图形；图3是示出了根据本专利技术的用于生成微波等离子体的便携式电源装置的结构的 示意性方框图；图4是示出了根据本专利技术的用于生成微波等离子体的便携式电源装置的振荡放 大单元的结构的示意性方框图；图5是示出了根据本专利技术的具有反射功率反馈单元的便携式电源装置的结构的 示意性方框图；和图6是示出了根据本专利技术的便携式电源装置的结构的示意性方框图，其中反射功 率反馈单元的组件被构造在一个芯片中。具体实施例方式在下文中，将通过参照附图解释本专利技术的示例性实施方式对本专利技术进行详细描 述。图3是示出了根据本专利技术的用于生成微波等离子体的便携式电源装置的结构的示意性方框图。参照图3，用于生成微波等离子体的便携式电源装置包括振荡放大单元200，其 具有振荡器和输出级，振荡器用于提供具有生成微波等离子体的能量的放大微波，输出级 被连接到微波等离子体生成装置100 ；和反射功率反馈单元300，其具有被连接到微波等离 子体生成装置100以接收从微波等离子体生成装置100反射的反射功率作为反馈的一个 级、以及被连接到振荡放大单元200以生成开关控制信号并将该开关控制信号提供至电源 装置的另一级，所述开关控制信号用于将微波的振荡频率调节为适于在生成等离子体时被 改变的反射系数的频率。 通过使用由振荡放大单元200生成的微波，微波等离子体生成装置100可在常压 下用较低功率生成微波等离子体。微波等离子体生成装置100可由普通的等离子体生成装 置构成。如由本专利技术人提交的第10-2008-83364号韩国专利申请所公开的，微波等离子体 生成装置100优选地由具有同轴电缆、外部导体、连接器和排放尖端的振荡器构成以改善 其便携性。图4是示出了根据本专利技术的用于生成微波等离子体的便携式电源装置的振荡放 大单元的结构的示意性方框图。参照图4，振荡放大单元200包括晶体振荡器210、小数分频锁相环(fractional PLL) 220、功率放大器240、驱动放大器230、第一调节器(regulator) 250、第二调节器260和 电池270。除了电池270以外，晶体振荡器210、小数分频PLL 220、功率放大器240和驱动 放大器230都优选地安装在印刷电路板(PCB)上。因此，电源装置的体积可被最小化，从而 能够改善其便携性。晶体振荡器210由包括振荡电路的振荡器构成，用于生成微波以用作生成等离子 体的电源。晶体振荡器210被设计为使频率24MHz的信号振荡。小数分频PLL 220使用分频器接收具有较低参考频率的信号并生成具有较高输 出频率的信号。小数分频PLL 220由小数N分频PLL(fracti0nal-N PLL)构成，与整数分频 方案相比，其在带内噪声、锁定时间和参考频率的杂散效应方面均具有优势。小数分频PLL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于为生成微波等离子体的微波等离子体生成装置提供功率的便携式电源装置，其包括：振荡放大单元，其具有输出级和振荡器，所述输出级被连接到所述微波等离子体生成装置，所述振荡器用于提供放大的微波；和反射功率反馈单元，其具有的一个级被连接到所述微波等离子体生成装置，以在生成所述等离子体时接收从所述微波等离子体生成装置１００反射的反射功率作为反馈并测量所述反射功率的梯度，所述反射功率反馈单元具有的另一个级被连接到所述振荡放大单元，以生成开关控制信号并提供所述开关控制信号，所述开关控制信号用于将所述微波的频率调节为适于改变后的反射功率的频率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔峻，李在九，沈载润，
申请(专利权)人：浦项工科大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]