【技术实现步骤摘要】
一种微波等离子体装置
[0001]本专利技术实施例涉及等离子体物理及应用科学研究领域，尤其涉及一种微波等离子体装置。
技术介绍
[0002]微波等离子体技术是近些年发展起来的一种新型的技术，在半导体、废弃处理等领域得到了广泛的应用。其产生原理是采用高能微波使气体电离，产生大量活性离子，活性离子之间相互反应、重新生成新的材料，或者采用活性离子的能量进行清洗、刻蚀的工序。
[0003]通常情况下，微波等离子体具有两个重要的技术指标：产生等离子体的尺寸、等离子体的离子浓度。一般情况下，气压越高，所产生的等离子体离子浓度也越高，所需要的微波能量也越高，材料合成或者进行其它工序的处理速度也越快。而等离子体的尺寸往往会受到微波波长的限制，通常情况下其所产生的等离子体直径不大于半波长。当气压较低或者微波能量较大时，也可能以多个波长周期为中心产生多个等离子体，等离子之间相互扩散形成一片较大的等离子体区域。
[0004]然而，专利技术人在实现本申请的过程中发现，现有微波等离子设备主要分为以下两种：1、常压等离子体炬，通过压缩波导产生较大电场，用金属尖端进行“点火”，在石英筒内产生等离子体，持续通入气体，一方面维持等离子体的气体成分，另一方面气体带走大量热量，起到散热的作用，保护石英管不被高温融化。2、低压等离子体，该技术需要让腔体维持在一定的低压状态，然后在腔体内形成一定驻波模式，或者在腔体内放入金属结构，产生局部的强电场区域，以便激发腔体内的气体电离，产生稳定的等离子体。
[0005]现有技术的缺陷：>[0006]1、常压等离子体炬不稳定，合成物料杂质较多，尤其是点火时需要金属丝“点火”，容易引入污染物。
[0007]2、常压等离子体微波从玻璃管侧面馈入，电场分布不均匀，容易在在石英玻璃管壁产生积碳，需要定期清理，否则设备无法长时间使用。
[0008]3、低压等离子体密度较低，腔体内多个模式不可控，离子密度不均匀，容易局过热或者产生次生等离子体。
[0009]因此，有必要专利技术一种微波等离子体装置以解决上述技术问题。
技术实现思路
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种微波等离子体装置，以产生稳定的等离子体，减小引入杂质的污染。
[0011]本专利技术实施例解决其技术问题提供以下技术方案：提供一种微波等离子体装置，包括谐振腔、真空腔以及依次连接的微波发生器、环形器、三销钉微波调谐器、微波模式转换器、短路活塞，所述谐振腔的两端分别连接所述微波模式转换器和所述真空腔，所述微波模式转换器上设有伸入所述谐振腔内部的微波天线，所述谐振腔和所述真空腔之间设有石
英窗口，所述石英窗口用于隔离所述谐振腔和所述真空腔，其中，沿所述真空腔的轴向，所述真空腔两端的尺寸均大于所述真空腔中部的尺寸。
[0012]在一些实施例中，沿所述真空腔的轴向，所述真空腔包括依次连通的第一真空腔、第二真空腔及第三真空腔，所述第一真空腔背离所述第二真空腔的一端连接所述石英窗口，其中，所述第一真空腔的内径和所述第三真空腔的内径均大于所述第二真空腔的内径。
[0013]在一些实施例中，所述第一真空腔自朝向所述第二真空腔的一端至所述第一真空腔的另一端的内径逐渐增大，和/或，所述第三真空腔自朝向所述第二真空腔的的一端至所述第三真空腔的另一端的内径逐渐增大。
[0014]在一些实施例中，所述真空腔包括过渡腔，所述过渡腔连接于所述石英窗口和所述第一真空腔之间，所述过渡腔与所述第一真空腔连通。
[0015]在一些实施例中，所述第二真空腔的内壁设有石英管。
[0016]在一些实施例中，所述微波发生器被构造为生成波长为L的微波，所述第二真空腔的内径范围为：L/1.31～L/0.82，和/或
[0017]所述第二真空腔的内壁设有石英管，所述微波发生器被构造为生成波长为L的微波，所述第二真空腔的内径范围为：L/(1.31*1.87)～L/0.82。
[0018]在一些实施例中，还包括真空泵，所述真空腔背离所述谐振腔的一端设有排气口，所述真空泵与所述排气口连接。
[0019]在一些实施例中，所述真空腔背离所述谐振腔的一端设有集料罐，所述集料罐与所述真空腔连通，所述排气口设于所述集料罐。
[0020]在一些实施例中，包括分离器，所述分离器连通于所述集料罐与所述真空泵之间。
[0021]在一些实施例中，所述真空腔的外壁设有水冷通道。
[0022]本专利技术实施例的有益效果：
[0023]与现有技术相比较，本申请实施例提供的一种微波等离子体装置中真空腔两端的尺寸均大于真空腔中部的尺寸，从而使得真空腔中部的电场强度最强，以便在该位置激发产生稳定的等离子体，避免真空腔的其他区域产生次生等离子体；微波在真空腔内的电场模式为TM01模式，该模式下腔体中心位置电场最强，腔壁和石英玻璃管壁电场几乎为零，能够很好地防止等离子对腔壁和石英玻璃管的刻蚀；石英玻璃管壁电场极小且均匀，不会产生积碳；另外，本申请的微波等离子体装置无需点火，避免了因点火引入杂质的问题。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本专利技术其中一实施例提供的微波等离子体装置的结构示意图；
[0026]图2是图1所示的微波等离子体装置的电场分布图。
[0027]图中附图标记如下：
[0028]1、微波发生器；2、环形器；3、三销钉微波调谐器；4、微波模式转换器；5、短路活塞；6、微波腔体；61、谐振腔；62、真空腔；621、第一真空腔；622、第二真空腔；623、第三真空腔；
624、过渡腔；7、微波天线；8、石英窗口；9、进气口；10、石英管；11、第一水冷通道；12、第二水冷通道；13、第一进出水口；14、第二进出水口；15、真空泵；16、排气口；17、集料罐；18、分离器。
具体实施方式
[0029]为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“连接于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微波等离子体装置，其特征在于，包括谐振腔、真空腔以及依次连接的微波发生器、环形器、三销钉微波调谐器、微波模式转换器、短路活塞，所述谐振腔的两端分别连接所述微波模式转换器和所述真空腔，所述微波模式转换器上设有伸入所述谐振腔内部的微波天线，所述谐振腔和所述真空腔之间设有石英窗口，所述石英窗口用于隔离所述谐振腔和所述真空腔；其中，沿所述真空腔的轴向，所述真空腔两端的尺寸均大于所述真空腔中部的尺寸。2.根据权利要求1所述的微波等离子体装置，其特征在于，沿所述真空腔的轴向，所述真空腔包括依次连通的第一真空腔、第二真空腔及第三真空腔，所述第一真空腔背离所述第二真空腔的一端连接所述石英窗口；其中，所述第一真空腔的内径和所述第三真空腔的内径均大于所述第二真空腔的内径。3.根据权利要求2所述的微波等离子体装置，其特征在于，所述第一真空腔自朝向所述第二真空腔的一端至所述第一真空腔的另一端的内径逐渐增大，和/或，所述第三真空腔自朝向所述第二真空腔的一端至所述第三真空腔的另一端的内径逐渐增大。4.根据权利要求2所述的微波等离子体装置，其特征在于，所述真空腔包括过渡腔，所述过渡腔连接于所述石英窗口和所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏浩胤，谭夏智，张晓达，文定，
申请(专利权)人：湖南微朗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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