專利名稱：用于產(chǎn)生均勻可調(diào)的微波等離子體的等離子體噴嘴陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體發(fā)生系統(tǒng)，具體涉及具有等離子體噴嘴陣列的微波等離子體系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近些年來，在產(chǎn)生等離子體方面的方法不斷取得進(jìn)展。通常，等離子體由帶正電離子、中性物質(zhì)和電子構(gòu)成。一般來說，可以將等離子體再劃分成兩類熱平衡等離子體和非熱平衡等離子體。熱平衡意味著包括帶正電離子、中性物質(zhì)和電子的所有物質(zhì)的溫度都是相同的。
也可將等離子體分為局部熱平衡(LTE)等離子體和非LTE等離子體，這種劃分通常與等離子體的壓力有關(guān)。術(shù)語“局部熱平衡(LTE)”是指這樣一種熱力學(xué)狀態(tài)，其中所有等離子體物質(zhì)(plasma species)的溫度在等離子體的局部區(qū)域中是相同的。
高的等離子體壓力在等離子體中引發(fā)單位時(shí)間間隔內(nèi)的大量碰撞，從而導(dǎo)致在包括等離子體的物質(zhì)之間的充分能量交換，這也就導(dǎo)致等離子體物質(zhì)的溫度相同。另一方面，低的等離子體壓力可能由于在等離子體物質(zhì)之間的不充分碰撞而導(dǎo)致等離子體物質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)溫度。
在非LTE等離子體或僅僅在非熱平衡等離子體中，所述離子和中性物質(zhì)的溫度通常小于100℃，而電子的溫度可能最高達(dá)幾萬攝氏度。因此，非LTE等離子體可以在不消耗大量能量的情況下作為用于強(qiáng)應(yīng)用還有弱應(yīng)用的高反應(yīng)性工具。這種“熱冷性(hot coolness)”對于各種應(yīng)用而言允許多種加工可能性和經(jīng)濟(jì)機(jī)會。強(qiáng)應(yīng)用包括金屬沉積系統(tǒng)和等離子體切割器，弱應(yīng)用包括等離子體表面清潔系統(tǒng)和等離子體顯示器。
這些應(yīng)用中的一種應(yīng)用為等離子體消毒，其利用等離子體來毀滅包括高抵抗性細(xì)菌內(nèi)生孢子的微生物生命。消毒是確保最終使用的醫(yī)療和牙科裝置、材料以及織物的安全性的關(guān)鍵步驟。在醫(yī)院和工業(yè)中使用的現(xiàn)有消毒方法包括高壓滅菌、環(huán)氧乙烷氣體(EtO)、干燥加熱以及用伽馬射線或電子束照射。這些技術(shù)存在許多必須應(yīng)對和克服的缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)包括熱敏感性和受熱損壞、形成有毒副產(chǎn)品、高操作成本以及整個(gè)循環(huán)期間內(nèi)的低效率。因此，衛(wèi)生保健部門和工業(yè)上一直需要這樣一種消毒技術(shù)，該消毒技術(shù)能夠在室溫附近并且以更短的時(shí)間起作用，同時(shí)不會對包括各種熱敏電子元件和設(shè)備的大多數(shù)醫(yī)療材料造成結(jié)構(gòu)損壞。
就材料處理而言，用于消毒的大氣壓等離子體為使用者帶來了許多明顯的優(yōu)點(diǎn)。其緊湊的組裝使得易于成形，其無需使用昂貴的真空腔室和泵運(yùn)系統(tǒng)，其無需附加的設(shè)施就能安裝在各種環(huán)境中，并且，其操作成本和維護(hù)要求最低。實(shí)際上，大氣壓等離子體消毒的基本重要性在于，其具有以簡便使用的方式并以更快的周轉(zhuǎn)周期對熱敏物體進(jìn)行消毒的能力。大氣壓等離子體消毒可通過包括原子氧、羥基基團(tuán)的反應(yīng)性中性物質(zhì)和產(chǎn)生等離子體的紫外線的直接效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，所有這些均能攻擊細(xì)菌細(xì)胞膜并且對它造成破壞。因此，就有了將能夠產(chǎn)生大氣壓等離子體的裝置作為有效且低成本的消毒源的需求。
如其它的等離子體發(fā)生系統(tǒng)一樣，影響大氣壓等離子體消毒系統(tǒng)的效率的一個(gè)關(guān)鍵性因素在于由該系統(tǒng)產(chǎn)生的等離子體的可調(diào)性(scalability)。目前存在幾種在全世界的工業(yè)和教育機(jī)構(gòu)中廣泛使用的、基于微波噴嘴的大氣壓等離子體系統(tǒng)。這些設(shè)計(jì)中的大部分均是基于單一噴嘴作出的，而且它們?nèi)狈︶t(yī)療裝置應(yīng)用方面的消毒所需的大容積可調(diào)性。另外，這些等離子體系統(tǒng)會產(chǎn)生不適于消毒應(yīng)用的高溫等離子體。
一種用于提供均勻等離子體的解決方案使用了與微波空腔結(jié)合的噴嘴陣列。這種系統(tǒng)的一個(gè)挑戰(zhàn)性問題為必須控制微波空腔內(nèi)的微波分布，以使微波能量(或者等同地說是微波)分布在該空腔內(nèi)的靜止不動的預(yù)期區(qū)域(下面，將其稱為“高能量域”)中。在這類系統(tǒng)中，等離子體均勻性和可調(diào)性可通過使噴嘴與被控制的高能部位相結(jié)合而獲得，該結(jié)合也能夠提高所述系統(tǒng)的工作效率。
具有微波空腔的大多數(shù)常規(guī)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為能夠在微波空腔中提供均勻的微波能量分布。例如，2000年由Gerling Applied Engineering Inc.公司在www.2450mhz.com上發(fā)表的Gerling，“WAVEGUIDECOMPONENTS AND CONFIGURATIONS FOR OPTIMALPERFORMANCE IN MICROWAVE HEATING SYSTEMS”披露了一種具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動式移相器的系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，兩個(gè)轉(zhuǎn)動式移相器產(chǎn)生在微波空腔內(nèi)連續(xù)運(yùn)動的高能量域以確保在微波空腔內(nèi)的均勻熱量分布。
與這種常規(guī)系統(tǒng)相反的是，具有一個(gè)等離子體噴嘴陣列的等離子體發(fā)生系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能確定性地控制其微波空腔中的微波并產(chǎn)生與噴嘴陣列結(jié)合的高能量域。因此，迫切需要一種等離子體發(fā)生系統(tǒng)，其能確定性地產(chǎn)生并控制微波空腔內(nèi)的高能量域而且設(shè)有等離子體噴嘴陣列以從高能量域接收微波能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了具有微波等離子體噴嘴陣列的各種系統(tǒng)以及用于設(shè)置等離子體噴嘴陣列的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，設(shè)置微波等離子體噴嘴陣列的方法包括以下步驟沿相反的方向?qū)⑽⒉ㄒ胛⒉涨粌?nèi)，使所述微波發(fā)生干涉并在微波空腔內(nèi)形成靜態(tài)的穩(wěn)定微波圖；調(diào)節(jié)所述微波中至少一個(gè)微波的相位以控制由穩(wěn)定微波圖產(chǎn)生的高能量域；將噴嘴陣列至少部分地設(shè)置在微波空腔內(nèi)，使噴嘴陣列中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴部件從對應(yīng)的一個(gè)高能量域中接收微波能量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，設(shè)置微波等離子體噴嘴陣列的方法包括以下步驟沿第一軸線、以相反的方向?qū)⒌谝粚ξ⒉ㄒ胛⒉涨粌?nèi)；沿第二軸線、以相反的方向?qū)⒌诙ξ⒉ㄒ胛⒉涨粌?nèi)，其中的第一軸線垂直于第二軸線，使得第一對和第二對微波發(fā)生干涉并在微波空腔內(nèi)形成靜態(tài)的高能量域；調(diào)節(jié)所述微波中至少一個(gè)微波的相位以控制高能量域；將噴嘴陣列至少部分地設(shè)置在微波空腔內(nèi)，使噴嘴陣列中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴部件從對應(yīng)的一個(gè)高能量域中接收微波能量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，微波等離子體噴嘴陣列單元包括微波空腔和噴嘴陣列，每個(gè)噴嘴均包括氣流管，其適于引導(dǎo)從其中經(jīng)過的氣流并具有入口部和出口部；以及沿軸向設(shè)置在所述氣流管中的棒狀導(dǎo)體，所述棒狀導(dǎo)體具有設(shè)置在所述微波空腔中以接收微波的一部分和相鄰于所述出口部設(shè)置的尖端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，微波等離子體系統(tǒng)包括微波源；與所述微波源操作性連接的一對隔離件；具有一對入口的微波空腔；一對波導(dǎo)，每個(gè)波導(dǎo)與至少一個(gè)所述隔離件操作性連接并與所述微波空腔的至少一個(gè)入口操作性連接；一對非轉(zhuǎn)動式移相器，每個(gè)非轉(zhuǎn)動式移相器與至少一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與至少一個(gè)所述隔離件操作性連接；以及噴嘴陣列，所述陣列的每個(gè)噴嘴包括氣流管和沿軸向設(shè)置在所述氣流管中的棒狀導(dǎo)體，所述氣流管適于引導(dǎo)從其中經(jīng)過的氣流并具有入口部和出口部，所述棒狀導(dǎo)體具有設(shè)置在所述微波空腔中以接收微波的一部分和相鄰于所述出口部設(shè)置的尖端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，微波等離子體系統(tǒng)包括微波源；與所述微波源操作性連接的隔離件；具有入口的微波空腔；與所述隔離件和所述微波空腔的入口操作性連接的波導(dǎo)；與所述波導(dǎo)和所述隔離件操作性連接的非轉(zhuǎn)動式移相器；循環(huán)器，其與所述波導(dǎo)操作性連接且用于將微波引向所述非轉(zhuǎn)動式移相器；與所述微波空腔操作性連接的滑動式短路；以及噴嘴陣列，所述陣列的每個(gè)噴嘴包括氣流管和沿軸向設(shè)置在所述氣流管中的棒狀導(dǎo)體，所述氣流管適于引導(dǎo)從其中經(jīng)過的氣流并具有入口部和出口部，所述棒狀導(dǎo)體具有設(shè)置在所述微波空腔中以接收微波的一部分和相鄰于所述出口部設(shè)置的尖端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，微波等離子體系統(tǒng)包括微波源；與所述微波源操作性連接的一對隔離件；具有一對入口的微波空腔；一對波導(dǎo)，每個(gè)波導(dǎo)與對應(yīng)的一個(gè)所述隔離件操作性連接并與所述微波空腔的一個(gè)對應(yīng)入口操作性連接；一對非轉(zhuǎn)動式移相器，每個(gè)非轉(zhuǎn)動式移相器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與對應(yīng)的一個(gè)所述隔離件操作性連接；一對滑動式短路，每個(gè)滑動式短路與所述微波空腔操作性連接；以及噴嘴陣列，所述陣列的每個(gè)噴嘴包括氣流管和沿軸向設(shè)置在所述氣流管中的棒狀導(dǎo)體，所述氣流管適于引導(dǎo)從其中經(jīng)過的氣流并具有入口部和出口部，所述棒狀導(dǎo)體具有設(shè)置在所述微波空腔中以接收微波的一部分和相鄰于所述出口部設(shè)置的尖端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，微波等離子體系統(tǒng)包括微波源；具有四個(gè)入口的微波空腔；四個(gè)波導(dǎo)，每個(gè)波導(dǎo)與所述微波空腔的至少一個(gè)入口操作性連接并與所述微波源操作性連接；四個(gè)非轉(zhuǎn)動式移相器，每個(gè)非轉(zhuǎn)動式移相器與至少一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與所述微波源操作性連接；四個(gè)循環(huán)器，每個(gè)循環(huán)器與至少一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接且用于將由所述微波源產(chǎn)生的微波引向至少一個(gè)所述非轉(zhuǎn)動式移相器；以及噴嘴陣列，所述陣列的每個(gè)噴嘴包括氣流管和沿軸向設(shè)置在所述氣流管中的棒狀導(dǎo)體，所述氣流管適于引導(dǎo)從其中經(jīng)過的氣流并具有入口部和出口部，所述棒狀導(dǎo)體具有設(shè)置在所述微波空腔中以接收微波的一部分和相鄰于所述出口部設(shè)置的尖端。
本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀以下更充分描述的本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容，將會清楚地理解本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的具有等離子體噴嘴陣列的系統(tǒng)的示意圖。
圖2A示意性地顯示了圖1所示系統(tǒng)的微波空腔內(nèi)兩個(gè)微波的干涉，其中所述兩個(gè)微波是沿相反方向傳播的。
圖2B示意性地顯示了圖1所示系統(tǒng)的微波空腔內(nèi)的高能量域的分布。
圖3為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的具有等離子體噴嘴陣列的系統(tǒng)的示意圖。
圖4A為圖1所示的微波空腔和等離子體噴嘴陣列的頂視圖。
圖4B為圖4A所示的微波空腔和噴嘴陣列沿線IV-IV的剖視圖。
圖4C為圖4B所示的微波空腔和噴嘴陣列的一個(gè)替換實(shí)施方案的剖視圖。
圖4D為圖4B所示的微波空腔和噴嘴陣列的另一個(gè)替換實(shí)施方案的剖視圖。
圖5A為圖4A所示的等離子體噴嘴的一個(gè)替換實(shí)施方案的頂視圖。
圖5B為圖5A所示的微波空腔和噴嘴陣列沿線IV′-IV′的剖視圖。
圖5C為圖5B所示的微波空腔和噴嘴陣列的一個(gè)替換實(shí)施方案的剖視圖。
圖5D為圖5B所示的微波空腔和噴嘴陣列的另一個(gè)替換實(shí)施方案的剖視圖。
圖6A-圖6F顯示了圖4C所示的微波等離子體噴嘴的替換實(shí)施方案的剖面圖，它們示出了用于提高噴嘴效率的附加部件。
圖7為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的具有等離子體噴嘴陣列的系統(tǒng)的示意圖。
圖8顯示了在圖7所示系統(tǒng)的微波空腔內(nèi)出現(xiàn)的高能量域的干涉圖，其示出了噴嘴陣列在高能量域中的一種布置。
圖9為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案、用于產(chǎn)生二維矩陣形式的高能量域的微波空腔和波導(dǎo)的示意圖。
圖10顯示了在圖7和圖9所示系統(tǒng)的微波空腔內(nèi)出現(xiàn)的高能量域的另一種干涉圖，其示出了噴嘴陣列在高能量域中的另一種布置。
圖11為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的具有等離子體噴嘴陣列的系統(tǒng)的示意圖。
圖12顯示了圖11所示的微波空腔和噴嘴陣列沿垂直于z軸的方向的剖視圖。
圖13為圖12所示的噴嘴的分解透視圖。
圖14A-圖14I顯示了圖13所示的棒狀導(dǎo)體的各種替換實(shí)施方案的剖面圖。
圖15為流程圖，說明了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案、用于設(shè)置微波等離子體噴嘴陣列的示例性步驟。
具體實(shí)施例方式
下面，對目前實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳預(yù)期形式進(jìn)行詳細(xì)說明。由于本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求書最佳限定的，因此，說明書僅用于說明本發(fā)明的一般性原理而非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
必須注意的是，除非在文中另作其它的明確說明，否則此處以及權(quán)利要求書中所使用的單數(shù)形式“一”、“該”和“所述”包括復(fù)數(shù)個(gè)對象。因此，例如，“一噴嘴”包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的等同物，等等。
如前所述，常規(guī)的微波等離子體系統(tǒng)通過控制傳播至微波空腔的兩個(gè)微波之間的相位差，在微波空腔內(nèi)產(chǎn)生均勻的能量分布。與現(xiàn)有系統(tǒng)不同的是，本發(fā)明提供了用于控制微波的相位以使微波在微波空腔內(nèi)產(chǎn)生靜態(tài)高能量域的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明還披露了用于設(shè)置等離子體噴嘴陣列以便使用來自高能量域的能量的方法。
圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的具有等離子體噴嘴陣列的系統(tǒng)10的示意圖。如圖所示，系統(tǒng)10包括微波源13，其具有用于產(chǎn)生微波的微波能量頭12和功率分流器14，所述功率分流器具有用于使微波能量頭12所產(chǎn)生的微波分流的兩個(gè)出口；用于耗散朝微波能量頭12傳播的反向微波的一對隔離件17a和17b，每個(gè)隔離件均包括用于耗散反向微波的虛載荷18a，18b和用于使反向微波轉(zhuǎn)向至對應(yīng)虛載荷18a，18b的循環(huán)器16；用于移動微波相位的一對非轉(zhuǎn)動式移相器24a和24b；用于分別將微波從功率分流器14引向非轉(zhuǎn)動式移相器24a和24b的一對循環(huán)器22a和22b；用于傳輸微波的波導(dǎo)20a和20b；以及微波空腔32。在一個(gè)替換實(shí)施方案中，系統(tǒng)10還可以包括與用于測量微波通量的功率表28a和28b連接的耦合器26a和26b；以及用于匹配微波阻抗的調(diào)諧器30a和30b。通常，微波能量頭12包括為了簡化起見而未在圖1中示出的微波發(fā)生器和電源。在另一個(gè)替換實(shí)施方案中，可以在微波能量頭12與雙出口功率分流器14之間設(shè)置隔離件，從而取代成對的隔離件17a和17b。
包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴36的噴嘴陣列37與微波空腔32連接并從氣體產(chǎn)生等離子體羽流38a～38n，所述氣體是通過質(zhì)量流量控制(MFC)閥35由氣體容器34提供的。在2005年7月5日提交的、名稱為“MicrowavePlasma Nozzle with Enhanced Plume Stability and Heating Efficiency”的同時(shí)待審PCT申請中披露了可用于系統(tǒng)10的噴嘴36和微波空腔32的幾種實(shí)施方案，將該P(yáng)CT申請的全文并入本申請中作為參考。
從功率分流器14傳輸?shù)奈⒉?0a和40b在微波空腔32內(nèi)沿x軸以相反的方向傳播并產(chǎn)生干涉圖，如圖2A所示。圖2A為曲線圖50，顯示了相互干涉從而在微波空腔32內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定微波54的微波52a和52b。曲線圖50的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別表示微波的傳播方向和微波的振幅。由于穩(wěn)定微波54的強(qiáng)度與振幅的平方成正比，因此，對于每一周期而言，穩(wěn)定微波54均具有峰值位置64，在這些峰值位置處，振幅達(dá)到其最大值58。(為了簡化起見，在下文中，振幅是指振幅的絕對值。)高能量域69可以指穩(wěn)定微波54的振幅超過可由使用者設(shè)定的閾值60的那些位置。如可以結(jié)合圖5A和圖10進(jìn)行解釋的那樣，在每個(gè)高能量域69中，沿x方向可以設(shè)置有一個(gè)以上的噴嘴。在這些情況下，可以根據(jù)噴嘴的尺寸、兩個(gè)相鄰噴嘴之間的間隔以及最大振幅58的值來確定高能量域69的寬度62。例如，使用者可以將閾值60設(shè)定為最大振幅58的75％，以將微波能量提供給高能量域69中的全部噴嘴。
可通過非轉(zhuǎn)動式移相器24a和24b控制峰值位置64和峰值處的最大振幅58以及高能量域69的寬度62，同時(shí)，通過微波52a和52b的波長確定波距56。如果微波52a和52b之間的相位差減小，則最大振幅58以及高能量域69的寬度62會增大。如果兩個(gè)微波52a和52b的相位沿x軸在一個(gè)方向上移動，則峰值位置64可以在該方向上移動。
圖2B顯示了從垂直于x-z平面的方向上觀察的、微波空腔32內(nèi)的高能量域69的分布66。如圖2B所示，高能量域69是由在微波空腔32內(nèi)分別沿方向68a和68b傳播的微波52a和52b的干涉產(chǎn)生的。由于微波52a和52b可以是一維波，因此，每個(gè)高能量域69均可以呈矩形帶狀并彼此相隔波距56的一半。在圖2A和圖2B中，出于說明的目的，假定微波空腔為長方體。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解在不脫離本發(fā)明思想的情況下，微波空腔可采用任意其它形狀。
在一個(gè)替換實(shí)施方案中，微波源13可由兩個(gè)獨(dú)立的微波能量頭和兩個(gè)分別連接于其上的隔離件代替，其中每個(gè)微波能量頭均可以將微波傳輸至微波空腔32。在該方案中，兩個(gè)微波52a和52b可具有不同的波長和振幅。此外，通過采用與上述相同的原理，可使用非轉(zhuǎn)動式移相器24a和24b來控制峰值位置64、最大振幅58以及高能量域69的寬度62。
圖3為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的、用于在微波空腔內(nèi)確定性地產(chǎn)生高能量域的系統(tǒng)70的示意圖。如圖所示，系統(tǒng)70可以包括用于產(chǎn)生微波的微波能量頭72；具有虛載荷76和循環(huán)器78的隔離件74，所述虛載荷用于耗散朝微波能量頭72傳播的反向微波，所述循環(huán)器用于使反向微波轉(zhuǎn)向虛載荷76；用于控制微波相位的非轉(zhuǎn)動式移相器82；循環(huán)器80；微波空腔92；用于將微波從微波能量頭72傳輸至微波空腔92的波導(dǎo)90；以及用于控制反射微波的相位的滑動式短路94。在一個(gè)替換實(shí)施方案中，系統(tǒng)70還可以包括與用于測量微波通量的功率表84連接的耦合器86；以及用于匹配微波阻抗的調(diào)諧器88。在另一個(gè)替換實(shí)施方案中，滑動式短路94可由一壁代替，此時(shí)，微波空腔92沿微波傳播方向的尺寸為微波的半波長的倍數(shù)。包括噴嘴98的噴嘴陣列99可以與微波空腔92連接并從氣體容器96提供的氣體產(chǎn)生等離子體羽流100。下面對噴嘴98的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行說明。
在圖3中，插圖102顯示了微波從微波能量頭72向微波空腔92的傳播。如箭頭104所示，被傳輸?shù)奈⒉ㄓ苫瑒邮蕉搪?4反射回來，它們與進(jìn)入的微波發(fā)生干涉從而在微波空腔92內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定微波?；瑒邮蕉搪?4可以控制反射微波的相位，而且，如果將其與非轉(zhuǎn)動式移相器82結(jié)合使用，則還能控制穩(wěn)定微波的位置和最大振幅以及與圖2B所示的高能量域69相似的高能量域的寬度。
圖4A為圖1所示的等離子體噴嘴陣列37的頂視圖，其說明了位于高能量域69內(nèi)的噴嘴36，所述高能量域是由沿相反方向68a和68b傳播的微波在微波空腔32內(nèi)形成的。如圖所示，將附圖標(biāo)記37所示的噴嘴陣列描述為二維陣列。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以使用噴嘴的其它布置結(jié)構(gòu)。例如，噴嘴陣列37可以僅具有沿z方向或x方向布置的噴嘴36的一維噴嘴陣列。應(yīng)注意的是，圖3中的噴嘴陣列99可具有與圖4A所示相同的布置。
圖4B顯示了圖4A所示的微波空腔和噴嘴陣列沿方向IV-IV的剖視圖110。如圖所示，微波空腔32包括壁111，其形成有用于接收來自氣體容器34的氣體的氣流通道112；以及空腔113，其用于接收從微波源13傳輸?shù)奈⒉úa(chǎn)生高能量域69。每個(gè)噴嘴36可以包括氣流管120，其與空腔壁111連接以從氣流通道112接收氣體；棒狀導(dǎo)體114，其具有用于從空腔113中的高能量域69收集微波的一部分116；以及設(shè)置在棒狀導(dǎo)體114與氣流管120之間的渦流引導(dǎo)件118。渦流引導(dǎo)件118具有至少一個(gè)孔119，所述孔用于形成繞棒狀導(dǎo)體114的螺旋形渦流路徑。由棒狀導(dǎo)體的部分116接收的微波聚集在棒狀導(dǎo)體的錐形尖端117處，從而利用氣體產(chǎn)生等離子體羽流38。氣流管120可以由微波基本上可透過的材料制成。例如，氣流管120可以由諸如石英等介電材料制成。
通過控制非轉(zhuǎn)動式移相器24a和24b，可以使高能量域69的寬度62達(dá)到最佳。通常，較小的高能量域69寬度可以產(chǎn)生較高的噴嘴36的工作效率。但是，考慮到高能量域69在系統(tǒng)10工作期間的能勢變化，高能量域69的寬度62可略大于棒狀導(dǎo)體114的直徑。
圖4C為圖4B所示的微波空腔和噴嘴陣列的一個(gè)替換實(shí)施方案122的剖視圖。如圖所示，噴嘴128具有與圖4B所示相似的部件。圖4C包括氣流管134，其與壁126密封連接以從氣流通道127接收氣體；棒狀導(dǎo)體130，其用于從空腔133中的高能量域69收集微波；以及渦流引導(dǎo)件132。氣流管134可由微波基本上可透過的任意材料制成(即，微波能夠以非常小的能量損失通過氣流管134)，結(jié)果，在流經(jīng)氣流管134的氣體到達(dá)棒狀導(dǎo)體130的錐形尖端區(qū)域之前，可以在空腔133中被預(yù)熱。
圖4D為圖4A所示的微波空腔和噴嘴陣列的另一個(gè)替換實(shí)施方案140的剖視圖。如圖所示，噴嘴144具有與圖4B所示相似的部件，即氣流管148，其與微波空腔142的壁143密封連接以接收氣體；用于從高能量域69收集微波的棒狀導(dǎo)體152；以及渦流引導(dǎo)件146。微波空腔142可以形成與氣體容器34連接的氣流通道。棒狀導(dǎo)體152可以與圖4B所示的導(dǎo)體114相似，其中棒狀導(dǎo)體114的部分116插入空腔113中以接收微波。隨后，所接收的微波沿棒狀導(dǎo)體表面?zhèn)鬏敳⒕奂阱F形尖端上。
如前所述，通過控制非轉(zhuǎn)動式移相器24a和24b，可以使高能量域69的寬度62(圖2)達(dá)到最佳。通常，較小的高能量域69寬度可以產(chǎn)生較高的噴嘴36的工作效率。因此，在圖4A-圖4D中，高能量域69的寬度62可略大于棒狀導(dǎo)體114的直徑。在這些應(yīng)用中，沿x方向的兩個(gè)相鄰噴嘴之間的間隔可以是沿相反方向68a和68b傳播的微波的半波長。但是，在某些應(yīng)用中，這種半波長間隔可能會引起沿x方向的等離子體特性波動，因此，可能要求噴嘴之間具有較小的間隔。圖5A-圖5D顯示了在x方向上的兩個(gè)相鄰噴嘴之間具有不同間隔的噴嘴陣列。
圖5A為圖4A所示的等離子體噴嘴陣列的一個(gè)替換實(shí)施方案37′的頂視圖，其顯示了位于高能量域69′內(nèi)的噴嘴36′，所述高能量域是由沿相反方向68a′和68b′傳播的微波形成的。如圖所示，即使波距54′等于微波的波長，高能量域69′的寬度62′也可足以在x方向上容納一個(gè)或多個(gè)噴嘴36′。結(jié)合圖2A可以說明的是，可通過改變微波68a′和68b′之間的相位差來控制寬度62′。應(yīng)注意的是，圖3中的噴嘴陣列99可具有與圖5A所示相同的布置。
圖5B-圖5D為圖5A所示的微波空腔和噴嘴陣列的各種實(shí)施方案沿線IV′-IV′的剖視圖。如圖所示，以附圖標(biāo)記110′(圖5B)，122′(圖5C)和140′(圖5D)表示的三個(gè)實(shí)施方案分別與附圖標(biāo)記110，122和140表示的對應(yīng)部分相似，不同之處在于寬度62′可足以在x方向上容納一個(gè)以上的噴嘴。
圖4B-圖4D和圖5B-圖5D所示的每個(gè)噴嘴均包括一部分插在空腔中以接收微波的棒狀導(dǎo)體。隨后，所接收的微波沿棒狀導(dǎo)體表面?zhèn)鬏敳⒕奂阱F形尖端上。由于一部分傳輸微波可能會在經(jīng)過氣流管時(shí)損失掉，因此，可利用屏蔽機(jī)構(gòu)來提高噴嘴的效率，如圖6A-圖6B所示。
圖6A顯示了噴嘴160的剖面圖，該噴嘴為圖4C所示噴嘴36的一個(gè)替換實(shí)施方案。如圖所示，噴嘴160包括棒狀導(dǎo)體162；氣流管164；渦流引導(dǎo)件166；以及用于減小穿過氣流管164時(shí)的微波損失的內(nèi)部屏蔽件168。內(nèi)部屏蔽件168具有管狀形狀并與沿渦流引導(dǎo)件166外表面形成的凹槽配合。內(nèi)部屏蔽件168可以提供對繞著棒狀導(dǎo)體162的螺旋形渦流的輔助控制，并可以通過改變氣流管164與棒狀導(dǎo)體162之間的間隙來增強(qiáng)等離子體的穩(wěn)定性。
圖6B為另一種噴嘴170的剖面圖，該噴嘴為圖4C所示噴嘴36的另一個(gè)替換實(shí)施方案。如圖所示，噴嘴170包括棒狀導(dǎo)體172；氣流管174；渦流引導(dǎo)件176；以及用于減小穿過氣流管174時(shí)的微波能量損失的接地屏蔽件178。接地屏蔽件178可覆蓋氣流管174在微波空腔外側(cè)的那一部分。與內(nèi)部屏蔽件168相類似，接地屏蔽件178可以提供對繞著棒狀導(dǎo)體172的螺旋形渦流的輔助控制，并可以通過改變氣流管174與棒狀導(dǎo)體172之間的間隙來增強(qiáng)等離子體的穩(wěn)定性。
如上所述，應(yīng)用于圖4B-圖4D和圖5B-圖5D所示噴嘴的主加熱機(jī)構(gòu)是在棒狀導(dǎo)體的錐形尖端附近聚集并放電的微波，其中，噴嘴可產(chǎn)生用于消毒的非LTE等離子體。在非LTE等離子體中，離子和中性物質(zhì)的溫度可小于100℃，而電子的溫度則最高可達(dá)到幾萬攝氏度。因此，這些等離子體被高度地電子激發(fā)。為了提高電子溫度并提高噴嘴效率，如圖6C-圖6F所示，噴嘴可包括附加機(jī)構(gòu)，其用來在氣體位于氣流管內(nèi)的同時(shí)電子激發(fā)所述氣體。
圖6C為噴嘴180的剖面圖，該噴嘴為圖4C所示噴嘴36的另一個(gè)替換實(shí)施方案。如圖所示，噴嘴180包括棒狀導(dǎo)體182；氣流管184；渦流引導(dǎo)件186；以及用于對氣流管184中的渦流氣體進(jìn)行電子激發(fā)的一對外部磁體188。每個(gè)外部磁體188均可以具有圓柱形殼體，該殼體具有繞氣流管184的外表面設(shè)置的半圓形橫截面。
圖6D為噴嘴190的剖面圖，該噴嘴為圖4C所示噴嘴36的另一個(gè)替換實(shí)施方案。如圖所示，噴嘴190包括棒狀導(dǎo)體192；氣流管194；渦流引導(dǎo)件196；以及通過渦流引導(dǎo)件196固定在氣流管194內(nèi)的一對內(nèi)部磁體198，用于對氣流管194中的螺旋形渦流進(jìn)行電子激發(fā)。每個(gè)內(nèi)部磁體198均可以具有半圓形橫截面的圓柱形殼體。
圖6E為噴嘴200的剖面圖，該噴嘴為圖4C所示噴嘴36的另一個(gè)替換實(shí)施方案。如圖所示，噴嘴200包括棒狀導(dǎo)體202；氣流管204；渦流引導(dǎo)件206；一對外部磁體208；以及內(nèi)部屏蔽件210。每個(gè)外部磁體208均可以具有半圓形橫截面的圓柱形殼體。在一個(gè)替換實(shí)施方案中，內(nèi)部屏蔽件210可具有管狀形狀。
圖6F為噴嘴212的剖面圖，該噴嘴為圖4C所示噴嘴36的另一個(gè)替換實(shí)施方案。如圖所示，噴嘴212包括棒狀導(dǎo)體214；氣流管216；渦流引導(dǎo)件218；陽極220；以及陰極222。與電源(為了簡化起見，未在圖5F中示出)連接的陽極220和陰極222可電子激發(fā)氣流管216中的渦流氣體。
如上所述，圖6A-圖6F顯示了圖4B所示噴嘴36的各種實(shí)施方案的剖面圖。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，圖6A-圖6F所示的實(shí)施方案可應(yīng)用于圖4C-圖4D和圖5B-圖5D所示的噴嘴。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到在圖4A-圖6F中的說明內(nèi)容可同樣適用于圖3的系統(tǒng)70中。
再次參照圖2B，噴嘴36可設(shè)置在高能量域69內(nèi)以最大程度地利用微波空腔32內(nèi)的微波能量。通常，如果將高能量域69僅限制在噴嘴36周圍，則微波空腔32的工作效率會提高。當(dāng)?shù)湫蛧娮斓臋M截面為具有近似均一的縱橫比的矩形或圓形時(shí)，如圖7-圖9所示，如果在矩形區(qū)域內(nèi)形成二維矩陣形式的高能量域，則可以使微波空腔的工作效率達(dá)到最大。
圖7為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的具有等離子體噴嘴陣列的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)用附圖標(biāo)記230表示。系統(tǒng)230的部件與它們在圖1中的對應(yīng)部分相似，而不同之處在于微波在微波空腔250中彼此垂直地傳播。如圖所示，系統(tǒng)230包括微波源233，其具有微波能量頭232和有兩個(gè)出口的功率分流器234；一對非轉(zhuǎn)動式移相器244a和244b；一對隔離件237a和237b，這對隔離件包括一對循環(huán)器236a，236b和一對虛載荷238a，238b；一對循環(huán)器242a和242b；波導(dǎo)240a和240b；微波空腔250；優(yōu)選形成二維陣列的一個(gè)或多個(gè)噴嘴256；以及一對滑動式短路254a和254b。插圖260a和260b表示向微波空腔250傳播的微波。系統(tǒng)230還可以包括一對耦合器246a和246b；一對調(diào)諧器248a和248b；以及分別與一對耦合器246a和246b連接的一對功率表247a和247b?？梢允箽怏w容器34與微波空腔250連接以將氣體提供給與微波空腔250結(jié)合的噴嘴256。在一個(gè)替換實(shí)施方案中，可以在微波能量頭232與功率分流器234之間設(shè)置隔離件，以代替隔離件237a和237b。
圖8顯示了從垂直于兩個(gè)干涉微波傳播方向所限定平面的方向上觀察的、微波空腔250內(nèi)的高能量域的分布，其中，兩個(gè)微波由波形260a和260b表示。如圖8所示，由波形260a和260b表示的兩個(gè)微波以及由波形261a和261b表示的兩個(gè)反射微波產(chǎn)生二維矩陣形式的高能量域268，其中，間隔264a和264b分別對應(yīng)于微波260a和260b的半波長。按照與應(yīng)用于圖2B所示的干涉圖相同的原理，微波260a和261a以及微波260b和261b分別產(chǎn)生兩個(gè)穩(wěn)定微波，這兩個(gè)穩(wěn)定微波分別產(chǎn)生帶狀的高能量域262a和262b。隨后，這兩個(gè)穩(wěn)定微波可以進(jìn)一步干涉從而產(chǎn)生圖8所示的矩陣形式的高能量域268。高能量域258的位置以及寬度266a和266b可由非轉(zhuǎn)動式移相器244a和244b和/或滑動式短路254a和254b控制。每個(gè)噴嘴256的棒狀導(dǎo)體的一部分可設(shè)置在高能量域內(nèi)以收集微波能量，如圖8所示。
在一個(gè)替換實(shí)施方案中，兩個(gè)獨(dú)立的微波能量頭可代替微波源233，其中，每個(gè)微波能量頭均可以將微波傳輸至微波空腔250。在這個(gè)方案中，兩個(gè)微波可具有不同的波長和振幅，因此，間隔264a和264b可以彼此不同。同樣，高能量域的寬度266a和266b可以彼此不同。
圖9為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案用于產(chǎn)生二維矩陣形式的高能量域的微波空腔和波導(dǎo)的示意圖，該微波空腔和波導(dǎo)總體上以附圖標(biāo)記270表示。如圖所示，微波空腔276可接收分別經(jīng)由四個(gè)波導(dǎo)272a～272d傳播的四個(gè)微波274a～274d。這些微波的相位可分別由與波導(dǎo)272a～272d相結(jié)合的四個(gè)非轉(zhuǎn)動式移相器(未在圖9中示出)中的一個(gè)對應(yīng)移相器來控制?？赏ㄟ^一個(gè)或多個(gè)微波能量頭產(chǎn)生四個(gè)微波274a～274d。四個(gè)微波274a～274d中的每一個(gè)微波可以分別由四個(gè)微波能量頭中的一個(gè)對應(yīng)微波能量頭產(chǎn)生。在一個(gè)替換實(shí)施方案中，兩個(gè)微波能量頭產(chǎn)生微波，其中將每一個(gè)微波分為兩個(gè)微波。在另一個(gè)替換實(shí)施方案中，可以利用有四個(gè)出口的功率分流器將一個(gè)微波能量頭的微波分為四個(gè)微波。應(yīng)注意的是，這三個(gè)實(shí)施方案僅是為示例性說明而提供的。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解在不脫離本發(fā)明的情況下，能夠提供四個(gè)微波的任意合適的系統(tǒng)均可與微波波導(dǎo)272a～272d一起使用。
圖6A-圖6F中的噴嘴以及圖4B-圖4D中形成氣流通道的微波空腔壁的各種實(shí)施方案也可應(yīng)用于圖9所示的系統(tǒng)。為了簡化，不再詳述這些實(shí)施方案。
參照圖8，沿X方向和z方向的兩個(gè)相鄰噴嘴之間的間隔264a和264b可以是分別由波形260a和260b表示的微波的半波長。在某些應(yīng)用中，這種半波長間隔可能會引起沿x方向和z方向的等離子體特性波動，因此，可能要求具有更小的間隔。例如，圖10示意性地顯示了在圖7和圖9所示系統(tǒng)的微波空腔內(nèi)出現(xiàn)的高能量域的另一種干涉圖。如圖所示，每個(gè)高能量域268′均可包含一個(gè)以上的噴嘴256′，相鄰噴嘴之間的間隔較小。通過減小間隔，與微波空腔250′相結(jié)合的噴嘴陣列能夠產(chǎn)生在x方向和z方向上的均勻性都增強(qiáng)的等離子體。在圖8的情況下，每個(gè)高能量域268′的寬度266a′均可通過調(diào)節(jié)兩個(gè)微波260a′和261a′之間的相位差來控制，而寬度266b′則可通過調(diào)節(jié)兩個(gè)微波260b′和261b′之間的相位差來控制。
圖11為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的具有等離子體噴嘴陣列337的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)以附圖標(biāo)記310表示。如圖所示，系統(tǒng)310與系統(tǒng)10(圖1)非常相似，而不同之處在于噴嘴陣列337中的各個(gè)噴嘴336可以直接從氣體容器334接收氣體。從氣體容器334伸出的氣體管線370可具有多個(gè)分支371，其中每個(gè)分支均可與一個(gè)噴嘴336相結(jié)合并由一根常規(guī)氣體管道形成。
圖12顯示了圖11中的微波空腔332和噴嘴陣列337沿垂直于z軸的方向的剖視圖。如圖所示，噴嘴336可包括氣流管358；接地屏蔽件360，其用于減小穿過氣流管358時(shí)的微波損失并與空腔壁332密封連接，氣流管358緊密配合在接地屏蔽件360內(nèi)；棒狀導(dǎo)體352，其具有設(shè)置在微波空腔332中以從微波空腔332內(nèi)接收微波的一部分354；位置保持器356，其設(shè)置在棒狀導(dǎo)體352與接地屏蔽件360之間并且用于使棒狀導(dǎo)體352相對于接地屏蔽件360牢固地固定；以及用于使分支371與接地屏蔽件360相結(jié)合的供氣機(jī)構(gòu)362。位置保持器356、接地屏蔽件360和棒狀導(dǎo)體352可分別由與渦流引導(dǎo)件146(圖4D)、接地屏蔽件178(圖6B)和棒狀導(dǎo)體152(圖4D)相同的材料制成。例如，接地屏蔽件360可以由金屬制成，優(yōu)選由銅制成。
如圖12所示，噴嘴336可通過供氣機(jī)構(gòu)362接收氣體。供氣機(jī)構(gòu)362可以是由美國印第安那州的SMC公司制造的氣動單觸式連接頭(型號No.KQ2H05-32)。供氣機(jī)構(gòu)362的一端具有螺栓，該螺栓與在接地屏蔽件360中的孔364邊緣處形成的內(nèi)螺紋相配合，如圖13所示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解本發(fā)明可以利用其它合適類型的供氣機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。在前面提及過的申請日為2005年7月7日、名稱為“Microwave PlasmaNozzle with Enchanced Plume Stability and Heating Efficieny”的PCT申請中披露了可用于系統(tǒng)310的噴嘴336和微波空腔332的幾種實(shí)施方案。
圖13為圖12所示的噴嘴336的分解透視圖。如圖所示，棒狀導(dǎo)體352和接地屏蔽件360可分別與位置保持器356的內(nèi)、外周邊配合。棒狀導(dǎo)體352可具有一部分354作為從微波空腔332收集微波的天線。所收集的微波可以沿棒狀導(dǎo)體352傳輸并利用流經(jīng)氣流管358的氣體產(chǎn)生等離子體338。術(shù)語“棒狀導(dǎo)體”應(yīng)包括具有各種橫截面例如圓形、卵形、橢圓形或長圓形橫截面或其任何組合的導(dǎo)體。
微波可由棒狀導(dǎo)體352伸入微波空腔332內(nèi)的那一部分354收集。這些微波沿棒狀導(dǎo)體向下朝著錐形尖端傳輸。更具體地說，微波由棒狀導(dǎo)體352的表面接收并沿該表面?zhèn)鬏?。與微波穿透和遷移有關(guān)的趨膚深度是微波頻率和導(dǎo)體材料的函數(shù)。微波穿透距離可小于一毫米。因此，圖14A所示的具有中空部分401的棒狀導(dǎo)體400為棒狀導(dǎo)體352的一個(gè)替換實(shí)施方案。
眾所周知，一些貴金屬是良好的微波導(dǎo)體。因此，為了減小裝置的單位價(jià)格同時(shí)又不影響棒狀導(dǎo)體的性能，可以用作為良好微波導(dǎo)體的貴金屬制成棒狀導(dǎo)體的表層，而將更便宜的導(dǎo)體材料用于芯體的內(nèi)部。圖14B為棒狀導(dǎo)體的另一個(gè)替換實(shí)施方案的剖面圖，其中，棒狀導(dǎo)體402包括由貴金屬制成的表層406以及由較便宜的導(dǎo)體材料制成的芯層404。
圖14C為棒狀導(dǎo)體的另一個(gè)替換實(shí)施方案的剖面圖，其中，棒狀導(dǎo)體408包括圓錐形尖端410。也可以使用其它的橫截面變形方案。例如，相對于棒狀導(dǎo)體408的其它部分而言，圓錐形尖端410會更快地被等離子體侵蝕，因此可能需要周期性地更換。
圖14D顯示了棒狀導(dǎo)體的另一個(gè)替換實(shí)施方案的剖面圖，其中，棒狀導(dǎo)體412具有代替尖頭尖端的鈍頭尖端414以延長其使用壽命。
圖14E顯示了棒狀導(dǎo)體的另一個(gè)替換實(shí)施方案的剖面圖，其中，棒狀導(dǎo)體416具有通過適當(dāng)?shù)木o固機(jī)構(gòu)422固定在圓柱形部分420上的錐形部分418(在這種情況下，可利用螺紋端422將錐形部分418擰入圓柱形部分420中)，以方便、快速地對其進(jìn)行更換。
圖14F-圖14I顯示了棒狀導(dǎo)體的另一些替換實(shí)施方案的剖面圖。如圖所示，棒狀導(dǎo)體421，424，428和434分別與它們的對應(yīng)物352(圖13)，400(圖14A)，402(圖14B)和416(圖14E)相似，不同之處在于它們具有鈍頭尖端，以降低由等離子體造成的侵蝕速率。應(yīng)注意的是，圖14A-圖14I所示的棒狀導(dǎo)體的各種實(shí)施方案可用于圖1和圖3-圖13所示噴嘴的任意實(shí)施方案中。
圖15為流程圖500，說明了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案、用于設(shè)置微波等離子體噴嘴陣列的示例性步驟。在步驟502中，沿第一軸線、以相反的方向?qū)⒌谝粚ξ⒉ㄒ胛⒉涨粌?nèi)。接著，在步驟504中，沿第二軸線、以相反的方向?qū)⒌诙ξ⒉ㄒ胛⒉涨粌?nèi)，其中所述第一軸線垂直于所述第二軸線，使第一對和第二對微波發(fā)生干涉，從而在微波空腔內(nèi)產(chǎn)生靜態(tài)的高能量域。隨后，在步驟506中，調(diào)節(jié)從第一對和第二對微波中選擇的至少一個(gè)微波的相位以控制高能量域。最后，在步驟508中，使噴嘴陣列與微波空腔相結(jié)合，其中所述噴嘴陣列的一個(gè)或者多個(gè)噴嘴部件被構(gòu)造成從對應(yīng)的一個(gè)高能量域中收集微波能量。
雖然已參照具體實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是應(yīng)該理解的是，上面的內(nèi)容涉及的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下可作出各種改進(jìn)。
另外，可以進(jìn)行許多改進(jìn)以使特定的情況、系統(tǒng)、工藝、處理步驟適用于本發(fā)明的目的、精神和范圍。所有這些改進(jìn)均應(yīng)落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)置微波等離子體噴嘴陣列的方法，包括以下步驟沿相反的方向?qū)⑽⒉ㄒ胛⒉涨粌?nèi)，使微波發(fā)生干涉并在微波空腔內(nèi)形成靜態(tài)的穩(wěn)定微波圖；調(diào)節(jié)所述微波中至少一個(gè)微波的相位以控制由穩(wěn)定微波圖產(chǎn)生的高能量域；以及將噴嘴陣列至少部分地設(shè)置在微波空腔內(nèi)，使噴嘴陣列中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴部件從對應(yīng)的一個(gè)高能量域中接收微波能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述引入微波的步驟包括以下步驟將微波傳輸至微波空腔；以及利用與微波空腔操作性連接的滑動式短路來反射微波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述引入微波的步驟包括以下步驟將由兩個(gè)微波能量頭產(chǎn)生的微波傳輸至微波空腔。
4.一種設(shè)置微波等離子體噴嘴陣列的方法，包括以下步驟沿第一軸線、以相反的方向?qū)⒌谝粚ξ⒉ㄒ胛⒉涨粌?nèi)；沿第二軸線、以相反的方向?qū)⒌诙ξ⒉ㄒ胛⒉涨粌?nèi)，所述第一軸線垂直于所述第二軸線，使得第一對和第二對微波發(fā)生干涉并在微波空腔內(nèi)形成靜態(tài)的高能量域；調(diào)節(jié)所述微波中至少一個(gè)微波的相位以控制高能量域；將噴嘴陣列至少部分地設(shè)置在微波空腔內(nèi)，使噴嘴陣列中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴部件從對應(yīng)的一個(gè)高能量域中接收微波能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述引入第一對微波的步驟包括以下步驟將微波傳輸至微波空腔；以及利用與微波空腔操作性連接的滑動式短路來反射微波。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述引入第一對微波的步驟包括以下步驟將由兩個(gè)微波能量頭產(chǎn)生的微波傳輸至微波空腔。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括以下步驟通過微波能量頭產(chǎn)生微波；以及設(shè)置與微波能量頭連接的功率分流器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述調(diào)節(jié)至少一個(gè)微波的相位的步驟包括調(diào)節(jié)第一對微波的相位。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述調(diào)節(jié)至少一個(gè)微波的相位的步驟包括調(diào)節(jié)第二對微波的相位。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述調(diào)節(jié)至少一個(gè)微波的相位的步驟包括調(diào)節(jié)第一對微波和第二對微波的相位。
11.一種微波等離子體噴嘴陣列單元，包括微波空腔；以及噴嘴陣列，每個(gè)所述噴嘴包括氣流管，其適于引導(dǎo)從其中經(jīng)過的氣流并具有入口部和出口部；沿軸向設(shè)置在所述氣流管中的棒狀導(dǎo)體，所述棒狀導(dǎo)體具有設(shè)置在所述微波空腔中以接收微波的一部分和相鄰于所述出口部設(shè)置的尖端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述棒狀導(dǎo)體與所述氣流管之間的渦流引導(dǎo)件，所述渦流引導(dǎo)件具有至少一個(gè)通道，使沿著所述至少一個(gè)通道通過的氣體具有繞所述棒狀導(dǎo)體的螺旋形流動方向。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，所述微波空腔包括壁，所述微波空腔的壁形成與所述氣流管的入口部操作性連接的一部分氣流通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管的一部分設(shè)置的屏蔽件，用于減小穿過所述氣流管時(shí)的微波能量損失，所述屏蔽件由導(dǎo)體材料制成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述氣流管的外表面上的接地屏蔽件，用于減小穿過所述氣流管時(shí)的微波能量損失，所述接地屏蔽件具有用于接收從其中經(jīng)過的氣流的孔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述棒狀導(dǎo)體與所述接地屏蔽件之間的位置保持器，用于使所述棒狀導(dǎo)體相對于所述接地屏蔽件牢固地固定。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，所述氣流管由石英制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管設(shè)置的一對磁體，所述一對磁體的形狀近似于圓柱體的一部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管的一部分設(shè)置的陽極；以及相鄰于所述氣流管的另一部分設(shè)置的陰極。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，所述微波空腔包括微波入口；以及滑動式短路，其用于反射經(jīng)由所述微波入口傳輸?shù)奈⒉ā?br> 21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，所述微波空腔包括設(shè)置在所述微波空腔的相對側(cè)的兩個(gè)微波入口。
22.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，所述微波空腔包括設(shè)置在所述微波空腔的彼此垂直的側(cè)面處的兩個(gè)微波入口；以及用于反射由所述入口接收的微波的兩個(gè)滑動式短路。
23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，所述微波空腔包括第一對微波入口，它們沿第一軸線設(shè)置在所述微波空腔的相對側(cè)；第二對微波入口，它們沿第二軸線設(shè)置在所述微波空腔的相對側(cè)，所述第二軸線基本上垂直于所述第一軸線。
24.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體噴嘴陣列單元，其中，所述微波空腔被構(gòu)造成利用引導(dǎo)至其內(nèi)的微波產(chǎn)生多個(gè)靜態(tài)高能量域，且所述棒狀導(dǎo)體的一部分設(shè)置在由所述靜態(tài)高能量域占據(jù)的空間內(nèi)。
25.一種微波等離子體系統(tǒng)，包括微波源；與所述微波源操作性連接的一對隔離件；具有一對入口的微波空腔；一對波導(dǎo)，每個(gè)所述波導(dǎo)與對應(yīng)的一個(gè)所述隔離件操作性連接并與所述微波空腔的一個(gè)對應(yīng)入口操作性連接；一對非轉(zhuǎn)動式移相器，每個(gè)所述非轉(zhuǎn)動式移相器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與對應(yīng)的一個(gè)所述隔離件操作性連接；以及噴嘴陣列，每個(gè)所述噴嘴包括氣流管，其適于引導(dǎo)從其中經(jīng)過的氣流并具有入口部和出口部；沿軸向設(shè)置在所述氣流管中的棒狀導(dǎo)體，所述棒狀導(dǎo)體具有設(shè)置在所述微波空腔中以接收微波的一部分和相鄰于所述出口部設(shè)置的尖端。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述棒狀導(dǎo)體與所述氣流管之間的渦流引導(dǎo)件，所述渦流引導(dǎo)件具有至少一個(gè)通道，使沿著所述至少一個(gè)通道通過的氣體具有繞所述棒狀導(dǎo)體的螺旋形流動方向。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波空腔包括壁，所述微波空腔的壁形成與所述氣流管的入口部操作性連接的一部分氣流通道。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管的一部分設(shè)置的屏蔽件，用于減小穿過所述氣流管時(shí)的微波能量損失，所述屏蔽件由導(dǎo)體材料制成。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述氣流管的外表面上的接地屏蔽件，用于減小穿過所述氣流管時(shí)的微波能量損失，所述接地屏蔽件具有用于接收從其中經(jīng)過的氣流的孔。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述棒狀導(dǎo)體與所述接地屏蔽件之間的位置保持器，用于使所述棒狀導(dǎo)體相對于所述接地屏蔽件牢固地固定。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述氣流管由石英制成。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管設(shè)置的一對磁體，所述一對磁體的形狀近似于圓柱體的一部分。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管的一部分設(shè)置的陽極；以及相鄰于所述氣流管的另一部分設(shè)置的陰極。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波空腔被構(gòu)造成利用引導(dǎo)至其內(nèi)的微波產(chǎn)生多個(gè)靜態(tài)高能量域，且所述棒狀導(dǎo)體的一部分設(shè)置在由所述靜態(tài)高能量域占據(jù)的空間內(nèi)。
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述隔離件包括與至少一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接的循環(huán)器；以及與所述循環(huán)器操作性連接的虛載荷。
36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，還包括一對調(diào)諧器，每個(gè)所述調(diào)諧器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與所述微波空腔操作性連接。
37.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，還包括一對循環(huán)器，每個(gè)所述循環(huán)器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接且用于將微波引向?qū)?yīng)的一個(gè)所述非轉(zhuǎn)動式移相器。
38.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，還包括一對耦合器，每個(gè)所述耦合器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與用于測量微波通量的功率表操作性連接。
39.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波源包括一對微波能量頭，每個(gè)所述微波能量頭與對應(yīng)的一個(gè)所述隔離件操作性連接。
40.根據(jù)權(quán)利要求25所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波源包括用于產(chǎn)生微波的微波能量頭；以及用于接收微波、使微波分流并將微波引向所述隔離件的功率分流器。
41.一種微波等離子體系統(tǒng)，包括微波源；與所述微波源操作性連接的隔離件；具有入口的微波空腔；與所述隔離件和所述微波空腔的入口操作性連接的波導(dǎo)；與所述波導(dǎo)和所述隔離件操作性連接的非轉(zhuǎn)動式移相器；循環(huán)器，其與所述波導(dǎo)操作性連接且用于將微波引向所述非轉(zhuǎn)動式移相器；與所述微波空腔操作性連接的滑動式短路；以及噴嘴陣列，每個(gè)所述噴嘴包括氣流管，其適于引導(dǎo)從其中經(jīng)過的氣流并具有入口部和出口部；沿軸向設(shè)置在所述氣流管中的棒狀導(dǎo)體，所述棒狀導(dǎo)體具有設(shè)置在所述微波空腔中以接收微波的一部分和相鄰于所述出口部設(shè)置的尖端。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述棒狀導(dǎo)體與所述氣流管之間的渦流引導(dǎo)件，所述渦流引導(dǎo)件具有至少一個(gè)通道，使沿著所述至少一個(gè)通道通過的氣體具有繞所述棒狀導(dǎo)體的螺旋形流動方向。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波空腔包括壁，所述微波空腔的壁形成與所述氣流管的入口部操作性連接的一部分氣流通道。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管的一部分設(shè)置的屏蔽件，用于減小穿過所述氣流管時(shí)的微波能量損失，所述屏蔽件由導(dǎo)體材料制成。
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述氣流管的外表面上的接地屏蔽件，用于減小穿過所述氣流管時(shí)的微波能量損失，所述接地屏蔽件具有用于接收從其中經(jīng)過的氣流的孔。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述棒狀導(dǎo)體與所述接地屏蔽件之間的位置保持器，用于使所述棒狀導(dǎo)體相對于所述接地屏蔽件牢固地固定。
47.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述氣流管由石英制成。
48.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管設(shè)置的一對磁體，所述一對磁體的形狀近似于圓柱體的一部分。
49.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管的一部分設(shè)置的陽極；以及相鄰于所述氣流管的另一部分設(shè)置的陰極。
50.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波空腔被構(gòu)造成利用引導(dǎo)至其內(nèi)的微波產(chǎn)生多個(gè)靜態(tài)高能量域，且所述棒狀導(dǎo)體的一部分設(shè)置在由所述靜態(tài)高能量域占據(jù)的空間內(nèi)。
51.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述隔離件包括與所述波導(dǎo)操作性連接的循環(huán)器；以及與所述循環(huán)器操作性連接的虛載荷。
52.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微波等離子體系統(tǒng)，還包括與所述波導(dǎo)和所述微波空腔操作性連接的調(diào)諧器。
53.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微波等離子體系統(tǒng)，還包括耦合器，其與所述波導(dǎo)和用于測量微波通量的功率表操作性連接。
54.一種微波等離子體系統(tǒng)，包括微波源；與所述微波源操作性連接的一對隔離件；具有一對入口的微波空腔；一對波導(dǎo)，每個(gè)所述波導(dǎo)與對應(yīng)的一個(gè)所述隔離件操作性連接并與所述微波空腔的一個(gè)對應(yīng)入口操作性連接；一對非轉(zhuǎn)動式移相器，每個(gè)所述非轉(zhuǎn)動式移相器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與對應(yīng)的一個(gè)所述隔離件操作性連接；一對滑動式短路，每個(gè)所述滑動式短路與所述微波空腔操作性連接；以及噴嘴陣列，每個(gè)所述噴嘴包括氣流管，其適于引導(dǎo)從其中經(jīng)過的氣流并具有入口部和出口部；沿軸向設(shè)置在所述氣流管中的棒狀導(dǎo)體，所述棒狀導(dǎo)體具有設(shè)置在所述微波空腔中以接收微波的一部分和相鄰于所述出口部設(shè)置的尖端。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述棒狀導(dǎo)體與所述氣流管之間的渦流引導(dǎo)件，所述渦流引導(dǎo)件具有至少一個(gè)通道，使沿著所述至少一個(gè)通道通過的氣體具有繞所述棒狀導(dǎo)體的螺旋形流動方向。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波空腔包括壁，所述微波空腔的壁形成與所述氣流管的入口部操作性連接的一部分氣流通道。
57.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管的一部分設(shè)置的屏蔽件，用于減小穿過所述氣流管時(shí)的微波能量損失，所述屏蔽件由導(dǎo)體材料制成。
58.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述氣流管的外表面上的接地屏蔽件，用于減小穿過所述氣流管時(shí)的微波能量損失，所述接地屏蔽件具有用于接收從其中經(jīng)過的氣流的孔。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述棒狀導(dǎo)體與所述接地屏蔽件之間的位置保持器，用于使所述棒狀導(dǎo)體相對于所述接地屏蔽件牢固地固定。
60.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述氣流管由石英制成。
61.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管設(shè)置的一對磁體，所述一對磁體的形狀近似于圓柱體的一部分。
62.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管的一部分設(shè)置的陽極；以及相鄰于所述氣流管的另一部分設(shè)置的陰極。
63.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波空腔被構(gòu)造成利用引導(dǎo)至其內(nèi)的微波產(chǎn)生多個(gè)靜態(tài)高能量域，且所述棒狀導(dǎo)體的一部分設(shè)置在由所述靜態(tài)高能量域占據(jù)的空間內(nèi)。
64.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述隔離件包括與至少一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接的循環(huán)器；以及與所述循環(huán)器操作性連接的虛載荷。
65.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，還包括一對調(diào)諧器，每個(gè)所述調(diào)諧器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與所述微波空腔操作性連接。
66.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，還包括一對耦合器，每個(gè)所述耦合器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與用于測量微波通量的功率表操作性連接。
67.根據(jù)權(quán)利要求54所述的微波等離子體系統(tǒng)，還包括一對循環(huán)器，每個(gè)所述循環(huán)器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接且用于將微波引向?qū)?yīng)的一個(gè)所述非轉(zhuǎn)動式移相器。
68.一種微波等離子體系統(tǒng)，包括微波源；具有四個(gè)入口的微波空腔；四個(gè)波導(dǎo)，每個(gè)波導(dǎo)與所述微波空腔的一個(gè)對應(yīng)入口操作性連接并與所述微波源操作性連接；四個(gè)非轉(zhuǎn)動式移相器，每個(gè)所述非轉(zhuǎn)動式移相器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與所述微波源操作性連接；四個(gè)循環(huán)器，每個(gè)所述循環(huán)器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接且用于將由所述微波源產(chǎn)生的微波引向至少一個(gè)所述非轉(zhuǎn)動式移相器；以及噴嘴陣列，每個(gè)所述噴嘴包括氣流管，其適于引導(dǎo)從其中經(jīng)過的氣流并具有入口部和出口部；沿軸向設(shè)置在所述氣流管中的棒狀導(dǎo)體，所述棒狀導(dǎo)體具有設(shè)置在所述微波空腔中以接收微波的一部分和相鄰于所述出口部設(shè)置的尖端。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述棒狀導(dǎo)體與所述氣流管之間的渦流引導(dǎo)件，所述渦流引導(dǎo)件具有至少一個(gè)通道，使沿著所述至少一個(gè)通道通過的氣體具有繞所述棒狀導(dǎo)體的螺旋形流動方向。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波空腔包括壁，所述微波空腔的壁形成與所述氣流管的入口部操作性連接的一部分氣流通道。
71.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管的一部分設(shè)置的屏蔽件，用于減小穿過所述氣流管時(shí)的微波能量損失，所述屏蔽件由導(dǎo)體材料制成。
72.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述氣流管的外表面上的接地屏蔽件，用于減小穿過所述氣流管時(shí)的微波能量損失，所述接地屏蔽件具有用于接收從其中經(jīng)過的氣流的孔。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括設(shè)置在所述棒狀導(dǎo)體與所述接地屏蔽件之間的位置保持器，用于使所述棒狀導(dǎo)體相對于所述接地屏蔽件牢固地固定。
74.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述氣流管由石英制成。
75.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管設(shè)置的一對磁體，所述一對磁體的形狀近似于圓柱體的一部分。
76.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴嘴還包括相鄰于所述氣流管的一部分設(shè)置的陽極；以及相鄰于所述氣流管的另一部分設(shè)置的陰極。
77.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波空腔被構(gòu)造成利用引導(dǎo)至其內(nèi)的微波產(chǎn)生多個(gè)靜態(tài)高能量域，且所述棒狀導(dǎo)體的一部分設(shè)置在由所述靜態(tài)高能量域占據(jù)的空間內(nèi)。
78.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波源包括四個(gè)微波能量頭；以及四個(gè)隔離件，每個(gè)所述隔離件與對應(yīng)的一個(gè)所述微波能量頭操作性連接并與至少一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接，每個(gè)所述隔離件包括與所述波導(dǎo)操作性連接的循環(huán)器；與所述循環(huán)器操作性連接的虛載荷。
79.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波源包括兩個(gè)微波能量頭；兩個(gè)隔離件，每個(gè)所述隔離件與對應(yīng)的一個(gè)所述微波能量頭操作性連接，每個(gè)所述隔離件包括與所述波導(dǎo)操作性連接的循環(huán)器；與所述循環(huán)器操作性連接的虛載荷；以及兩個(gè)功率分流器，每個(gè)所述功率分流器與對應(yīng)的一個(gè)所述隔離件操作性連接，每個(gè)所述功率分流器被構(gòu)造成用于接收微波、使微波分流并將微波引向?qū)?yīng)的兩個(gè)所述波導(dǎo)。
80.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，其中，所述微波源包括微波能量頭；與所述微波能量頭操作性連接的隔離件，所述隔離件包括與所述波導(dǎo)操作性連接的循環(huán)器；與所述循環(huán)器操作性連接的虛載荷；以及與所述隔離件連接的功率分流器，所述功率分流器被構(gòu)造成用于接收微波、使微波分流并將微波引向?qū)?yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)。
81.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，還包括四個(gè)調(diào)諧器，每個(gè)所述調(diào)諧器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與所述微波空腔操作性連接。
82.根據(jù)權(quán)利要求68所述的微波等離子體系統(tǒng)，還包括四個(gè)耦合器，每個(gè)所述耦合器與對應(yīng)的一個(gè)所述波導(dǎo)操作性連接并與用于測量微波通量的功率表操作性連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了微波等離子體噴嘴陣列系統(tǒng)(10，70，230和310)和用于設(shè)置微波等離子體噴嘴陣列(37，99和337)的方法。以特定方式將微波傳輸至微波空腔(32)并且在微波空腔(32)內(nèi)形成包括高能量域(69)的干涉圖(66)。高能量域(69)由微波的相位和波長控制。在陣列(37)中設(shè)置有多個(gè)噴嘴部件(36)。每個(gè)噴嘴部件(36)均具有部分設(shè)置在微波空腔(32)內(nèi)的一部分(116)并接收從其中經(jīng)過的氣體。各噴嘴部件(36)從這些高能量域(69)中的一個(gè)高能量域接收微波能量。每個(gè)噴嘴部件(36)包括具有尖端(117)的棒狀導(dǎo)體(114)，將微波聚集在該尖端處并利用所接收的氣體產(chǎn)生等離子體(38)。
文檔編號H01J37/32GK101066000SQ200580025065
公開日2007年10月31日 申請日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者李相勛, 金重秀 申請人:阿瑪仁特技術(shù)有限公司, 諾日士鋼機(jī)株式會社