本實用新型涉及一種新型微波等離子體處理裝置。

背景技術(shù)：

粉體、短纖維、顆粒等形態(tài)的物質(zhì)通常是復(fù)合材料的增強(qiáng)組分。為使復(fù)合材料有更高的強(qiáng)度，要對增強(qiáng)組分的粉體、短纖維、顆粒等進(jìn)行表面凈化、活化或功能化處理，使增強(qiáng)組分與基體組分之間有更好的粘結(jié)性能。粉體、短纖維、顆粒本身有時作為某種功能材料，其表面也需進(jìn)行功能化處理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可對粉體、短纖維、顆粒等進(jìn)行表面刻蝕、凈化、接枝、沉積等功能化處理的新型微波等離子體處理裝置。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種新型微波等離子體處理裝置，由石英管和微波腔及微波源組成，石英管穿過矩形波導(dǎo)微波腔的寬邊面，矩形波導(dǎo)的一端連接微波源，矩形波導(dǎo)的另一端為短路板，短路板至石英管的距離為λg/4，穿過矩形波導(dǎo)的寬邊面的石英管的上下兩端各有一段金屬管與矩形波導(dǎo)相連接，石英管的一端有第一進(jìn)氣接口，與工作氣體氣路系統(tǒng)相連接，石英管的另一端伸入反應(yīng)室的上端面并用密封法蘭和O形膠圈與圓柱腔體真空室形成真空連接，反應(yīng)室的底端法蘭上安裝旋轉(zhuǎn)鼓，與反應(yīng)室形成真空動密封連接，伸入反應(yīng)室的石英管的端口伸進(jìn)旋轉(zhuǎn)鼓容器，反應(yīng)室底部通過反應(yīng)室底端法蘭蓋密封，旋轉(zhuǎn)鼓穿過反應(yīng)室底端法蘭蓋至反應(yīng)室內(nèi)，并通過緊固螺栓鎖緊。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述反應(yīng)室的側(cè)向連接真空系統(tǒng)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述真空系統(tǒng)包括真空規(guī)管、旋風(fēng)分離器、過濾器、粗調(diào)和細(xì)調(diào)節(jié)流閥、放氣閥，然后接真空泵用的截斷放氣閥、相應(yīng)的真空管路,最后接真空泵，反應(yīng)室的另一側(cè)向裝有觀察窗。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述旋轉(zhuǎn)鼓由透明介質(zhì)制成的鐘罩形容器、真空動密封旋轉(zhuǎn)軸和軸承、反應(yīng)室底端法蘭蓋、旋轉(zhuǎn)軸容器底座以及皮帶輪組成，鐘罩形容器用安裝壓板和雙頭螺柱裝入真空動密封旋轉(zhuǎn)軸容器底座上，軸承安裝在反應(yīng)室底端法蘭蓋上。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述旋轉(zhuǎn)鼓的真空動密封旋轉(zhuǎn)軸與產(chǎn)生等離子體的石英管中心軸一致，真空動密封旋轉(zhuǎn)軸由電動機(jī)通過皮帶傳動，使裝入的旋轉(zhuǎn)鼓隨之轉(zhuǎn)動。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，整個微波等離子體源傾斜安裝于一個支架上，旋轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)軸與水平面有形成一個角度，該角度為30°至60°之間，整個微波等離子體源通過裝置安裝板安裝于支架上。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述支架為可調(diào)節(jié)支架，支架上等距開設(shè)有一個以上的調(diào)節(jié)孔，整個微波等離子體源通過調(diào)節(jié)螺栓傾斜安裝于支架上，并安裝于對應(yīng)的調(diào)節(jié)孔內(nèi)，使得微波等離子體源與水平面間呈30°至60°夾角。

本實用新型的有益效果是：本實用新型利用石英管式微波等離子體源產(chǎn)生等離子體，輸入到固定的反應(yīng)室中，在反應(yīng)室內(nèi)放置一個旋轉(zhuǎn)鼓，在旋轉(zhuǎn)鼓的容器內(nèi)放置待處理的粉體、短纖維或顆粒，構(gòu)成一種微波等離子體處理裝置。用這種裝置，可對粉體、短纖維、顆粒等進(jìn)行表面刻蝕、凈化、接枝、沉積等功能化處理。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的微波等離子體源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為旋轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

本裝置的石英管式微波等離子體源由石英管1和微波腔2及微波源3組成，石英管1穿過微波矩形波導(dǎo)4的H面。矩形波導(dǎo)4的一端連接微波源3(頻率為2.45GHz，包括微波發(fā)生器，阻抗匹配器，有需要時尚可加入環(huán)行器與水負(fù)載及定向耦合器等)。矩形波導(dǎo)4的另一端為短路板，短路板至石英管的距離為λg/4(λg為矩形波導(dǎo)的波導(dǎo)波長)。

穿過矩形波導(dǎo)4的H面的石英管1的上下兩端各有一段金屬管與矩形波導(dǎo)相連接，以防止工作時的微波泄漏導(dǎo)致對人體及環(huán)境的損害。石英管1的一端有第一進(jìn)氣接口5，與工作氣體氣路系統(tǒng)(包括氣體鋼瓶及氣體、流量控制器、截止閥、輸氣管道等)相連接。

粉體、短纖維、顆粒等的表面處理需要特定的工作氣體和參與反應(yīng)的反應(yīng)氣體(這里統(tǒng)稱工作氣體)。通常使用Ar氣或O2氣，有時使用N2氣、H2氣、氨氣或空氣等。當(dāng)有特殊需要時可能要使用液相單體，這時需要用載氣(通常使用Ar氣)在加熱的液相單體中通過，將液相單體分子帶入第一進(jìn)氣接口。

石英管1的另一端伸入反應(yīng)室6(通常使用圓柱腔體真空室)的上端面并用密封法蘭和O形膠圈17與圓柱腔體真空室形成真空連接。

反應(yīng)室6的底端法蘭上安裝旋轉(zhuǎn)鼓7，與反應(yīng)室形成真空動密封連接。伸入反應(yīng)室的石英管的端口伸進(jìn)旋轉(zhuǎn)鼓容器。

當(dāng)工作氣體流過微波矩形波導(dǎo)中的石英管時，在低氣壓下被微波激勵形成等離子體，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)鼓的容器，對放置在容器內(nèi)的粉體、短纖維、顆粒等進(jìn)行表面處理。有時，當(dāng)參與反應(yīng)的反應(yīng)氣體極易分解時，這種反應(yīng)氣體不能由第一進(jìn)氣接口5輸入，而由反應(yīng)室側(cè)向(也可安裝在上端面)的第二進(jìn)氣接口8輸入，通過輸氣管道和均流環(huán)伸進(jìn)旋轉(zhuǎn)鼓容器內(nèi)在石英管的端口周圍噴淋輸出，與石英管中流出的等離子體一起參與表面處理。

反應(yīng)室6的側(cè)向連接真空系統(tǒng)，包括真空規(guī)管9(連接真空計檢測反應(yīng)室的工作氣壓)、旋風(fēng)分離器10、過濾器11、粗調(diào)12和細(xì)調(diào)節(jié)流閥13、放氣閥14，然后接真空泵用的截斷放氣閥15、相應(yīng)的真空管路,最后接真空泵16。通過真空泵16氣體排出口將裝置中抽出的無害氣體用排氣管道排出戶外，或?qū)⒂泻怏w排到廢氣處理器進(jìn)行無害化處理。反應(yīng)室的另一側(cè)向裝有觀察窗19，見圖1。

本裝置的旋轉(zhuǎn)鼓由石英或耐熱玻璃等透明介質(zhì)制成鐘罩形容器20、真空動密封旋轉(zhuǎn)軸和軸承21、反應(yīng)室底端法蘭蓋18、旋轉(zhuǎn)軸容器底座22以及皮帶輪23組成。介質(zhì)容器用安裝壓板24和雙頭螺柱25裝入真空動密封旋轉(zhuǎn)軸容器底座上，動密封軸承安裝在反應(yīng)室底端法蘭蓋18上，見圖2。

粉體、短纖維、顆粒等裝入容器后可方便地將旋轉(zhuǎn)鼓整體裝入反應(yīng)室，旋轉(zhuǎn)鼓的真空動密封旋轉(zhuǎn)軸與產(chǎn)生等離子體的石英管中心軸一致。旋轉(zhuǎn)軸由電動機(jī)通過皮帶30傳動，使裝入的旋轉(zhuǎn)鼓隨之轉(zhuǎn)動。

如圖3所示，整個微波等離子體源100傾斜安裝于一個支架26上，旋轉(zhuǎn)鼓7的旋轉(zhuǎn)軸與水平面有形成一個角度，該角度為30°至60°之間，整個微波等離子體源0通過裝置安裝板27安裝于支架26上，支架26為可調(diào)節(jié)支架，支架上等距開設(shè)有一個以上的調(diào)節(jié)孔28，整個微波等離子體源通過調(diào)節(jié)螺栓傾斜安裝于支架上，并安裝于對應(yīng)的調(diào)節(jié)孔內(nèi)，使得微波等離子體源與水平面間呈30°至60°夾角。

當(dāng)粉體、短纖維或顆粒裝入旋轉(zhuǎn)鼓后，再將旋轉(zhuǎn)鼓裝入反應(yīng)室，擰緊旋轉(zhuǎn)鼓(的反應(yīng)室底端法蘭蓋)的緊固螺栓形成真空連接。

開動真空泵，由調(diào)節(jié)閥控制抽氣速率防止旋轉(zhuǎn)鼓容器內(nèi)的粉體、短纖維、顆粒隨抽氣氣流飛揚(yáng)。抽至本底真空后輸入工作氣體和參與反應(yīng)的反應(yīng)氣體。開動傳動電機(jī)29，使旋轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動。這時開啟微波源，在石英管中激發(fā)出微波等離子體。

當(dāng)調(diào)節(jié)工作氣體流量、壓強(qiáng)、微波功率等參數(shù)達(dá)到工藝要求后，粉體、短纖維或顆粒在旋轉(zhuǎn)鼓容器中連續(xù)翻動，使其表面與等離子體(以及由進(jìn)氣接口2輸入的反應(yīng)氣體)相接觸而得到均勻處理。

通過觀察窗和透明介質(zhì)容器可實時觀察處理過程。在處理至規(guī)定時間后，相繼關(guān)閉工作氣體、真空泵、微波源、轉(zhuǎn)動電機(jī)后，打開放氣閥，使反應(yīng)室內(nèi)達(dá)到大氣壓，就可卸下傳動皮帶，擰下旋轉(zhuǎn)鼓緊固螺栓，從反應(yīng)室取出旋轉(zhuǎn)鼓，并取出處理好的粉體、短纖維或顆粒。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。