asma sources，in〃HighDensity Plasma Sources"，edited by Oleg A.Popov, Noyes Publicat1n, Park Ridge, NewJersey (1995)，Chap 5，pp 191 - 250 (M.Moisan，J.Margot&Z.Zakrzewski，表面等離子體源，《高密度等離子體源》(Oleg A.Popov編輯)，諾伊斯出版社，帕克里奇，新澤西(1995)，第 5 章，191-250 頁)
【主權(quán)項】
1.一種用于產(chǎn)生等離子體的表面波施加器(I)，包括: 導(dǎo)電同軸組件⑵，由中間芯體(20)和外管形導(dǎo)體(21)組成，所述外管形導(dǎo)體(21)圍繞所述中間芯體(20)并且通過用于傳播電磁波(W)的環(huán)形容腔(22)與所述中間芯體(20)分隔；以及 介電管(3)，在所述同軸組件(2)的末端被插入用于傳播所述電磁波的所述環(huán)形容腔(22)中并且以一至少等于所述介電管(3)的外直徑的兩倍的長度從所述施加器的出口平面(Y)延伸出，以使得在所述同軸組件(2)中傳播的所述電磁波(W)沿所述介電管(3)的縱向(X)被引入所述介電管(3)的截面，從而沿著所述介電管的內(nèi)壁(30)和/或外壁(31)與等離子氣體(4)接觸的部分產(chǎn)生表面波等離子體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施加器，其特征在于，所述同軸組件(2)的所述中間芯體(20)的末端和所述外導(dǎo)體(21)的末端共面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施加器，其特征在于，所述外導(dǎo)體(21)在所述中間芯體(20)的末端的平面之外至少部分地圍繞所述介電管(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施加器，其特征在于，所述中間芯體(20)在所述外導(dǎo)體(21)的末端的平面之外至少部分地占據(jù)所述介電管(3)的內(nèi)部容腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的施加器，其特征在于，所述同軸組件包括阻抗匹配設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的施加器，其特征在于，所述介電管(3)被插入所述同軸組件(2)的長度被選擇為使等離子體的阻抗(Zp)與所述同軸組件(2)的特征阻抗(Z。)之間的阻抗相匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的施加器，其特征在于，所述同軸組件(2)包括一用于使設(shè)置在所述中間芯體(20)中和/或所述外導(dǎo)體(21)中的冷卻流體進行循環(huán)的回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的施加器，其特征在于，所述介電管(3)包括一用于使設(shè)置在所述介電管內(nèi)或所述介電管的厚度內(nèi)的冷卻流體進行循環(huán)的回路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的施加器，其特征在于，所述施加器進一步包括圓柱形永磁體，其磁化方向平行于所述施加器的軸線，所述圓柱形永磁體位于所述中間芯體的末端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的施加器，其特征在于，所述施加器進一步包括: 圓柱形永磁體，其磁化方向平行于所述施加器的軸線，所述圓柱形永磁體位于所述中間芯體的末端；以及 至少一個環(huán)形永磁體，其磁化方向平行于所述施加器的軸線并且與上述居中的圓柱形磁體的磁化一致，所述至少一個環(huán)形永磁體圍繞所述外導(dǎo)體的末端； 所述這些磁體的磁化被選擇以形成一磁場，該磁場適于在遠離所述施加器的末端的區(qū)域內(nèi)獲得與所述施加器生成的微波電場耦合的電子回旋共振； 所述環(huán)形磁體的外半徑和磁化也被選擇以使得所述磁體生成的磁場線在與所述施加器的軸線基本平行的方向上經(jīng)過電子回旋共振耦合區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的施加器，其特征在于，所述施加器包括一圍繞所述介電管⑶同心延伸的由介電材料制成的限制管(6)，所述限制管(6)嵌入在所述同軸組件的所述外電導(dǎo)體(21)中。
12.—種表面波等離子體產(chǎn)生設(shè)備，包括:包含等離子氣體(4)的外殼和至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項的施加器(I)，其中，所述介電管(3)延伸出所述施加器的所述出口平面的內(nèi)壁(30)和/或外壁(31)的一部分與所述等離子氣體(4)接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電管(3)是密封的并且構(gòu)成所述包含等離子氣體(4)的外殼。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電管(3)位于所述外殼內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述外殼包括一圍繞所述介電管(3)同心延伸的由介電材料制成的限制管(6)，所述限制管嵌入在所述施加器的所述同軸組件的所述外電導(dǎo)體(21)中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電限制管(6)的埋入深度(P)等于(2k+l) λ/4，其中，k為整數(shù)，λ為所述電磁波在被插入所述同軸組件的所述介電管(6)內(nèi)傳播的波長，所述波長(λ)由公式λ = Aci/ε 1/2給出，其中，λ ^為所述電磁波在真空或在空氣中傳播的波長，并且ε為所述限制管(6)的介電材料相對于真空的介電常數(shù)的相對介電常數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電管(3)在其與所述同軸組件⑵相反的末端(33)處開口，所述等離子氣體⑷與所述介電管(3)的所述內(nèi)壁(30)和所述外壁(31)接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電管(3)在其與所述同軸組件⑵相反的末端(33)處封閉，所述等離子氣體⑷僅與所述介電管(3)的所述外壁(31)接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電管(3)在其與所述同軸組件(2)相反的末端(33)處封閉，所述介電管(3)為真空的或者填充有介電材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至19中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述外殼包括用于將等離子氣體引入所述外殼的設(shè)備以及用于將等離子氣體(4)從所述外殼的內(nèi)部泵送到所述外殼的外部的設(shè)備(5)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述中間芯體(20)包括用于將等離子氣體引入所述外殼的導(dǎo)管(23)。
22.根據(jù)權(quán)利要求12至21中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述外殼內(nèi)的所述等離子氣體的壓強小于133Pa。
23.—種用于沿介電管(3)產(chǎn)生表面波等離子體的方法，所述介電管(3)的內(nèi)壁(30)和/或外壁(31)與等離子氣體(4)接觸，其特征在于，所述方法包括: 使電磁波(W)在由中間芯體(20)和外導(dǎo)體(21)組成的導(dǎo)電同軸組件(2)中傳播，所述外導(dǎo)體(21)圍繞所述中間芯體(20)并且通過用于傳播所述電磁波(W)的環(huán)形容腔(22)與所述中間芯體(20)分隔，以及 沿所述介電管⑶的縱向⑴將所述電磁波(W)引入所述介電管(3)的截面，所述介電管(3)在所述同軸組件(2)的末端被插入到用于傳播所述電磁波的所述環(huán)形容腔(22)中并且從所述同軸組件的出口平面延伸出一為所述介電管(3)的外直徑的至少兩倍的長度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述電磁波為微波。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述等離子氣體的壓強小于133Pa，并且所述等離子體由電子回旋共振產(chǎn)生。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述電磁波為射頻波。
27.根據(jù)權(quán)利要求23至26中任一項所述的方法，其特征在于，通過使冷卻流體在所述同軸組件內(nèi)進行循環(huán)來對所述同軸組件(2)進行冷卻。
28.根據(jù)權(quán)利要求23至27中任一項所述的方法，其特征在于，通過使冷卻流體在所述介電管內(nèi)或在所述介電管的厚度內(nèi)循環(huán)來對所述介電管(3)進行冷卻。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生等離子體的表面波施加器(1)，包括：導(dǎo)電同軸組件(2)，由中間芯體(20)和外管形導(dǎo)體(21)組成，外管形導(dǎo)體(21)圍繞中間芯體(20)并且通過用于傳播電磁波(W)的環(huán)形容腔(22)與中間芯體(20)分隔；以及介電管(3)，在同軸組件(2)的末端被插入用于傳播電磁波的環(huán)形容腔(22)中并且以一至少等于介電管(3)的外直徑的兩倍的長度從所述施加器的出口平面(Y)延伸出，以使得在同軸組件(2)中傳播的電磁波(W)沿介電管(3)的縱向(X)被引入介電管(3)的截面，從而沿著介電管的內(nèi)壁(30)和/或外壁(31)與等離子氣體(4)接觸的部分產(chǎn)生表面波等離子體。
【IPC分類】H05H1-46
【公開號】CN104782235
【申請?zhí)枴緾N201380036340
【發(fā)明人】A·拉科斯特, J·佩爾蒂埃
【申請人】約瑟夫福理埃大學(xué)-格勒諾布爾1, J·佩爾蒂埃
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2013年7月10日
【公告號】EP2873307A1, WO2014009412A1