小功率微波微等离子体源的集成研究

提出了一种小功率集成微波微等离子体源的结构,通过平面微带渐变螺旋电感耦合线圈激励微波微等离子体。研究表明,该集成微波微等离子体源具有频率可调、功率可调的特点,频率范围为2.3~2.6GHz,输出功率范围为20~40dBm。在频率为2477MHz、空气真空度为3.7 Torr,输入功率为2.15W时,平面微带渐变螺旋电感耦合线圈能较好激励起微波微等离子体,这为微波微等离子体源的小型化研究提供了基础。

基于方形开口谐振环的无线激励微波微等离子体阵列源的研究

根据天线辐射理论和超材料特性,通过HFSS仿真软件,对基于方形开口谐振环(SRR)的无线激励2.45 GHz微波微等离子体阵列源进行研究。仿真结果表明,SRR的长度、宽度和缝隙宽度、辐射天线与阵列源的距离、偏移距离和谐振环开口方向等参数对微波微等离子体阵列源的S参数、电磁场分布等有较大影响。

小功率平面螺旋电感耦合微波等离子体源的研究

本文提出一种基于平面螺旋微带的2.45GHz小功率电感耦合微波等离子体源,根据等效变压器耦合模型分析等离子体源的谐振特性,通过微波等离子体吸收功率与等离子体阻抗之间的关系,研究不同气压条件下的放电规律.研究表明,在低气压条件下,输入功率不超过220mW时,空气开始放电;而在常压条件下,输入功率不超过1.5W时,氩气开始放电;随着微波等离子体的激励,小功率微波等离子体源的谐振频率和S参数都发生变化.这为电感耦合微波等离子体源的小型化研究提供了理论基础.

基于微带环缝谐振器的小功率微波等离子体源

介绍了一种基于微带环缝谐振器的2.45 GHz小功率微波等离子体源,根据微带环缝谐振器的奇模等效电路,通过S参数与微波等离子体阻抗之间的关系,研究小功率微波等离子体源的阻抗匹配及其在不同气体条件下的放电规律.研究表明,在低气压(空气)和常压(氩气)条件下,输入功率不超过1 W,都能使气体放电并激励起稳定的微波等离子体;当微波等离子体激励以后,小功率微波等离子体源的谐振频率和S参数发生变化.这些为小功率电容耦合微波等离子体源的小型化研究提供了理论基础.

外加磁场对小功率电感耦合微波微等离子体激励的影响

为使小功率微波微等离子体源进一步小型化,提出了通过外加磁场减小微波微等离子体激励功率的方法。首先对2.45GHz平面微带渐变螺旋天线进行数值仿真,得到最佳结构尺寸;其次在螺旋天线上加载高斯磁感应强度分别为360、990和2 840Gs的环形磁铁,测试得到加载磁场前后的S参数;最后通过改变磁铁及磁极方向,研究其对小功率电感耦合微波微等离子体激励的影响。实验结果表明:当空气气压为666.6Pa时,磁场强度和磁极方向均可使小功率微波微等离子体的激励功率和熄灭功率发生变化,且磁铁S极朝外更有利于激励;随着磁场强度的增大,激励功率逐渐减小;外加磁场时的最小激励功率比未加载磁场时的激励功率减小了15%。该研究结果在微化学分析系统、小尺寸材料的表面处理等领域具有良好的应用前景。

微波复合直流等离子体转化天然气制乙炔的研究

利用微波复合直流等离子体对天然气转化制乙炔反应进行了研究.考察了氢烷比、气体流量、功率等参数对装置的能量利用率以及天然气转化反应的影响,并考核了微波复合直流等离子体转化天然气制乙炔工艺的稳定性.实验结果表明:微波复合直流等离子体装置的能量利用率随等离子体工作气体的流量的增加而提高;由于微波的作用使传统直流柱状等离子体分化为多根丝状等离子体,从而使得电极的烧蚀方式由传统的点烧蚀变为面烧蚀,并大幅度提高等离子体转化天然气工艺的稳定性和电极寿命;甲烷的转化率和乙炔的收率随功率的增加而提高,随CH4/H2比和气体流量的增加而降低,在氢烷比为0.9、总气体流量为760L/min、微波源输出电功率6kW、直流电源输出功率90kW时,甲烷转化率可达84.4%,乙炔选择性为75.6%,乙炔收率为63.8%,乙炔能耗达10.8kWh?kg-1;电极寿命超过200h.

Langmuir探针诊断微波ECR非平衡磁控溅射等离子体

利用朗谬尔探针诊断了ECR非平衡磁控溅射等离子体,给出了微观等离子体参量随宏观工艺参量变化关系。实验测得基片架附近等离子体密度达到1010～1011数量级,电子温度在(5～10)eV之间。随溅射靶功率变化,等离子体密度在130W时取得最大值;同样随微波源功率变化,等离子体密度在功率为850W时也达到最大值。电子温度、等离子体空间电位变化与等离子体密度呈相同趋势。

微波等离子体激发用大功率微波模式转换器

设计了大功率微波模式转换器,并采用两种工艺加工,分别利用低功率冷测和大功率热测实验对比了其性能。结果表明,导电氧化的加工件性能要明显优于老化件,其低功率冷测传输效率可达99.9%,返回损耗降低至-29.12 dB,大功率热测实验表明,采用导电氧化工艺的模式转换器镀膜质量要整体优于老化件的镀膜质量。

基于开口双谐振环的无线激励微波微等离子体阵列源的研究

本文根据无线传输理论和超材料的谐振吸波特性,利用HFSS仿真软件,对基于圆形开口双谐振环(DSRR)的无线激励2.45 GHz微波微等离子体阵列源进行研究。仿真结果表明,DSRR的内、外环半径、内外环间距、无线激励源与接收谐振环阵列的间距等参数对微波微等离子体阵列源的S参数和电磁场分布有着较大影响。本文对无线激励产生微波微等离子体阵列的进一步研究提供参考。

基于微带谐振器的微波微等离子体线性阵列的激励特性研究

本文基于微带线谐振器理论和耦合模理论,采用13单元微波微等离子体线性阵列源,研究了不同真空度、输入功率等对微波微等离子体线性阵列激励特性的影响。实验结果表明,微波微等离子体线性阵列的放电区域随着输入功率和真空度的减小而减小。这为小功率微波微等离子体线性阵列源的进一步研究提供基础。

等离子体阴极电子枪及其特性

研究一种新型的长脉冲空心阴极等离子体电子枪及其特性。论述空心阴极放电机理及理论分析。给出长脉冲空心阴极等离子体电子枪结构与关键技术。该技术可用于发展一类紧凑、实用的ＨＰＭ源。

电子诱发波导微放电实验研究

针对宇航微波器件功率密度越来越大,空间电子可能诱发微波器件发生微放电的潜在威胁,通过设计特殊波导结构,利用电子枪提供的种子电子入射到特殊波导内,在波导内通入大功率微波信号,利用检波器和示波器分别检测透射波形和反射波形,观察微放电现象的持续过程;改变电子入射能量,观测到不同程度的微放电现象,该电子枪提供种子电子诱发波导微放电效应的实验方法为微波器件微放电效应研究提供了重要手段。

真空电子技术

O462 02040104向外发射同轴型虚阴极振荡器研究/邵浩,刘国治(西北核技术研究所) 物理学报。-2001,50(12)。-2387-2392在高功率微波源研究领域提出了一种新型虚阴极器件——向外发射同轴型虚阴极振荡器。对其相关束流特性进行了理论分析,得到了同轴空间径向传输空间电荷限制电流。