用于产生等离子体的包括等离子体点火单元的装置的制作方法

1.本发明涉及用于产生等离子体的包括点火单元的装置的领域，更具体地，涉及用于在大气压下产生等离子体的装置。点火单元能够电磁地而不是电动地点燃等离子体。


背景技术：

2.在已知的方式中，文献us2011/0234102描述了一种用于在大气压下点燃等离子体的设备以及一种使用所述设备在大气压下点燃等离子体的方法。更具体地，us2011/0234102涉及一种用于点燃大气压等离子体的设备，该设备能够以非电动的方式执行点火，从而解决了由高电压引起的许多问题(例如，过度供电和安全问题)，从而防止点火设备由于等离子体热量而被物理地损坏，并且允许使用新型金属材料。换句话说，文献us2011/01234102提出了在介电管中产生等离子体，反应气体通过波导管被引入到所述介电管中，并且微波被施加到波导管，其中点火设备包括被配置为穿过介电管设置的点火棒，点火棒当在向介电管中向其施加微波时发射热电子。点火设备包括移动器件，以用于通过介电管将点火棒移入或移出介电管。
3.然而，这些解决方案并不能完全令人满意。
4.事实上，在文献us2011/0234102中提出的解决方案暗示点火棒一旦处于微波电场中，就可以将这些微波传导至气动致动器，点火棒是金属导体。这种布置导致所述点火棒的退化，特别是允许其操作的密封件的退化。
5.所提出的解决方案虽然允许等离子体的点火，但是不允许以相对较低的微波功率来实现，并且经常需要极大地增加所述微波的功率以允许点火，这更加促使了点火元件(比如点火棒)的退化，其在直接暴露于等离子体期间将更快地喷射，并且密封件也将更快地退化。
6.文献cn106322433的教导也可以说明现有技术，该文献提出了一种使用由电介质支撑件承载的点火电极来产生等离子体的装置，但是该装置的形状和尺寸不适于有效地切断波。
7.文献cn201230400也说明了现有技术，该文献提出了一种使用可以降低和升高的点火电极来产生等离子体的装置，其中该点火电极直接进入到产生等离子体的介电管中，使得波不被切断并上升到点火电极穿过的管的开口，其存在损坏设置在该管开口上的任何密封件的风险。
8.本发明旨在解决上述所有或部分缺点。


技术实现要素：

9.为此，本发明涉及一种用于产生等离子体的装置，其被配置为从反应气体产生等离子体，其中，用于产生等离子体的装置包括：
[0010]-微波发生器，其在微波频率范围内的给定源频率下操作；
[0011]-波导管，其联接到微波发生器并被配置为引导激励波；
[0012]-沿着延伸轴线纵向延伸的介电管，该介电管被配置为包含等离子体，使得该介电管正好穿过波导管；
[0013]-导管，其被配置为包围介电管，以便将所述介电管保持在适当位置；以及
[0014]-反应气体注入单元，其被配置为将反应气体引入到介电管中；
[0015]
用于产生等离子体的装置进一步包括等离子体点火单元，所述等离子体点火单元包括：
[0016]-沿着延伸轴线纵向延伸的点火电极，其包括近侧主体部分和远侧主体
[0017]
部分，其中远侧主体部分包括固定构件；
[0018]-由介电材料制成的固定单元，其被配置为接收点火电极的固定构件；以及
[0019]-移动单元，其被配置为接收固定单元并且将固定单元和点火电极一起从第一位置移动到第二位置，在第一位置，点火电极位于波导管的外部，在第二位置，点火电极的近侧主体部分的至少一部分设置在介电管和波导管中；
[0020]
其中，点火电极被配置为从激励波产生电场，并且当所述点火电极处于第二位置时允许等离子体的点火；并且
[0021]
其中，点火电极沿延伸轴线的总长度基本上等于对应于速度除以源频率的源波长的一半。
[0022]
因此，根据本发明，点火电极的总长度基本上等于源波长(或真空中的源波的波长)的一半；应当注意，在本发明的含义中，基本上相等意味着完全等于或等于15％以内。换句话说，点火电极的总长度包括在源波长的35％和65％之间，并且优选地包括在源波长的35％和50％之间。
[0023]
总长度的这种构造特别有利于实现其两端之间的共振，并因此使得能够获得具有足够强度的电场以允许气体的击穿，同时限制激励波的强度，这使得可以既节能又保护等离子体产生装置。
[0024]
实际上，点火电极和围绕介电管的导管(其是导电的并且例如由金属制成)形成同轴引导件，并且在该同轴导向件中被引导的激励波的波长基本上等于源波长，换句话说，等于在真空中的激励波(或源波)的波长。因此，通过这种构造，点火电极的总长度将基本上对应于共振长度，如下文更详细描述的。
[0025]
例如，如果点火电极完全插入到固定单元中，并且该固定单元具有等于1的介电常数，即介电常数等于真空或空气的介电常数，则点火电极的共振长度等于波导管中的激励波的半波长，即如果波导管形成同轴引导件，则等于真空中的半长度。事实上，材料中的波长与所述材料的介电常数的平方根成反比。因此，作为示例，对于等于9的介电常数，波长小3倍。如果点火电极的总长度为41mm，包括固定单元中的10mm，使得所述固定单元具有等于9的介电常数，这表示真空中的等效共振长度为：31+10
×
9^1/2＝61mm，即正好是频率为2.45ghz的波在真空中的半波长。
[0026]
此外，利用本发明，更具体地，利用由介电材料制成的固定单元(被配置为接收点火电极)，该固定单元使得能够不传输激励波并因此切断微波，这使得能够保护移动单元免受所述激励波的影响。换句话说，固定单元介于点火电极和移动单元之间，因此防止了所述移动单元的过热和损坏。
[0027]
因此，本发明可以最大限度地切断在介电管中在移动单元的方向上“上升”的波，
因为波在介电管中、在导管内部、在点火电极的两端之间共振，其一端在波导管中以点燃等离子体，并且其另一端在导管中，进一步放大电场。
[0028]
根据一个实施例，点火电极的总长度包括在源波长(或真空中的源波长)的37％和50％之间，或者甚至包括在37％和45％之间。
[0029]
实际上，点火电极的总长度稍微小于或等于源半波长是有利的，即在源波长的37％和50％之间，因为上方具有介电固定单元来将其保持。
[0030]
因此，作为示例，如果源波的频率为2.45ghz，则点火电极的长度在45和61mm之间。
[0031]
如果点火电极包围固定单元，则点火电极的总长度包括在真空中的源波的波长的37％和50％之间。因此，如果源波具有2.45ghz的频率，则点火电极具有45至61mm之间的长度，这取决于点火电极的形状以及固定单元的材料和形状。因此，如果固定单元由氧化铝制成，则其长度将比如果固定单元由ptfe制成(例如51mm)的情况更短(例如47mm)，以便保持共振。事实上，固定单元的材料具有的介电常数越高，和/或固定单元具有的与点火电极的接触表面越大，则点火电极的共振长度减小得越多。点火电极的总长度(因此对应于其共振长度)在介电常数大于真空的介电常数的介电材料附近减小。
[0032]
根据一个优点，等离子体产生装置能够在大气压和更高的压力下操作。
[0033]
根据一个实施例，在第二位置，点火电极经由插入端部插入到介电管中直到波导管。
[0034]
在本发明的含义内，微波频率范围包括300mhz和30ghz之间的所有频率。
[0035]
根据优选实施例，激励波的频率基本上等于下列频率之一：896mhz、915mhz和2.45ghz。
[0036]
根据一个实施例，点火电极将与激励波共振，从而将产生高强度电场。
[0037]
根据一个实施例，由于点火电极而产生的用于允许等离子体点火的电场至少等于反应气体击穿的电场。
[0038]
根据一个实施例，点火电极由钨制成。
[0039]
根据一个实施例，移动单元是气缸，比如气压缸。
[0040]
根据一个实施例，波导管包括彼此面对的两个接收孔口，接收孔口用于接收通过接收孔口正好穿过所述波导管的介电管。
[0041]
根据一个实施例，波导管包括被配置为接收激励波的输入孔口。
[0042]
在有利的实施例中，点火电极具有使得近侧主体部分的近侧横向尺寸小于远侧主体部分的远侧横向尺寸的构造。
[0043]
换句话说，点火电极的近侧主体部分的横截面面积小于点火电极的远侧主体部分的横截面面积。
[0044]
这种布置使得能够在与远侧主体部分相对的近侧主体部分的端部处获得最大电场。实际上，远侧主体部分的横截面面积大于近侧主体部分的横截面面积，这将产生“点效应”，并且因此在局部集中电场。这种布置有利于等离子体的点火。
[0045]
这种布置还使得能够获得具有更好机械抗性的点火电极。
[0046]
根据一种变型，近侧主体部分具有沿着延伸轴线的近侧长度，并且远侧主体部分具有沿着延伸轴线的远侧长度，并且其中近侧长度大于或等于远侧长度。
[0047]
换句话说，点火电极具有给定的总长度，使得点火电极的近侧主体部分在至少等
于点火电极的远侧主体部分的远侧长度的近侧长度上延伸。
[0048]
有利地，远侧长度大于或等于点火电极的总长度的四分之一，并且近侧长度大于或等于点火电极的总长度的一半。
[0049]
这种构造有利于微波的切断，同时允许点火电极在其等离子体的点火的作用中的正确操作。
[0050]
根据一个实施例，点火电极的近侧主体部分在等于点火电极的总长度的3/5的近侧长度上延伸；因此远侧长度是点火电极的总长度的2/5。
[0051]
替代地，近侧横向尺寸在近侧长度的至少90％上是恒定的，并且远侧横向尺寸在远侧长度的至少90％上是恒定的。
[0052]
应当注意，该近侧横向尺寸可以对应于直径(称为近侧直径)，并且同样地，远侧横向尺寸可以对应于直径(称为远侧直径)。
[0053]
根据一个实施例，移动单元被配置为沿着与延伸轴线基本重合的移动轴线移动。在本发明的含义中，“基本上重合”意味着完全重合或在10％以内或在大约5度以内重合。
[0054]
根据一个实施例，延伸轴线穿过介电管的中心。
[0055]
根据一个实施例，移动单元被配置为使得在第一位置，点火电极位于介电管的外部。
[0056]
这种布置使得可以更有效地保护移动单元免受所述微波的影响。这种布置在低压下特别有利，实际上，在某些情况下，等离子体可以完全填充介电管，并且微波由于等离子体而上升得更高。
[0057]
根据一个实施例，固定单元沿着延伸轴线具有长方形形状。
[0058]
根据一个实施例，固定单元具有实心圆形横截面并具有给定的直径。
[0059]
根据一个实施例，固定单元具有沿着延伸轴线的圆柱形形状。
[0060]
在特定实施例中，固定单元的直径基本上等于点火电极的远侧主体部分的远侧直径；需要注意的是，作为提醒，基本上相等意味着完全等于或等于15％以内。
[0061]
因此，从几何角度来看，固定单元连续地(或基本上连续地)延长该远侧主体部分，这在微波切断功能方面是有利的。
[0062]
根据一个实施例，固定单元沿延伸轴线的长度基本上等于或大于1.3d，优选地基本上等于或大于1.5d，d是介电管的外径。
[0063]
在本发明的含义中，基本上相等意味着完全相等或等于15％以内，并且例如等于10％以内。
[0064]
这种布置使得能够获得足够长度的固定单元，以允许介电管在微波被切断时作为引导件。这使得可以有效地保护移动单元免受所述微波的影响。
[0065]
根据一个实施例，固定单元由工业陶瓷制成。
[0066]
这种布置使得可以获得有效地切断微波并且有效地保护移动单元免受所述微波的影响的固定单元。
[0067]
根据优选实施例，固定单元具有小于5的介电常数。
[0068]
根据优选实施例，固定单元具有小于10的介电常数。
[0069]
根据一个实施例，固定单元是氧化铝。
[0070]
根据一个实施例，固定单元由负载氧化铝制成。
[0071]
根据一个实施例，固定单元包括ptfe。
[0072]
根据一个实施例，固定单元由具有大约2.1和3的相应的介电常数的ptfe或负载ptfe制成。
[0073]
这种布置使得能够获得具有良好机械抗性的固定单元。
[0074]
根据一个实施例，近侧主体部分从远侧主体部分延伸。
[0075]
根据一个实施例，固定单元的长度基本上等于源波长的一半。
[0076]
根据一个实施例，点火电极的近侧主体部分包括锥形端部。
[0077]
这种布置使得能够在点火电极的近侧主体部分的水平处获得最大电场。
[0078]
根据一个实施例，锥形端部与远侧主体部分相对。
[0079]
根据一个实施例，当点火电极处于第二位置时，点火电极的近侧主体部分的至少一部分基本上位于波导管的中心轴线的水平处。
[0080]
这种布置使得能够获得具有高强度的电场。
[0081]
根据一个实施例，波导管联接到反射器平面，该反射器平面被配置为从激励波产生驻波。
[0082]
根据一个实施例，介电管设置在反射器平面和入口孔口之间。
[0083]
根据一个实施例，反射器平面是可移动的，并且因此形成短路活塞。
[0084]
这种布置使得能够通过人为地修改所述波导管的尺寸并通过反射激励波的至少一部分来调整阻抗。这允许激励波穿透等离子体。
[0085]
这种布置使得能够在波导管中移动可移动反射器平面，从而允许激励波在宽频率范围内短路。
[0086]
根据一个实施例，当点火电极处于第二位置时，反射器平面位于距点火电极的至少一部分基本上等于的距离处，λe是在波导管中引导的激励波的波长，n是自然数，并且k是0.7和1.3之间的系数。
[0087]
这种布置使得能够获得具有高强度的电场，从而有利于点火，换句话说，该位置有利于使点火电极的端部的电场最大化。
[0088]
实际上，在没有点火电极的情况下，有必要将电场最大化以点燃等离子体，并且因此将等离子体区域定位在相对于反射器平面基本上等于λe/4+nλe/2的距离处。但是，申请人已经确定，由于等离子体区域中的点火电极的存在，联接是不同的，因为波在波导管中传播，并且也在由导管和点火电极形成的同轴引导件中传播。因此，点火电极必须位于nλe/2加上或减去λe/2的30％处，换句话说，在n.λe/2+《k.λe/2处，k引入了加上或减去30％的可变性。
[0089]
根据一个实施例，一旦等离子体被点燃，则该等离子体变得导电，移动单元随后将固定单元和点火电极一起移动到中间位置，在该中间位置点火电极不与等离子体接触。反射器平面也被移动以最大化联接。
[0090]
上文定义的不一致的不同方面可以被组合。
附图说明
[0091]
借助于下文结合附图所阐述的详细描述，将会更好地理解本发明，其中：
[0092]
图1表示根据本发明的等离子体产生装置处于允许等离子体点火的位置的示意图；
[0093]
图2表示根据本发明的等离子体产生装置处于允许等离子体点火的位置的视图；
[0094]
图3表示等离子体产生装置的视图，其中点火装置处于第一位置；以及
[0095]
图4表示等离子体产生装置的视图，其中点火装置处于第二位置。
具体实施方式
[0096]
附图示出了用于产生等离子体的装置，该装置能够在低压、大气压或高压下操作，并且被配置为从反应气体产生等离子体。在本发明的含义中，低压是包括在大气压的十分之一和大气压之间的压力。在本发明的含义中，高压是在大气压和五倍大气压之间的压力。
[0097]
根据优选实施例，用于产生等离子体的装置在大气压下使用。
[0098]
等离子体产生装置包括在微波频率范围内的以给定源频率操作的微波发生器10。在本发明的含义内，微波频率范围包括300mhz和30ghz之间的所有频率。根据优选实施例，激励波的频率基本上等于下列频率之一：896mhz、915mhz和2.45ghz。
[0099]
等离子体产生装置包括联接到微波发生器10并被配置为引导激励波的波导管12。根据一个实施例，波导管12包括两个彼此面对的接收孔口，接收孔口用于接收通过接收孔口正好穿过所述波导管12的介电管14。根据一个实施例，波导管12包括被配置为接收激励波的输入孔口。
[0100]
该装置还包括沿着延伸轴线60纵向地延伸的介电管14，该延伸轴线穿过介电管的中心。介电管14被配置为接收等离子体，使得介电管14正好穿过波导管12。
[0101]
该装置包括反应气体注入单元31，其被配置为将反应气体引入到介电管14中。
[0102]
等离子体产生装置进一步包括等离子体点火单元，该等离子体点火单元包括由钨制成的点火电极22，该点火电极沿着延伸轴线60纵向延伸。点火电极22包括近侧主体部分221和远侧主体部分222，其中远侧主体部分222包括固定构件223。点火电极22被配置为从激励波产生电场，从而允许等离子体的点火。根据一个实施例，近侧主体部分221从远侧主体部分222延伸。
[0103]
根据一个实施例，点火电极22的近侧主体部分221的横截面面积小于点火电极22的远侧主体部分222的横截面面积。换句话说，近侧主体部分221具有对应于近侧直径d21的近侧横向尺寸，其小于对应于远侧直径d22的远侧主体部分222的远侧横向尺寸d22。
[0104]
这种布置使得能够在与远侧主体部分222相对的近侧主体部分221的端部处获得最大电场。实际上，近侧主体部分221的横截面小于远侧主体部分222的横截面，这将产生“点效应”，从而在局部集中电场。这种布置有利于等离子体的点火。这种布置还使得能够获得具有更好机械抗性的点火电极22。
[0105]
根据一个实施例，点火电极22具有沿延伸轴线60的总长度l2，其基本上等于对应于速度除以源频率的源波长的一半。
[0106]
在本发明的含义内，点火电极22的总长度l2对应于共振长度，如下文更详细描述的。
[0107]
例如，如果点火电极22完全插入到具有介电常数为1(即等于真空或空气的介电常数)的固定单元24中，则点火电极22的共振长度等于波导管12中激励波的半波长，即如果波
导管12形成同轴引导件，则等于真空中的半长度。事实上，材料中的波长与所述材料的介电常数的平方根成反比。因此，作为示例，对于等于9的介电常数，波长小3倍。如果点火电极22的总长度l2等于41mm，包括固定单元中的10mm，则使得所述固定单元具有等于9的介电常数，这表示真空共振等效长度为：31+10
×
9^1/2＝61mm，即正好是频率为2.45ghz的波在真空中的半波长。这种布置使得能够获得具有足够强度的电场，以允许气体击穿，同时限制激励波的强度，这使得可以既节能又保护等离子体产生装置。
[0108]
根据有利的实施例，点火电极22的总长度l2包括在真空中的源波的波长的37％和50％之间。因此，如果源波的频率为2.45ghz，则点火电极的长度包括在45和61mm之间。
[0109]
如果点火电极包围固定单元，如图3和图4所示，则点火电极22的总长度l2包括在真空中的源波的波长的37％和50％之间。因此，如果源波具有2.45ghz的频率，则点火电极具有45至61mm之间的长度，这取决于点火电极的形状以及固定单元的材料和形状。因此，如果固定单元24由氧化铝制成，则长度将比固定单元24由负载ptfe(例如49mm)或ptfe(例如51mm)制成的情况更短(例如47mm)，以保持共振。事实上，固定单元24的材料具有的介电常数越高，和/或固定单元具有的与点火电极22的接触表面积越大，则点火电极22的共振长度减小得越多。点火电极22的共振长度在介电常数大于真空的介电常数的介电材料附近减小。
[0110]
点火电极22具有给定的总长度l2，使得点火电极22的近侧主体部分221在至少等于点火电极22的远侧主体部分222的远侧长度l22的近侧长度l21上延伸。换句话说，近侧主体部分221具有沿着延伸轴线60的近侧长度l21，并且远侧主体部分222具有沿着延伸轴线60的远侧长度l22，并且该近侧长度l21大于或等于远侧长度l22。
[0111]
更具体地，点火电极22的近侧主体部分221等于点火电极22的总长度l2的3/5的近侧长度l21上延伸。更广泛地说，远侧长度l22大于或等于总长度l2的四分之一，并且近侧长度l21大于或等于总长度l2的一半。
[0112]
根据一个实施例，点火电极22和被构造成包围介电管14的导管27形成同轴引导件。在同轴引导件中引导的激励波的波长基本上等于真空中的激励波的波长。
[0113]
导管27至少部分地由金属制成。这种布置允许导管27起到屏蔽作用，也就是说防止微波泄漏。
[0114]
根据一个实施例，导管27包括至少部分地围绕介电管14的环形保持密封件28。环形保持密封件28被配置成将介电管14保持在适当位置，并且还在大气和管内部之间提供密封。
[0115]
根据一个实施例，环形保持密封件28对微波是透明的。这种布置使得能够获得随着时间的推移具有较少的退化的环形保持密封件28。
[0116]
根据一个实施例，导管27包括被配置为接收冷却流体的环形冷却凹槽30。根据一个实施例，环形冷却凹槽30被配置成提供保持密封件28的冷却。
[0117]
根据有利的实施例，点火电极22的近侧主体部分221包括与远侧主体部分222相对的锥形端部。这种布置使得能够在点火电极的近侧主体部分221的水平处获得最大电场。
[0118]
如图3所示，当点火电极22处于第二位置时，点火电极22的近侧主体部分221的至少一部分基本上位于波导管12的中心轴线70的水平处。这种布置使得能够获得具有高强度的电场。
[0119]
点火单元包括由介电材料制成的固定单元24，其被配置为接收点火电极22的固定构件223。由介电材料制成的该固定单元24因此被配置为接收点火电极22，并且它使得能够不传输激励波并因此切断微波，这使得能够保护移动单元26免受所述激励波的影响，这将在下文中描述。换句话说，固定单元24介于点火电极22和移动单元26之间，因此防止过热和损坏所述移动单元26。
[0120]
固定单元24沿延伸轴线60的长度l4基本上等于或大于1.3d，优选地基本上等于或大于1.5d，d是介电管14的外径。在本发明的含义中，基本上等于意味着完全等于或等于15％以内，或者甚至10％以内。这种布置使得能够获得足够长度的固定单元24，从而允许金属导管27在微波被切断时作为引导件。这使得可以更有效地保护移动单元26免受所述微波的影响。
[0121]
根据一个实施例，固定单元24由介电常数小于10的工业陶瓷制成，比如氧化铝，或者优选地小于5，这使得可以获得更有效地切断微波的固定单元24，并且因此有效地保护移动单元26免受所述微波的影响。事实上，介电常数越低，固定单元24切断微波则越有效。
[0122]
根据有利的实施例，固定单元24由相应的介电常数大约为2.1和3的ptfe或负载ptfe制成。这种布置使得可以获得具有良好耐热性的固定单元24。
[0123]
移动单元26被配置为接收固定单元24，并且将所述固定单元24和点火电极22一起从图2所示的第一位置一起移动到图3所示的第二位置，在第一位置，点火电极22位于波导管12的外部，并且在第二位置，点火电极22的至少一个近侧主体部分221设置在介电管14内和波导管12内。以这种方式，当所述点火电极22处于第二位置时，促进了等离子体的点火。
[0124]
一旦等离子体被点燃，则该等离子体变得导电，移动单元26然后将固定单元24和点火电极22一起移动到中间位置，在该中间位置点火电极不与等离子体接触。反射器平面也被移动以最大化联接。
[0125]
根据一个实施例，移动单元26被配置为使得在第一位置，点火电极22在介电管14的外部。这种布置使得可以更有效地保护移动单元26免受所述微波的影响。
[0126]
根据一个实施例，在第二位置，点火电极22经由插入端部插入介电管14中直到波导管22。这种布置允许点火电极22与激励波共振，从而产生高强度电场。根据一个实施例，由点火电极产生的用于允许等离子体点火的电场至少等于反应气体的击穿电场。根据一个实施例，移动单元26是气缸，比如气压缸。
[0127]
根据一个实施例，移动单元26被配置为沿着与延伸轴线60基本重合的移动轴线移动。在本发明的含义中，基本上重合意味着完全重合或在10％以内重合。
[0128]
根据一个实施例，固定单元24具有沿着延伸轴线60的长方形形状，并且具有实心圆形横截面，其直径d4基本上等于点火电极22的远侧主体部分222的远侧直径d22。
[0129]
波导管12联接到可移动反射器平面16，该可移动反射器平面被配置为从激励波产生驻波，从而形成短路活塞。介电管14布置在反射器平面16和入口孔口之间。这种布置使得可以人为地改变波导管12的尺寸，并使点火电极22的位置处的电场最大化，以便通过反射激励波的至少一部分来促进等离子体的点火。一旦等离子体被点燃，则反射器平面16的位置被修改以适应阻抗。这种布置使得能够最大化沉积在等离子体中的功率。
[0130]
在等离子体的点火之前，当点火电极22处于第二位置时，反射器平面16位于距点火电极22的至少一部分基本上等于n.λe/2+k.λe/2的距离处，λe是在波导管14中引导的激
励波的波长，n是自然数，并且k是包括在0.7和1.3之间的系数，或者甚至是包括在0.8和1.2之间的系数。这种布置使得能够最大化点火电极22的近侧主体部分221的端部上的电场，并因此有利于点火。

技术特征：
1.一种用于产生等离子体的装置，其被配置为从反应气体产生等离子体，其中，用于产生等离子体的装置包括：-微波发生器(10)，其在微波频率范围内的给定源频率下操作；-波导管(12)，其联接到微波发生器(10)并且被配置为引导激励波；-沿着延伸轴线(60)纵向延伸的介电管(14)，所述介电管(14)被配置为接收等离子体，使得介电管(14)正好穿过波导管(12)；-导管(27)，其被配置为包围介电管(14)，从而将所述介电管(14)保持在适当位置；以及-反应气体注入单元(31)，其被配置为将反应气体引入到介电管(14)中；用于产生等离子体的装置进一步包括等离子体点火单元，所述等离子体点火单元包括：-点火电极(22)，其沿着延伸轴线(60)纵向延伸并且包括近侧主体部分(221)和远侧主体部分(222)，其中，所述远侧主体部分(222)包括固定构件(223)；-由介电材料制成的固定单元(24)，其被配置为接收点火电极(22)的固定构件(223)；以及-移动单元(26)，其被配置为接收固定单元(24)并且将所述固定单元(24)和点火电极(22)一起从第一位置移动到第二位置，在第一位置，点火电极(22)位于波导管(12)外部，在第二位置，点火电极(22)的近侧主体部分(221)的至少一部分设置在介电管(14)和波导管(12)中；其中，所述点火电极(22)被配置为从激励波产生电场，并且当所述点火电极(22)处于第二位置时允许等离子体点火；并且其中，所述点火电极(22)具有沿着延伸轴线(60)的总长度(l2)，所述总长度基本上等于对应于速度除以源频率的源波长的一半。2.根据权利要求1所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述点火电极(22)的总长度(l2)在源波长的37％和50％之间。3.根据权利要求1或2所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述点火电极(22)具有如下构造，即所述近侧主体部分(221)的近侧横向尺寸(d21)小于所述远侧主体部分(222)的远侧横向尺寸(d22)。4.根据权利要求3所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述近侧主体部分(221)具有沿着延伸轴线(60)的近侧长度(l21)，并且所述远侧主体部分(222)具有沿着延伸轴线(60)的远侧长度(l22)，并且其中，所述近侧长度(l21)大于或等于所述远侧长度(l22)。5.根据权利要求4所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述远侧长度(l22)大于或等于所述点火电极(22)的总长度(l2)的四分之一，并且所述近侧长度(l21)大于或等于所述点火电极(22)的总长度(l2)的一半。6.根据权利要求4或5所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述近侧横向尺寸(d21)在近侧长度(l21)的至少90％上是恒定的，并且所述远侧横向尺寸(d22)在远侧长度(l22)的至少90％上是恒定的。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述移动单元(26)被配置为使得在所述第一位置，所述点火电极(22)位于所述介电管(14)的外部。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述固定单元(24)具有沿着所述延伸轴线(60)的圆柱形形状并且具有给定的直径(d4)。9.根据权利要求8所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述固定单元(24)的直径(d4)基本上等于所述点火电极(22)的远侧主体部分(222)的远侧直径(d22)。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述固定单元(24)沿延伸轴线(60)的长度(l4)基本上等于或大于1.3d，优选地基本上等于或大于1.5d，d是所述介电管(14)的外径。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的用于产生等离子体的装置，其中，当所述点火电极(22)处于所述第二位置时，所述点火电极(22)的近侧主体部分(221)的至少一部分基本上位于所述波导管(12)的中心轴线(70)处。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述波导管(12)联接到反射器平面(16)，所述反射器平面被配置为从激励波产生驻波。13.根据权利要求12所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述反射器平面(16)是能移动的。14.根据权利要求12和13中的任一项所述的用于产生等离子体的装置，其中，当所述点火电极(22)处于所述第二位置时，所述反射器平面(16)位于距所述点火电极(22)的至少一部分基本上等于的距离处，λe是在所述波导管(14)中引导的激励波的波长，n是自然数，并且k是包括在0.7和1.3之间的系数。15.根据权利要求1至14中的任一项所述的用于产生等离子体的装置，其中，所述点火电极(22)具有给定的电长度，即所述点火电极(22)的近侧主体部分(221)在至少等于所述点火电极(22)的远侧主体部分(222)的电长度的电长度上延伸。

技术总结
一种用于产生等离子体的装置，其被配置为从反应气体产生等离子体，其中，用于产生等离子体的装置包括微波发生器(10)，所述微波发生器在微波频率范围内的给定源频率下操作，和波导管(12)，所述波导管联接到微波发生器(10)并被配置为引导激励波。该装置还包括沿着延伸轴线(60)纵向延伸的介电管(14)，该介电管(14)被配置为接收等离子体，使得介电管(14)从波导管(12)的一侧穿过到另一侧；以及反应气体注入单元，其用于将反应气体供给到介电管(14)中。最后，用于产生等离子体的装置进一步包括等离子体点火单元。体点火单元。体点火单元。


技术研发人员：路易斯
受保护的技术使用者：塞勒姆电子与微波工业应用研究公司
技术研发日：2022.02.03
技术公布日：2023/9/22