[发明专利]用于改善表面波等离子体源和等离子体空间之间的耦合的方法和系统

权利要求书

1.一种表面波等离子体(SWP)源，包括：

电磁(EM)波发射器，所述电磁波发射器被配置为通过在与等离子体相邻的所述EM波发射器的等离子体表面上生成表面波来将EM能量以期望的EM波模式耦合到所述等离子体；

功率耦合系统，所述功率耦合系统耦合到所述EM波发射器，并且被配置为将所述EM能量提供到所述EM波发射器以形成所述等离子体；以及

扰模器，所述扰模器耦合到所述EM波发射器的所述等离子体表面，并且被配置为减少所述期望的EM波模式和另一种EM波模式之间的模式跳变。

2.如权利要求1所述的SWP源，其中所述EM波发射器被配置为耦合所述期望EM波模式作为TM₀₁模式。

3.如权利要求1所述的SWP源，其中所述扰模器包括耦合到所述EM波发射器的所述等离子体表面的一个或多个孔。

4.如权利要求3所述的SWP源，其中所述一个或多个孔包括被配置为使气体流经其中的一个或多个气孔。

5.如权利要求3所述的SWP源，其中所述一个或多个孔包括一个或多个盲孔。

6.如权利要求5所述的SWP源，其中所述一个或多个盲孔的尺寸、几何形状、数目或分布中的至少一种被选择来产生空间受控的等离子体。

7.如权利要求5所述的SWP源，其中所述一个或多个盲孔的特征在于宽度和深度。

8.如权利要求7所述的SWP源，其中所述一个或多个盲孔的所述宽度和所述一个或多个盲孔的所述深度是基本相等的。

9.如权利要求7所述的SWP源，其中所述一个或多个盲孔的所述宽度和所述一个或多个盲孔的所述深度小于或等于1mm。

10.如权利要求5所述的SWP源，其中所述一个或多个盲孔被填充以包括SiO₂的材料。

11.如权利要求5所述的SWP源，其中所述一个或多个盲孔被填充以包括低介电常数材料的材料，所述低介电常数材料的介电常数小于SiO₂的介电常数。

12.如权利要求5所述的SWP源，其中所述一个或多个盲孔被填充以等离子体拦阻材料。

13.如权利要求12所述的SWP源，其中所述等离子体拦阻材料包括球形球粒。

14.如权利要求13所述的SWP源，其中所述球形球粒包括SiO₂或介电常数小于SiO₂的介电常数的低介电常数材料。

15.如权利要求1所述的SWP源，其中所述功率耦合系统包括射频(RF)功率耦合系统。

16.如权利要求1所述的SWP源，其中所述功率耦合系统包括微波功率耦合系统。

17.如权利要求16所述的SWP源，其中所述微波功率耦合系统包括：

被配置为产生2.45GHz的微波能量的微波源；

耦合到所述微波源的出口的波导；

耦合到所述波导并且被配置为防止微波能量传播回所述微波源的隔离器；以及

耦合到所述隔离器并且被配置为将所述微波能量耦合到同轴馈送机构的同轴转换器，其中所述同轴馈送机构还耦合到所述EM波发射器。

18.如权利要求17所述的SWP源，其中：

所述功率耦合系统包括用于将EM能量耦合到所述EM波发射器的同轴馈送机构，

所述EM波发射器包括缝隙天线，所述缝隙天线的一端耦合到所述同轴馈送机构的内导体，另一端耦合到所述同轴馈送机构的外导体，并且

所述缝隙天线包括一个或多个缝隙，所述一个或多个缝隙被配置为将所述EM能量从高于所述内导体和所述外导体之间的所述缝隙天线的第一区域耦合到低于所述缝隙天线的第二区域。

19.如权利要求18所述的SWP源，其中所述EM波发射器还包括：

慢波片，所述慢波片位于所述第一区域中，并且被配置为相对于自由空间波长减小所述EM能量的有效波长；以及

谐振片，所述谐振片位于所述第二区域中，并且具有包括所述EM波发射器的所述等离子体表面的下表面。