[发明专利]热功率密度径向分布可调的电磁感应加热装置

权利要求书

1.一种热功率密度径向分布可调的电磁感应加热装置，其特征在于：由加热基座、基本线圈、叠加线圈和线路切换装置组成；加热基座安装于工艺气体参与反应的工艺腔室内部，加热基座的下表面靠近但不接触工艺腔室底部壁面；基本线圈与叠加线圈安装于工艺腔室外部，基本线圈位于加热基座正下方，叠加线圈与基本线圈串联，位于基本线圈正下方；线路切换装置包含两个支路开关，与交流电源、基本线圈和叠加线圈相连，控制基本线圈和叠加线圈在两种子状态间反复交替工作。

2.根据权利要求1所述的一种热功率密度径向分布可调的电磁感应加热装置，其特征在于：所述基本线圈为多匝平面线圈，各匝线圈的半径依次增大，各匝线圈的高度相同或不相同；所述叠加线圈由多层多匝平面线圈串联而成，同层各匝线圈的高度相同或不相同；所述基本线圈和所述叠加线圈串联后的每匝线圈的绕行方向都一致。

3.根据权利要求2所述的一种热功率密度径向分布可调的电磁感应加热装置，其特征在于：所述基本线圈最内匝的末端与所述叠加线圈最上层线圈最内匝的末端相连；从基本线圈最外匝线圈的末端引出第一馈电端，从基本线圈与叠加线圈连接处引出第二馈电端，从叠加线圈最下层最外匝线圈的末端引出第三馈电端；第一馈电端连接于交流电源一侧，第二馈电端和第三馈电端分别通过两个支路开关连接至交流电源另一端；所述两个支路开关交替导通，使电磁感应加热装置工作在两种状态，两个支路开关各自导通的持续时间能够调节，各导通一次为一个交替周期。

4.根据权利要求1所述的一种热功率密度径向分布可调的电磁感应加热装置，其特征在于：所述工艺腔室内压强在0Pa—500MPa之间。

5.根据权利要求1所述的一种热功率密度径向分布可调的电磁感应加热装置，其特征在于：工艺腔室的底部材料、基本线圈与加热基座之间的介质材料的磁导率为真空磁导率。

6.根据权利要求1所述的一种热功率密度径向分布可调的电磁感应加热装置，其特征在于：所述加热基座采用具有导电性的材料，能通过正向和反向涡电流，电阻率在工艺温度附近的变化率较小，无突变。

7.根据权利要求1所述的一种热功率密度径向分布可调的电磁感应加热装置，其特征在于：所述加热基座主体外形为圆盘形，上表面具有一定数量的凹凸结构，下表面中心处有一定的凹陷或凸起结构。

8.根据权利要求3所述的一种热功率密度径向分布可调的电磁感应加热装置，其特征在于：所述两种线路连接子状态的合状态的加热基座的热功率密度径向分布的计算公式为：

F_合＝Q₁×F₁+Q2×F₂

其中：

F_合为合状态的加热基座的热功率密度径向分布；

F₁、F₂为两种线路连接子状态的加热基座的热功率密度径向分布；

Q₁、Q₂为两种线路连接子状态对合状态的权重，由两种线路连接子状态在每个交替周期内的持续时间与交替周期的占比确定。