[实用新型]一种平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波等离子体源的技术领域，尤其涉及一种基于微带传输线的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源。

背景技术

小功率微波微等离子体技术是一项近几年发展起来的集微电子技术、微波技术和等离子体技术于一体的高新技术，它是随着MEMS技术的发展而发展起来的。微等离子体包括直流微等离子体、射频微等离子体和微波微等离子体。当放电空间进一步减小到纳米尺寸时，就成为纳等离子体。由于微电子机械系统(MEMS)具有低损耗、高隔离、体积小、制造成本低、易与IC、MMIC电路集成等特点，通过MEMS工艺可以实现微波等离子体的小功率封装和有源集成。因此将微波等离子体结合MEMS工艺可使等离子体的结构和特性发生巨大的改变。

微波等离子体可广泛应用于新材料、微电子和化学等高科技领域，随着微波等离子体的小型化发展，电路尺寸要求在毫米级、微米级甚至纳米级。平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源就是采用MEMS工艺加工一个微带传输线圆环形阵列，通过不超过200毫瓦的小功率微波在每个单元激励起5毫米甚至0.2毫米尺寸的微等离子体。由于此项技术在低成本的圆环形低温材料(如塑料以及生物制品等)的表面处理和微波光源等领域具有良好的应用前景，因而受到越来越广泛的关注。

目前，射频等离子体圆形阵列源主要采用6个单元的四分之一波长微带传输线结构，当谐振频率为1GHz左右、输入功率不超过5W时，通过单点馈电，在传输线末端之间的缝隙处激励起直径约为2.5mm的小尺寸圆形微等离子体。由于这种结构的阵列源，其谐振模式和耦合系数不稳定，导致激励的微等离子体分布很不均匀，严重时还会出现不规则的等离子体形状，而且尺寸也太小。

为了克服现有技术中的上述缺陷，提出了一种全新结构的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源。

发明内容

本实用新型提出了一种平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，包括：微带传输线同心阵列、中心公共接地点、耦合环、馈电导体和接地导带；其中，所述微带传输线同心阵列包括至少两条阵列单元；所述阵列单元设置在所述馈电导体的两侧；位于所述馈电导体每一侧的所述阵列单元中的每条通过所述耦合环连接；所述馈电导体包括至少两根馈电导带，所述馈电导带在各自的一端互相连接，每根所述馈电导带上设置有至少一个馈电点；所述中心公共接地点设置在两根馈电导带的连接处；每条所述阵列单元的一端与所述中心公共接地点连接；所述馈电导带与所述阵列单元以中心公共接地点为圆心成圆环形辐射状分布；所述接地导带包括至少两个接地导块，每个所述接地导块设置于所述阵列单元和所述馈电导带的远离所述中心公共接地点的另一端，每个所述接地导块与所述阵列单元或所述馈电导带的另一端端面之间形成缝隙；所述接地导块的边缘接地。

本实用新型所述平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源中，每条所述阵列单元的长度为四分之一波导波长的奇数倍，宽度范围为1mm～2mm，数量为6～50个。

本实用新型所述平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源中，所述缝隙的宽度范围为10μm～200μm，谐振频率为2.45GHz。

本实用新型所述平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源中，所述耦合环的宽度范围为1mm～10mm。

本实用新型所述平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源中，所述馈电导带的宽度大于或等于所述阵列单元的宽度。

本实用新型所述平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源中，所述馈电导带上设置有至少一个馈电点。

本实用新型所述平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源中，所述接地导块的长度大于所述阵列单元的宽度，长度范围为2mm～4mm，宽度范围为4mm～20mm。

本实用新型所述平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源中，所述微带传输线同心阵列、所述耦合环、所述馈电导带和所述接地导带由金或铜制成。

本实用新型所述平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源中，进一步包括设置在所述微带传输线同心阵列、所述耦合环、所述馈电导带和所述接地导带底部的基片。

本实用新型所述平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源中，所述基片由蓝宝石、高阻硅、多孔硅、红宝石或高频陶瓷制成。

本实用新型所述平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源中，所述基片的底部设置有接地板，所述接地板与所述中心公共接地点和所述接地导带连接。

本实用新型的有益效果在于：