[发明专利]共振的装置、含装置的组及操作方法和等离子体产生设备

说明书

共振的装置、含装置的组及操作方法和等离子体产生设备，该装置适于射频功率传送，能够用于产生等离子体，并且能够电连接在具有固定频率或可变频率的射频电源的下游，该装置包括：至少一个电感元件Lp，所述至少一个电感元件在使用时能够由至少一个射频电源供电；至少一个电容元件Cp，所述至少一个电容元件电连接在至少一个电感元件Lp的端子处；该装置具有等于的共振角频率。电容元件Cp和电感元件Lp具有使得在共振状态下电容元件和电感元件提供在该装置的端子处测量的等效阻抗的值，该等效阻抗为电阻式，并且远大于在该装置的端子上游处的寄生阻抗的值，使得寄生阻抗的效应在使用期间能够忽略。

技术领域

本发明涉及被固有地设计为共振的装置，该装置适于利用各种性质的材料进行射频功率传送(radiofrequency power transfer)(简言之，RF)。本发明还涉及包括一个这种装置的、具体可用于产生等离子体的设备中的组。

背景技术

已知适于RF功率传送的组；这些组包括具有固定频率或可变频率的RF电源、适配元件以及大致电感装置。

一个这种组的大致电感装置具有负载，该负载不仅仅是电阻的，具有随着频率和耦合功率的参数变化而在模量和相位上可变的阻抗。利用一个这种装置且为了使功率传送最大化的目的，在常规组中提供在RF电源与大致电感装置之间使用包括合适另外可变电抗元件(例如，匹配箱(matching-box))的适配元件，所述适配元件具有调整RF电源的终端处的总负载的功能。匹配箱可以包括电容元件和电感元件这两者。

在这种常规系统中，在由大致电感装置和适配元件(另外的电抗元件-匹配箱)组成的系统的共振频率下获得功率传送的最大化。

然而，这种解决方案具有若干问题。

首先，在常规组中，由匹配箱补偿的负载具有电感分量，该电感分量具有相对于常规RF电源的标准输出阻抗(50-75Ohm)极低的模量，以便在工作频率下可与RF电源电路和匹配箱的寄生元件(寄生阻抗)比较。这暗示由RF电源传送的功率被分在电路的大致电感装置与寄生元件之间，该功率的大部分(significant part)在这种寄生元件中耗散。

另外，在常规组中，电源电流具有相对于电压的高值，使得组的欧姆损失显著。

如果大致电感装置由RF电源直接供电(没有适配匹配箱的插入)，则大致电感装置具有不可忽略的等效阻抗的虚分量，该分量反映被传送到RF电源的功率的大部分。出于这种原因，在常规组中，需要能够在不完全共振条件下操作时支持大量反射功率部分的RF电源。

这种常规系统还受仅从正弦波电源供电的限制不利地影响。因此，需要设置适于允许相对于常规装置更高效的RF功率传送的功率传送的装置。

US6291938B1、US20040124779A1、US20130088146A1、US20040263412A1教导了使用根据匹配箱或匹配网络的方案设置的可变和固定电容的、根据现有技术的解决方案。

发明内容

因此，本发明的主要目的是改进用于到各种类型的材料的RF功率传送(具体适于产生等离子体)的装置的现有技术。

本发明的另一个目的是提供一种相对于常规装置的另选装置。

本发明的另外目的是提供一种解决常规装置的缺点的RF功率传送装置。

本发明的又一个目的是提供一种容易制造且具有有竞争力的生产成本的RF功率传送装置。

本发明的又一个目的是提供一种可以由RF电源(不是必须为正弦波)供电的、用于RF功率传送的组。

本发明相当重要的目的是提供一种优化所产生的功率传送的、用于RF功率传送的组。

根据本发明的一个方面，提供了一种被固有地设计为共振的、适于RF功率传送的装置。