[发明专利]具有更高等离子体能量密度的感应式等离子体喷枪

权利要求书

1.一种感应式等离子体喷枪，包括：

具有上游段和下游段的管状喷枪主体，所述上游段和所述下游段限定相应的内表面；

等离子体约束管，该等离子体约束管布置在管状喷枪主体内，与管状喷枪主体同轴，并具有内径恒定的内表面和外表面，其中，该等离子体约束管具有厚度在等离子体约束管的至少一段上沿等离子体流的轴向逐渐变细的管状壁；

安装到管状喷枪主体的下游段的内表面上的管状插入件，该管状插入件具有内表面；和

限定在(a)管状喷枪主体的上游段的内表面和管状插入件的内表面与(b)等离子体约束管的外表面之间的环状通道，该环状通道配置为导引用于冷却等离子体约束管的冷却流体。

2.如权利要求1所述的感应式等离子体喷枪，其中：

所述等离子体约束管限定上游圆筒状外表面部、中央截锥状外表面部、以及下游圆筒状外表面部；和

所述管状喷枪主体的上游段的内表面是圆筒状的，并面向等离子体约束管的所述上游圆筒状外表面部；和

所述管状插入件的内表面包括面向等离子体约束管的中央截锥状外表面部的上游截锥状表面部、以及面向等离子体约束管的下游圆筒状外表面部的下游圆筒状表面部。

3.如权利要求1或2所述的感应式等离子体喷枪，包括嵌入在管状喷枪主体内的感应耦合件，该感应耦合件用于向存在于等离子体约束管中的等离子体气体施加能量，以产生和维持等离子体。

4.如权利要求3所述的感应式等离子体喷枪，其中，所述感应耦合件包括同轴线圈，并且其中所述等离子体约束管的管状壁的厚度在该同轴线圈的区域中逐渐减小。

5.如权利要求1或2所述的感应式等离子体喷枪，其中，所述管状喷枪主体的上游段的内表面，所述管状插入件的内表面、以及所述等离子体约束管的外表面配置为限定具有恒定厚度的所述环状通道。

6.如权利要求1或2所述的感应式等离子体喷枪，其中，所述管状喷枪主体包括位于所述上游段的内表面与所述下游段的内表面之间的环状肩部，并且其中所述管状插入件包括抵接该环状肩部的上游端。

7.如权利要求1或2所述的感应式等离子体喷枪，包括内电容屏蔽层，该内电容屏蔽层包括布置在管状喷枪主体的内壁上的导电材料层，其中，所述导电材料层分割成轴向条，并且限定用于互连所述轴向条的上游端的环。

8.如权利要求7所述的感应式等离子体喷枪，其中，所述电容屏蔽层嵌入到管状喷枪主体的内壁中。

9.如权利要求7所述的感应式等离子体喷枪，其中，所述导电材料层包括由所述导电材料构成的管。

10.一种感应式等离子体喷枪，包括：

具有上游段、中央段和下游段的管状喷枪主体，所述上游段、中央段和下游段限定相应的内表面；

等离子体约束管，该等离子体约束管布置在管状喷枪主体内，与管状喷枪主体同轴，并具有内径恒定的内表面和外表面，其中，该等离子体约束管具有厚度在等离子体约束管的至少一段上沿等离子体流的轴向逐渐变细的管状壁；

安装到管状喷枪主体的下游段的内表面上的管状插入件，该管状插入件具有内表面；和

限定在(a)管状喷枪主体的上游段的内表面、管状喷枪主体的中央段的内表面和管状插入件的内表面与(b)等离子体约束管的外表面之间的环状通道，该环状通道配置为导引用于冷却等离子体约束管的冷却流体。