[发明专利]一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置

权利要求书

1.一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置，其特征在于，由腔体部分、微波耦合部分和调谐部分组成，包括外管、中管、内电极、调谐端、微波馈入端口、切向流屏蔽气入口和工作气体入口；所述腔体部分为外管、中管、内电极构成的多段同轴谐振腔结构；所述微波耦合部分以电导耦合或电容耦合方式将微波能量耦合到所述腔体部分；所述调谐部分为调谐端对谐振腔长度进行调节的结构，以调节开口端场强，调谐端上端为反射端面，所述调谐端调整至腔体部分的深度为Nλ/4，λ为所述微波频率下的波长，N为正奇数；微波通过所述微波耦合部分的微波馈入端口耦合至谐振腔中，在谐振腔中形成TEM驻波，气体由切向流屏蔽气入口、工作气体入口输入，牵引微波等离子体射流在内电极上端口位置形成并向外喷出，并调整等离子体成分。

2.根据权利要求1所述的一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置，其特征在于，所述外管、中管、内电极均为金属材质，构成三段同轴结构；在轴向最下端，外管、中管、调谐端形成一端开放的同轴谐振腔；在轴向中部，中管、内电极为同轴线结构；在轴向最上端，外管、内电极为同轴线结构；三段结构中微波均以TEM模式进行传输。

3.根据权利要求1所述的一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置，其特征在于，所述外管的轴向长度为(Nλ/4+n)mm，λ为所述微波频率下的波长，N为正奇数，n＝2，3，4，…，12mm。

4.根据权利要求1所述的一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置，其特征在于，所述内电极为金属柱或者金属针，长度(31+n)mm，n＝2，3，4，…，12mm。

5.根据权利要求1所述的一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置，其特征在于，所述中管、内电极之间有多孔同轴螺柱；所述中管内部带有螺纹，与所述多孔同轴螺柱配合。

6.根据权利要求1所述的一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置，其特征在于，所述中管上端口低于外管，所述中管上端口低于内电极上端。

7.根据权利要求6所述的一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置，其特征在于，所述中管上端低于外管上端口12mm，所述中管上端低于内电极上端12mm。

8.根据权利要求1所述的一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置，其特征在于，所述内电极上端不高于所述外管1上端口。

9.根据权利要求1所述的一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置，其特征在于，所述外管、中管之间可引入屏蔽气，所述屏蔽气在切向流屏蔽气入口处以切向流的方式引入；所述中管内部可引入工作气，工作气从工作气体入口处引入；所述的切向流屏蔽气入口和工作气体入口的气体流速控制在0～20L/min。

10.根据权利要求1所述的一种多段式同轴结构的大气压低温微波等离子体装置，其特征在于，所述微波耦合部分的耦合环与外管上端口间距可调。