多个辐射源的等离子体产生和处理制造技术

本发明专利技术提供了使用多个辐射源的等离子体辅助方法和装置。在一个实 施例中，在惰性或活性等离子体催化剂存在的情况下，通过使处理腔中的 气体受到频率低于约333GHz的电磁辐射来激发等离子体。使用控制器来 延迟一个辐射源相对于另一个辐射源的激活。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及等离子体辅助处理的方法和装置，尤其涉及结合使用多个电磁辐射源。
技术介绍
已知通过使气体受到足量的微波辐射，单个微波辐射源可以用来产生等离子体。但是，当一个源把微波能引入会向同一个源反射能量的等离子体腔时，单个微波能量源就被损坏。当腔中没有很强的微波吸收器时，例如当等离子体还没有形成时，这个问题尤其难以解决。并且，当多个微波能量源组合在一起以激发或维持等离子体时更易受到破坏。例如，当第一辐射源把微波能引入腔时由于辐射能可以被引入另一个同时相连的辐射源，第一辐射源可能被损坏。还知道，在气体压力基本上低于大气压时等离子体一般更容易激发。但是，用于降低气体压力的真空装置价格昂贵且效率低下、浪费能源。并且，使用这样的装置会限制制造的灵活性。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了使用多个辐射源(例如微波辐射源)的装置和方法。在大约一个大气压或更高的压力下的气体产生的等离子体会强烈吸收微波辐射。强吸收可以用来降低被反射回来的自身辐射或来自其它辐射源的辐射对特定源损坏的可能性。因此，采用耦合到同一等离子体的多个(例如低能量)辐射源可以实现高能等离子体辅助处理。在一个实施例中，辐射装置可以包括一个腔。辐射装置还可包括一个第一高频辐射源和一个第二高频辐射源，用于将辐射引入腔中。辐射装置可以包括一个控制器，用于在激活第一辐射源之后顺序激活第二辐射源。根据本专利技术的另一个实施例，等离子体熔炉可以包括一个腔，一个用来向腔供气的管道，设置成向腔发射辐射的多个辐射源，和一个控制器，用于延迟除了多个辐射源的第一个以外的所有辐射源的激活直到第一辐射源被激活。根据本专利技术的辐射装置和等离子体熔炉可包括位于腔附近的等离子体催化剂。在气体存在的情况下与微波辐射结合使用等离子体催化剂来形成等离子体。催化剂可以是惰性或活性的。根据本专利技术的惰性等离子体催化剂可以包括能够通过使局部电场(例如电磁场)变形而诱发等离子体的任何物体，不需要增加额外的能量。另一方面，活性等离子体催化剂可以包括在电磁辐射存在的情况下能够向气态原子或分子输送大量能量以从气态原子或分子激发出至少一个电子的任何粒子或高能波包。在这两种情况中，等离子体催化剂可以改善或放松激发等离子体所需的环境条件。根据本专利技术的另一个实施例，提供了形成等离子体的方法。该方法可以包括采用设置成将辐射引入处理或加热区域的至少第一和第二辐射源。该方法可以包括将气体引入所述区域，激活第一辐射源以促进在加热区域的等离子体形成，并在等离子体形成之后激活第二辐射源。根据本专利技术的另一个实施例，提供了使用双腔系统形成等离子体的其他方法和装置。所述系统可以包括相互流体连通的第一激发腔和第二腔。所述方法包括(i)使第一激发腔中的气体受到频率低于大约333GHz的电磁辐射，从而第一激发腔中的等离子体引起在第二腔中形成第二等离子体，以及(ii)通过使其受到附加电磁辐射而维持第二腔中的第二等离子体。本专利技术还提供了用于激发、调节和维持等离子体的其它等离子体催化剂、方法和装置。附图说明本专利技术的其它特征将通过下面结合附图的详细描述变得明显，其中相同的标号表示相同的部件，其中图1A表示根据本专利技术的包括多个辐射源的示例性装置的示意图；图1B表示根据本专利技术的示例性方法的流程图；图2表示根据本专利技术的部分等离子体系统的简化实施例，用于向等离子体腔加入粉末等离子体催化剂来激发、调节或维持腔中的等离子体；图3表示根据本专利技术的等离子体催化剂纤维，该纤维的至少一种成分沿其长度方向具有浓度梯度；图4表示根据本专利技术的等离子体催化剂纤维，该纤维的多种成分沿其长度按比率变化；图5A表示根据本专利技术的另一个等离子体催化剂纤维，该纤维包括内层核芯和涂层；图5B表示表示根据本专利技术的图5A所示的等离子体催化剂纤维沿图5A的线5B-5B的截面图；图6表示根据本专利技术的等离子体系统的另一个部分的实施例，该等离子体系统包括延伸通过激发口的伸长型等离子体催化剂；图7表示根据本专利技术在图6的系统中使用的伸长型等离子体催化剂的实施例；图8表示根据本专利技术在图6的系统中使用的伸长型等离子体催化剂的另一个实施例；以及图9表示根据本专利技术的部分等离子体系统的实施例，用于将电离辐射引入辐射腔。具体实施例方式根据本专利技术，提供了使用多个辐射源的等离子体装置和方法。在一个实施例中，如图1A所示，辐射装置可包括腔12。此外，在一个实施例中，辐射装置还包括位于腔附近的等离子体催化剂，该等离子体催化剂可以与辐射一起使气体变成等离子体。本专利技术还涉及用于激发、调节和维持等离子体的方法和装置，用于各种应用，包括热处理，碳化物、氮化物、硼化物、氧化物和其它材料的合成与沉积，掺杂，渗碳，氮化，和碳氮化，烧结，多部件处理，连接，消除结晶，制造和操作熔炉，废气处理，废物处理，焚化，净化，灰化，碳结构生长，制氢或其它气体，制造无电极等离子体喷嘴，装配线等离子体处理，消毒等。在另一个实施例中，等离子体熔炉可以包括一个腔，一个向腔供气的管道，设置向腔发射辐射的多个辐射源，以及一个控制器，用于延迟除了多个辐射源的第一个以外的所有辐射源的激活直到第一辐射源被激活。下文将详细阐述这些部件的每一个。本专利技术可以用于可控生成热和等离子体辅助处理，以降低能耗并提高热处理效率和等离子辅助制造的灵活性。因此，提供了一种用于激发、调节和维持等离子体的等离子体催化剂。催化剂可以是惰性或活性的。根据本专利技术的惰性等离子体催化剂可以包括通过使局部电场(例如电磁场)变形而诱发等离子体的任何物体，而无需对催化剂施加附加的能量，如施加电压引起瞬间放电。另一方面，活性等离子体催化剂可以是任何粒子或高能波包，其能够在电磁辐射存在的情况下向气态原子或分子传递足够能量以使该气态原子或分子失去至少一个电子。在此引入下列共同拥有并同时申请的美国专利申请的全部内容作为参考美国专利申请No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0009)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0010)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0011)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0012)， No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0013)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0015)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0016)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0017)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0018)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0020)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0021)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0023)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0024)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0025)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0026)，No.10/＿,＿(Atty.Docket No.1837.0027)，No.10/＿,＿(Atty.Docke本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射装置，包括：辐射腔；第一辐射源，用于将频率低于大约３３３ＧＨｚ的电磁辐射引入所述辐射腔，以促进所述辐射腔内的等离子体形成；第二辐射源，用于将频率低于大约３３３ＧＨｚ的电磁辐射引入所述辐射腔；以及控制器，用于在激活所述第一辐射源之后顺序激活所述第二辐射源。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·库马尔，D·库马尔，
申请(专利权)人：BTU国际公司，
类型：发明
国别省市：US