一种多场耦合增强型等离子体表面处理装置制造方法及图纸

一种多场耦合增强型等离子体表面处理装置涉及等离子体技术领域，包括微波源、环形器、矩形波导、反应腔、双电极电场辅助增强结构、磁场辅助增强结构。该装置通过微波组件将特定频率和模式的能量馈入反应腔中激发等离子体；在反应腔中引入双电极电场辅助增强结构，在反应腔中形成局部电场；此外，在反应腔下底部分设置磁场辅助增强结构，在反应区域施加静磁场；该装置在微波源电压和频率可调范围有限的情况下，通过外加电场与磁场的作用，可以提高等离子体产生效率，同时在反应区域形成高密度的自由粒子区从而增加反应区域自由粒子的碰撞效率，提高表面处理的效率和均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及等离子体，具体为一种多场耦合增强型等离子体表面处理装置。

技术介绍

1、低温等离子体处理技术具有电子能量高而反应系统保持低温状态的优点，同时也不会破坏物体的本体特征，是一种效率高、处理温度低、节能、环保的表面处理方法。等离子体表面处理参与反应的有自由基、激发态粒子和离子等，通过表面作用，可以在材料表面引入特定官能团，产生表面活化和刻蚀，生成表面自由基和表面官能团。等离子表面处理技术能够应用的行业非常广泛，对物体表面进行清洗、刻蚀、表面活化和涂层等处理，这种广泛的应用领域和巨大的发展空间使等离子表面处理技术在国外发达国家发展迅速。传统的等离子体表面处理的装置等离子体发生器结构难以调整，驱动电源电压和频率可调范围有限，等离子体产生效率低、等离子区域分布不均匀且强度不够，导致处理效果不够均匀、处理强度不够，影响表面处理的均匀度和生产稳定性，无法满足复杂的实际应用需求。

2、为解决现有技术问题，本技术提出了一种高效、改性效果均匀的低温等离子体表面处理装置。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种多场耦合增强型等离子表面处理装置，用以解决现有的等离子体表面处理装置等离子体强度不够、等离子区域分布不均匀的问题。

2、本技术实施例提供一种多场耦合增强型等离子表面处理装置，主要包括微波源、环形器、矩形波导、反应腔、双电极电场辅助增强结构、磁场辅助增强结构；

3、所述反应腔由上盖、中筒、下底三部分密封连接构成；

4、其中，上盖部分最上层为冷凝水层且带有冷凝水进出口，可有效降低反应腔的温度，防止设备因高温损坏；

5、其中，上盖部分有排气口，可由此口对反应腔抽真空，控制反应腔内的气压；

6、其中，下底部分有进气口，可由此向反应腔内通入反应所需的反应气体；

7、其中，中筒最内层为石英玻璃管，石英玻璃管允许电磁波透过且可以起到密封作用；

8、其中，中筒侧壁连有三个或三个以上的等间隔均匀分布的矩形波导窗；中筒侧壁还连有一个或一个以上的放电观察窗，可用于观察反应腔内的放电情况；

9、所述微波源、环形器、矩形波导顺序同轴连接在中筒矩形波导窗处，用于向反应腔内馈入微波能量；

10、其中，微波源、环形器、矩形波导可根据情景需求选定；

11、所述双电极电场辅助增强结构，包括第一电极、第二电极；

12、其中，第一电极、第二电极分别连接在外接电源的两极；

13、其中，第一电极为圆柱连接圆盘结构，上端连接外接电源，下端从上盖伸入中筒内部，且第一电极与上盖之间有绝缘材料填充；

14、其中，第二电极为一由下底伸入中筒内部的圆台，该圆台可以放置待处理物体；

15、所述磁场辅助增强结构位于的第二电极下方，磁场辅助增强结构为一带有若干永磁体的圆台，永磁体沿圆台圆周顺序排布、沿径向呈米字型排布，用以产生均匀的恒定磁场；

16、其中，永磁体的充磁方式为沿垂直下底指向反应腔内部的方向充磁；

17、所述第一电极、第二电极、磁场辅助增强结构均可通过螺纹杆调节伸入反应腔内的高度；

18、所述第一电极为不锈钢，但不限制为不锈钢的耐高温导电金属，第二电极、磁场辅助增强结构为包括铜、铝，但不限制为铜、铝的导电非导磁耐高温金属；

19、所述双电极电场辅助增强结构和磁场增强结构均可通过螺纹杆调节伸入反应腔内的高度；

20、中筒外壁有三个以上的等间隔均匀分布的矩形波导窗、一个以上的放电观察窗；

21、第一电极为圆柱连接圆盘结构，上端连接外接电源，所述第二电极为可旋转圆柱形平台。

22、所述磁场辅助增强结构为一带有若干永磁体的可旋转圆台，永磁体沿圆台圆周顺序排布、沿径向呈米字型排布。

23、所述第一电极、第二电极分别连接在外接电源的两极；所述第一电极为圆柱连接圆盘结构，上端连接外接电源，所述第二电极为可旋转圆柱形平台。

24、本技术实施例提供的多场耦合增强型等离子体改性装置，通过微波源、环形器、矩形波导均匀地将微波能量馈入反应腔中，用于激发等离子体；同时在反应腔内部设置双电极电场辅助增强结构，第一电极、第二电极分别接在外接电源的两极；

25、进一步，若赋予第一电极为正极，第二电极为负极，此时等离子体区域的带正电的粒子可以在局部电场的作用下向反应区域加速运动；若赋予第一电极为负极，第二电极为正极，此时等离子体中的自由电子可以在局部电场的作用下向反应区域加速运动；通过双电极电场辅助增强结构，形成局部电场，降低了可以在反应区域形成高密度的自由粒子区，提高了表面处理的效率；

26、同时在反应腔底部设置可调节的磁场辅助增强结构，此时自由粒子在均匀恒定磁场中被约束在磁场区域运动，在反应区域形成高密度的自由粒子区，从而增加了改性反应过程中自由粒子的碰撞几率，提高了表面处理的效率和均匀性。

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【技术保护点】

1.一种多场耦合增强型等离子体表面处理装置，其特征在于，包括微波源（4）、环形器（3）、矩形波导(2)、反应腔（1）、双电极电场辅助增强结构（5）和磁场辅助增强结构（6）；

2.根据权利要求1所述的一种多场耦合增强型等离子体表面处理装置，其特征在于，所述第一电极（5-1）、第二电极（5-2）分别连接在外接电源的两极；

3.根据权利要求1所述的一种多场耦合增强型等离子体表面处理装置，其特征在于，所述磁场辅助增强结构（6）为一带有若干永磁体的可旋转圆台，永磁体沿圆台圆周顺序排布、沿径向呈米字型排布。

【技术特征摘要】

1.一种多场耦合增强型等离子体表面处理装置，其特征在于，包括微波源（4）、环形器（3）、矩形波导(2)、反应腔（1）、双电极电场辅助增强结构（5）和磁场辅助增强结构（6）；

2.根据权利要求1所述的一种多场耦合增强型等离子体表面处理装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群，郑长宽，李永卿，陈柏桥，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：新型
国别省市：