כיצד להצית לחץ האטמוספרה מיקרוגל פלזמה לפיד ללא כל igniters נוסף

לפידי פלזמה מיקרוגל לחץ אטמוספרי מציעים מגוון רחב של יישומים שונים. מצד אחד הם יכולים לשמש לתהליכים כימיים ונפח מצד שני הפלזמה הזוהר שלהם יכולה להיות מיושמת לטיפול במשטחים. כטיפול שטח תהליכי הטיפול להגדיל את ההידבקות של דבק, צבע או לכה או הטיהור או עיקור של משטחים יכול להיות שם. הפלזמה החמה ותגובתי עצמו יכול לשמש לתהליכי נפח כמו הפירוק של גזי פליטה ^1-7. גזי פליטה אלה מזיקים, תורמים להתחממות כדור הארץ וכמעט לא יכולים להיות מושפלים באופן קונבנציונלי. עם זאת, הם נדרשים בגידול ענפי תעשייה כגון ענף המוליכים למחצה. יישומים אחרים הם סינתזה כימית כמו הניתוק של CO ₂ לCO ו- O ₂ או ₄ CH לפחמן ומימן ^8,9. אנרגיה חשמלית עודפת ממקורות אנרגיה מתחדשים יכולה לשמש כדי לנתק CO <sub> 2 לCO ו- O _2. CO יכול להיות מעובד נוסף לפחמימנים גבוהים יותר שיכול לשמש כדלקים מלאכותיים לתחבורה, כמו כימיקלים פלטפורמה לתעשייה הכימית או כאחסון כימי.

יש כמה לפידי פלזמה מיקרוגל אבל רובם יש חסרונות: יש להם רק בנפחי פלזמה קטנים מאוד, צריך igniters נוסף, צריך קירור של כור הפלזמה או יכולים להיות מופעלים רק במצב ^10-18 פעם. לפיד הפלזמה המיקרוגל מוצג בסרט הזה מציע הצתה של הפלזמה אך ורק עם כוח המיקרוגל הניתן ללא igniters נוסף, כמו גם פעולה יציבה ורציפה ללא כל קירור של כור הפלזמה עבור מגוון רחב של פרמטרים תפעול וניתן להשתמש בם לכל היישומים שהוזכרו לעיל. לפיד הפלזמה המיקרוגל מבוסס על שילוב של שתי תהודה: אחד קואקסיאליים ואחד גלילי. יש המהוד הגלילי באיכות נמוכה, והוא operated ב-mode E ₀₁₀ הידוע עם השדה החשמלי הגבוה ביותר במרכזו. המהוד קואקסיאליים ממוקם מתחת למהוד הגלילי והוא מורכב מפיית מתכת מטלטלין בשילוב עם אספקת גז משיקה. האיכות הגבוהה של המהוד קואקסיאליים מציגה עקומת תהודה מאוד צרה אך עמוקה. בשל האיכות הגבוהה של המהוד קואקסיאליים ניתן להגיע לשדה חשמלי גבוה הנדרש להצתה של הפלזמה. עם זאת, באיכות הגבוהה של המהוד קואקסיאליים קשורה עם עקומת תהודה צרה מאוד ולכן תדר התהודה יש ​​להתאים את התדר של המיקרוגל מסופק בצורה מושלמת. מאז משמרות תדר תהודה לאחר ההצתה של הפלזמה בשל permittivity של הפלזמה, המיקרוגל כבר לא יכול לחדור לתוך המהוד קואקסיאליים. לפעולה רציפה של הפלזמה יש צורך המהוד הגלילי עם איכות נמוכה ועקום תהודה רחבה.

אספקת גז צירי נוספת באמצעות הזרבובית מתכתית של המהוד קואקסיאליים אפשרית. הפלזמה מובערת ומוגבלת בצינור מיקרוגל-שקוף, למשל שפופרת קוורץ. Permittivity של שפופרת קוורץ משפיע גם על תדר התהודה. מאז קוורץ יש permittivity של> 1, הנפח של המהוד הגלילי הוא כמעט מוגדל שמוביל לתדר תהודה נמוך יותר. תופעה זו יש לקחת בחשבון כאשר הממדים של המהוד הגלילי נועדו. ניתן למצוא דיון מפורט על איך תדר התהודה מושפע משפופרת קוורץ הוכנסה בהתייחסות 23. אם נעשה שימוש בשפופרת קוורץ ארוכה וממושכת, זה יכול לשמש גם תא התגובה לתהליכי הנפח. עם זאת, לטיפולי שטח הפלזמה יכולה להיות גם בצורה שונה על ידי סוג של פתחים שונים. המיקרוגל מסופק באמצעות מוליך גל מלבני מmagnetron. כדי למנוע מטרדי רעש השימוש בmagnetron אדווה נמוך הוא recommהסתיים. Magnetron המשמש בסרט הוא אדווה נמוכה אחד.

להצתה של הפלזמה המהוד קואקסיאליים באיכות גבוהה משמש בעת פעולה יציבה ורציפה מסופקת על ידי המהוד הגלילי. כדי להשיג את ההצתה של הפלזמה על ידי המהוד קואקסיאליים באיכות הגבוהה תדר התהודה של מהוד זה יש להתאים את התדר של המיקרוגל הניתן על ידי magnetron להשתמש בצורה מושלמת. מכיוון שכל magnetrons אינו פולט תדרי מיקרוגלם בדיוק בתדר הנומינלי ומאז התדירות תלויה בתפוקת החשמל, magnetron יש למדוד עם מנתח ספקטרום. תדר התהודה של המהוד קואקסיאליים יכול להיות מותאם על ידי נע מעלה ומטה הזרבובית מתכתית. תדר תהודה זו ניתן למדוד ובכך גם מותאם לתדירות השליחה של magnetron שימוש עם מנתח רשת. כדי להגיע לשדה החשמלי הגבוה בקצה הנחיר, הנדרש להצתהשל הפלזמה, יש צורך במקלט שלושה בדל בנוסף. מקלט בדל שלושה זהו מרכיב מיקרוגל נפוץ. מקלט שלושה הבדל הוא רכוב בין לפיד הפלזמה המיקרוגל וmagnetron. לאחר תדר התהודה של המהוד קואקסיאליים מותאם, הכח קדימה מוגדל והכוח בא לידי ביטוי למזער על ידי iteratively התאמת הספחים של מקלט שלושה בדל.

לאחר שהתאים את תדר התהודה של המהוד קואקסיאליים כמו גם שמרבית הסמכויות קדימה באמצעות מקלט שלושה בדל, הפלזמה של לפיד הפלזמה מיקרוגל ניתן הציתה כאשר לפיד הפלזמה המיקרוגל מחובר לmagnetron. להצתה של הפלזמה כוח מיקרוגל מינימום של כ 0.3-1 כ"ס מספיק. הפלזמה מציתה במהוד קואקסיאליים. לאחר ההצתה של הפלזמה תדר התהודה של המהוד קואקסיאליים מוסט בשל permittivity דיאלקטרי של הפלזמה והמיקרוגל יכול לאעוד לחדור לתוך המהוד קואקסיאליים. לפיכך, מתגי הפלזמה מהמצב למצב קואקסיאליים הגלילי הרבה יותר המורחב שלה בוערים בחופשיות-עומדים מעל הנחיר המתכתי במרכז המהוד הגלילי. מכיוון שאיכות המצב הגלילי היא נמוכה מאוד, ולכן מציגה עקומת תהודה רחבה, המיקרוגל עדיין יכול לחדור לתוך המהוד הגלילי למרות המשמרת של תדר התהודה בשל permittivity דיאלקטרי של הפלזמה. לפיכך, פעולה רציפה ויציבה של הפלזמה במצב הגלילי מסופקת על ידי לפיד הפלזמה מיקרוגל. עם זאת, כדי להגיע לקליטה של ​​כוח המיקרוגל סופק מוחלטת, הספחים של מקלט בדל שלושה צריכים להיות וסדרה. אחרת כוח המיקרוגל סיפק לא נספג לחלוטין על ידי הפלזמה אבל אחוז מסוים של המיקרוגל סיפק בא לידי ביטוי ונקלט על ידי עומס המים.

כדי לבחון את ההצתה של הפלזמה בקואקסיאלייםמצב ולאחר מכן המעבר שלה למצב הגלילי המורחב, ההצתה הפלזמה נצפתה על ידי מצלמה במהירות גבוהה.

הסרט הוצג יציג כיצד התלות בתדר של magnetron נמדדת, תדר התהודה של המהוד קואקסיאליים מותאם, איך הכח קדימה מוגדל ואיך הפלזמה שמוצתת באמצעות כוח המיקרוגל מסופק. הקלטת מצלמת המהירות הגבוהה מוצגת גם כן.