微波射流裝置的復(fù)合型天線設(shè)計(jì).pdf

1、大氣壓微波等離子體具有很多優(yōu)良特性，其電子溫度高、密度大、無電極污染且設(shè)備簡(jiǎn)單。大氣壓微波等離子體適合于工業(yè)化生產(chǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于表面處理、材料合成、醫(yī)療滅菌、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。但是，在大氣壓環(huán)境下的微波放電往往比較困難，需要很高的入射微波功率。
　　本文設(shè)計(jì)了一種新型的基于表面等離子體激元的等離子體射流裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在超低功率下大氣壓微波射流放電。應(yīng)用有限元數(shù)值計(jì)算軟件COMSOL建模并對(duì)射流裝置的微波能量耦合器件進(jìn)行優(yōu)化

2、，同時(shí)完成工程設(shè)計(jì)和放電實(shí)驗(yàn)。具體的優(yōu)化工作包括：依據(jù)尖端放電原理，設(shè)計(jì)出帶尖端的微波耦合天線，極大的增強(qiáng)了放電管內(nèi)的微波電場(chǎng)，裝置的放電能力得到顯著提升。又將耦合天線設(shè)計(jì)成帶雙尖端的折疊型天線，裝置放電產(chǎn)生的等離子體射流體積更大，提高了微波能量利用率。通過放電管內(nèi)的電場(chǎng)分析，對(duì)天線的半徑以及天線在放電管內(nèi)的位置做出了優(yōu)化，得到一種最優(yōu)的設(shè)計(jì)方法。本文在不同氣壓環(huán)境下對(duì)多種氣體進(jìn)行了放電實(shí)驗(yàn)，新型的射流裝置能實(shí)現(xiàn)在10 W的微波功率下，

3、形成大氣壓環(huán)境下的氬氣射流放電。該裝置在低氣壓環(huán)境中，當(dāng)微波入射功率為50 W時(shí)，能夠有效產(chǎn)生長(zhǎng)度為30 cm的氬氣等離子體射流。相較于傳統(tǒng)的微波射流裝置，本文新設(shè)計(jì)的微波射流裝置能量耦合性能更好、放電能力更強(qiáng)、能量利用率也更高。
　　本文同時(shí)對(duì)射流裝置的復(fù)合型天線及放電管進(jìn)行了顛覆性設(shè)計(jì)，這是本文最具創(chuàng)造性的工作，該射流裝置在工業(yè)上的實(shí)際應(yīng)用面變得更為廣泛。一方面，將傳統(tǒng)的圓柱形結(jié)構(gòu)耦合天線改造為新型的螺旋形結(jié)構(gòu)，不僅使得射流裝