Получение плазмы, управление плазмой: ..с использованием внешних электромагнитных полей, например высокой или сверхвысокой частоты – H05H 1/46

Изобретение относится к технике переработки углеводородного сырья, в частности природного газа, и может быть использовано при получении углеродных нанотрубок и водорода. СВЧ плазменный конвертор содержит проточный реактор 1 из радиопрозрачного термостойкого материала, заполненный газопроницаемым электропроводящим веществом - катализатором 2, помещенный в сверхвысокочастотный волновод 3, соединенный с источником сверхвысокочастотного электромагнитного излучения 5, снабженный концентратором СВЧ электромагнитного поля, выполненным в виде волноводно-коаксиального перехода (ВКП) 8 с полыми внешним и внутренним 9 проводниками, образующими разрядную камеру 11, и системой вспомогательного разряда. Система вспомогательного разряда выполнена из N разрядников 12, где N больше 1, расположенных в плоскости поперечного сечения разрядной камеры 11 равномерно по ее окружности. Продольные оси разрядников 12 ориентированы тангенциально по отношению к боковой поверхности разрядной камеры 11 в одном направлении. На выходном конце внутреннего полого проводника 9 коаксиала ВКП 8 выполнено сопло 10. Каждый из разрядников 12 снабжен индивидуальным газопроводом 13 для подачи плазмообразующего газа в зону разряда. Изобретение позволяет увеличить реакционный объём, производительность и продолжительность непрерывной работы, а также стабилизировать «горение» СВЧ разряда. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиочастотным устройствам генерирования плазмы для двигателей внутреннего сгорания. Радиочастотное устройство генерирования плазмы содержит модуль (20) питания, подающий на выходной интерфейс сигнал (U) возбуждения на заданной частоте (Fc), позволяющий получить искру (40) на выходе резонатора (30) генерирования плазмы, соединенного с выходным интерфейсом модуля питания, и модуль (10) управления, задающий частоту модулю питания во время команды на радиочастотное генерирование плазмы. Модуль управления содержит средства для определения оптимальной частоты возбуждения, выполненные с возможностью адаптации заданной частоты (Fc) к условиям резонанса устройства после возникновения искры. Технический результат - возможность управления питанием радиочастотных свечей в каждом цилиндре и повышение срока службы свечей. 2 н.и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к трансформаторным плазмотронам низкого давления, и может быть использовано в микроэлектронике для обработки полупроводниковых материалов (плазменное травление, оксидирование, очистка поверхности и т.д.), осаждения тонких пленок, в металлообработке для плазмохимического модифицирования поверхности металлов (ионно-плазменное азотирование, плазменное оксидирование и т.д.), для плазменной обработки полимерных материалов (уменьшение пористости, изменение гидрофобных свойств и т.д.). Трансформаторный плазматрон содержит замкнутую газоразрядную камеру с системой магнитопроводов с первичными обмотками, держатель для фиксирования обрабатываемого материала, источник питания, при этом газоразрядная камера включает рабочую камеру и одну или более одинаковых П-образных камер с меньшим внутренним диаметром и меньшей либо равной длиной, каждая из которых имеет систему разборных магнитопроводов с первичными обмотками и установлена так, что вместе с рабочей камерой образует замкнутый путь для тока газового разряда. В данном изобретении достигается существенное увеличение скорости и качества процесса, коэффициента полезного действия устройства. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области плазменной обработки поверхности. Способ заключается в том, что придают конструктивному элементу или конструктивным элементам (1), по меньшей мере, одно вращательное движение относительно, по меньшей мере, одного ряда неподвижно расположенных в линию элементарных источников (2), причем ряд или ряды расположенных в линию элементарных источников (2) размещают параллельно оси конструктивного элемента или осям вращения конструктивных элементов. Технический результат - повышение однородности обработки на множестве поверхностей конструктивных элементов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение предназначено для очистки газов от твердых, жидких, паро и газообразных неорганических и органических веществ, деструкции, конверсии и относится к газовой, химической отраслям промышленности. В способе очистки, деструкции и конверсии газов осуществляют воздействие высоковольтным импульсно-периодическим кольцевым разрядом на газ, приводящее к образованию низкотемпературной плазмы и УФ-излучения, инициирующих плазмохимические реакции, создание ударной волны, нагревание газа, создание конвекционных потоков и очистку газа от микрочастиц. Обработку газа осуществляют плазменной струей, создаваемой микроволновым излучением, при этом газ последовательно быстро проходит в «горячую» область плазмы, где реализуются плазмохимические реакции, и подается в «холодную» область, обеспечивая закалку продуктов плазмохимических реакций. Изобретение позволяет повысить эффективность воздействия специфических для СВЧ-плазмотрона и высоковольтного импульсно-периодического кольцевого разряда каналов разрушений различного типа загрязнения в газах. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области создания пучков многозарядных ионов (МЗИ) путем их экстракции из плотной плазмы, создаваемой в открытой магнитной ловушке мощным излучением миллиметрового диапазона длин волн, которые необходимы для формирования сильноточных пучков многозарядных ионов, востребованных в ряде приложений (ускорительной технике, медицине, ионной имплантации, фундаментальных исследованиях и пр.). Технический результат - высокий ток пучков МЗИ при сохранении заданного среднего заряда ионов. Для этого зажигают газовый разряд низкого давления в магнитной ловушке простой пробочной конфигурации с величиной магнитного поля, достаточной для образования зон электронно-циклотронного резонанса (ЭЦР) с помощью СВЧ излучения с частотой, много больше обычно используемых частот, например 37.5 ГГц. При этом СВЧ излучение вводят внутрь разрядного вакуумного объема вдоль магнитного поля с помощью квазиоптической линии передач в форме гауссова пучка, а для предотвращения возникновения и развития разряда в паразитной ЭЦР зоне применяют многофункциональный согласующий элемент. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Устройство относится к СВЧ генераторам низкотемпературной плазмы (СВЧ плазматронам), предназначенным преимущественно для использования в плазмохимических технологических процессах с повышенным требованием к чистоте синтезируемого продукта. Технический результат - повышение стабильности работы плазматрона на поверхностной плазменной волне в плазмохимических процессах, протекающих в широком диапазоне давлений плазмообразующего газа от нескольких Па до атмосферного. Устройство для возбуждения протяженных разрядов в потоках газов содержит источник электромагнитных СВЧ колебаний, сопряженный с металлическим волноводом прямоугольного сечения, с двумя, расположенными напротив отверстиями в центре широких стенок. Внутри волновода размещен концентратор электрического поля в виде полого, токопроводящего усеченного конуса с диаметрами оснований D и d (D>d), имеющего электрический контакт с одной широкой стенкой волновода по границе отверстия большего диаметра и зазор z между торцом основания с меньшим диаметром и противоположной стенкой волновода. Диэлектрическая трубка-реактор с протекающем через нее потоком газа проходит поперек волновода через концентратор и отверстие в противоположной широкой стенке. Величина зазора z лежит в интервале значений от /50 до /5, где - длина волны используемого источника СВЧ колебаний в вакууме. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Энергетическая установка для выработки тепла плазмохимическими реакциями с дожиганием содержит герметичный замкнутый контур, состоящий из двух параллельных труб: напорной трубы и трубы возврата, соединенных по торцам двойными коленами. В напорном трубопроводе устанавливается турбокомпрессор; за компрессором устанавливается блок сопел Вентури с сеткой для гашения обратного пламени, камера облучения сверхвысокочастотным радио полем газовой смеси, циркулирующей в замкнутом герметичном контуре. Перед газовой турбиной устанавливается катализатор-дожигатель - решетка, набранная из трубчатых электронагревателей, наружная поверхность которых покрыта тонким слоем катализатора. За катализатором-дожигателем устанавливается парогазовая турбина, на выходе которой установлен спрямляющий аппарат. За спрямляющим аппаратом установлены: охладитель газовой смеси за турбиной и второй катализатор-дожигатель. Далее за ними устанавливаются теплообменники: пароперегреватель, выполненный из гладкотрубных пучков труб, экономайзерно-испарительный участок, выполненный из оребренных пучков труб. Все пучки труб имеют коллекторы. Теплообменники соединены по схеме многократной принудительной циркуляции. Размещение трубопроводов и задвижек на них позволяет собирать прямоточную схему. Для запуска и поддержания работоспособности энергетической установки используются соединенные трубопроводами с замкнутым контуром блоки: приготовления, подпитки и продувки насыщенным паром и углекислым газом. При работе энергетическая установка не требует постоянной подачи в замкнутый контур водяного пара и углекислого газа - только периодическую подпитку, а также не требует сброса в окружающую среду продуктов горения. Тепловая энергия, выработанная энергетической установкой, может быть использована как в стационарных, так и в транспортных энергетических системах, как индивидуально, так и для параллельной работы. 2 з.п. ф-лы.

Данное изобретение относится к устройству для получения газоразрядной плазмы путем ионизации газа. Заявленное устройство содержит источник микроволн определенной номинальной мощности, содержащий магнетрон, получающий электрическую энергию из цепи питания. Заявленное изобретение отличается тем, что мощность, подаваемая цепью питания на магнетрон, составляет не более одной четвертой номинальной мощности магнетрона. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности работы устройства для стерилизации газоразрядной плазмой. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство плазменной обработки относится к устройствам генерации технологической плазмы и может быть использовано для проведения процессов осаждения, травления, окисления, имплантации (неглубоких слоев), сжигания органических масок на различных подложках в области электроники, наноэлектроники, при производстве медицинских инструментов, сенсорных устройств т.п. Устройство плазменной обработки состоит из реакционной вакуумной камеры с вводами источников СВЧ-плазмы, количество которых не регламентировано, расположенными перпендикулярно боковым стенкам, и расположенного в реакционной вакуумной камере подогреваемого или охлаждаемого пьедестала для подложек, имеющего возможность вертикального перемещения и возможность электрического смещения относительно плазмы. Вне камеры над местом размещения подложек на пьедестале расположен индуктор ВЧ-разряда, причем стенка камеры, в месте ее примыкания к индуктору, выполнена из материала, прозрачного для ВЧ электромагнитного поля. Технический результат - введение нового параметра управления скоростями и однородностью технологических процессов за счет изменения управления процессами рекомбинацией активных компонент плазмы в объеме реакционной камеры. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в химической и электронной промышленности. Смесь кремнийсодержащих соединений с несущим газом подают по коаксиальной трубе из чистого кремния с центральным электродом из чистого кремния. Центральный электрод присоединен к потенциальному выводу высокочастотного резонансного трансформатора мощностью 1-1000 кВт и напряжением 10-1000 кВ. В струе кремнийсодержащих соединений между центральным электродом и стенками коаксиальной трубы, а также между центральным электродом и расположенным с зазором осесимметрично к центральному электроду подложкой-мишенью зажигается плазменный разряд с частотой 1-800 кГц при температуре 700-9000°С. Предложенное изобретение позволяет снизить затраты энергии на получение поликристаллического кремния и количество побочных продуктов, получаемых при производстве поликристаллического кремния, а также повысить экологическую безопасность производства. 13 н. и 100 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство предназначено для использования в плазменных генераторах. Раскрыты системы и способы генерирования микроволновой плазмы. Содержит сопло (26) микроволнового плазматрона, которое включает в себя трубку (40) подачи газа, проводник (34) в форме стержня, который размещен в трубке (40) подачи газа, и наконечник рядом с выпускным отверстием трубки (40) подачи газа. Часть (35) проводника (34) в форме стержня входит в СВЧ-резонатор (24) для приема микроволн, проходящих в резонаторе (24). Эти принимаемые микроволны фокусируются на наконечнике для нагрева газа до плазмы. Сопло (26) микроволнового плазматрона также включает в себя вихревую направляющую (36) между проводником (34) в форме стержня и трубкой (40) подачи газа, сообщающей спиралевидное направление потока газу, протекающему через трубку (40). Сопло (26) микроволнового плазматрона дополнительно включает в себя механизм экранирования для уменьшения потерь микроволновой мощности через трубку (40) подачи газа. Позволяет генерировать плазму атмосферного давления для эффективной и недорогой стерилизации. 10 н. и 77 з.п. ф-лы, 39 ил.

Изобретение относится к авиационному и энергетическому двигателестроению и предназначено для систем зажигания двигателей и энергетических установок. Кроме того, может применяться в широком спектре плазменных технологий. Способ заключается в том, что в поле электромагнитной (ЭМ) волны с помощью установленного в ней параллельно электропроводящей или радиопрозрачной диэлектрической поверхности металлического ЭМ вибратора формируют зону, в которой собственное ЭМ поле металлического ЭМ вибратора создает высокий уровень напряженности, инициируя глубоко подкритический СВЧ-разряд. Подают в зону разряда воздух и газообразное или парообразное горючее, образующие горючую смесь, которая возбуждается и воспламеняется СВЧ-разрядом и образует высокотемпературную струю плазмы, воздействующую на окружающее пространство. Подачу горючего или смеси горючего с воздухом из коллектора осуществляют через отверстия, выполненные или навстречу потоку, или под углом к боковой поверхности вибратора и с закруткой, или спутно по потоку в его хвостовую часть. Имеется устройство для осуществления способа. Изобретение обеспечивает широкий диапазон работоспособности по давлению и температуре среды, коэффициенту избытка топлива, качеству смешения и генерируемой энергии высокотемпературной смеси продуктов сгорания. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к авиационному и энергетическому двигателестроению и химическому машиностроению. Способ для инициации СВЧ-разряда и генерации высокотемпературной струи плазмы заключается в том, что в газовой среде в электромагнитном поле СВЧ-излучения между цилиндрическими коаксиальными металлическими электродами, образующими волновод и установленными на магнетроне, создают объемный СВЧ-разряд, генерирующий плазму. В выходной части цилиндрических коаксиальных металлических электродов путем установки в ней кольцевой вставки из радиопрозрачного термостойкого диэлектрического материала формируют зону с напряженностью образованного электромагнитного поля меньшей, чем для организации объемного СВЧ-разряда, но достаточной для инициации поверхностного СВЧ-разряда, который развивается в устойчивый объемный СВЧ-разряд, а при дополнительной подаче в зону СВЧ-разряда воздуха и газообразного или парообразного горючего образуется горючая смесь, которая возбуждается и воспламеняется СВЧ-разрядом и увеличивает тепловую мощность образованной высокотемпературной струи плазмы, воздействующей на окружающее пространство, при этом дополнительную подачу в зону СВЧ-разряда воздуха и газообразного или парообразного горючего, образующих горючую смесь, осуществляют вблизи зоны разряда или под углом к потоку, обтекающему выходную часть образованного волновода, или с образованием закрученного течения горючей смеси. Техническим результатом является эффективная инициация СВЧ-разряда и генерация высокотемпературной струи плазмы, генерирующая возбужденный высокотемпературный газ на выходе из устройства. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам для зажигания, формирования и удержания плазмы из газов, используя катализатор. Технический результат заключается в возможности снижения стоимости энергии и увеличения эффективности теплообработки и гибкости в сопровождаемом плазмой производстве. В одном примере осуществления изобретения плазма зажигается путем подвергания газа в многомодовой обрабатывающей полости воздействию электромагнитного излучения с частотой между 1 МГц и 333 ГГц в присутствии плазменного катализатора, который может быть пассивным или активным. Пассивный плазменный катализатор может включать, например, любой объект, способный индуцировать плазму путем деформации местного электрического поля. Активный плазменный катализатор может включать любую частицу или высокоэнергетический волновой пакет, способные передавать достаточное количество энергии на газообразный атом или молекулу для удаления, по крайней мере, одного электрона из газообразного атома или молекулы в присутствии электромагнитного излучения. 4 н. и 44 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к способу конверсии метана плазменно-каталитическим окислением и устройству для его осуществления. Способ конверсии метана ведут СВЧ излучением плазменно-каталитическим окислением с получением этилена. Способ включает активацию катализатора СВЧ излучением и формирование неравновесной «холодной» СВЧ плазмы. Одновременно осуществляют активизацию катализатора СВЧ излучением и СВЧ плазмой и создают неравновесную «холодную» СВЧ плазму одновременно в резонаторе типа Е₀₁₀ или на волне E ₀₁ с симметрией вращения от импульсного СВЧ генератора и на суммарной волне Н₁₁ ⁰ с вращением плоскости поляризации от непрерывного СВЧ генератора. В устройстве, реализующим указанный процесс, круглый волновод плавно переходит в волновод с частичным диэлектрическим заполнением и содержит согласователь для уменьшения отраженной СВЧ энергии, герметизатор для обеспечения вакуума в СВЧ плазменно-каталитическом реакторе и возбуждения СВЧ плазмы на торце кварцевого стержня, с помещенными на нем кварцевыми пластинами с катализатором. Дозаторы равномерной подачи реагентов (СН₄+О ₂+Ar), установлены с возможностью вращения и перемещения относительно СВЧ плазмы. Система вывода продуктов реакции расположена симметрично оси плазмотрона. Изобретение способствует повышению эффективности процесса конверсии метана в этилен. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области генерации СВЧ-плазмы и предназначено для применения в широком спектре плазменных технологий, использующих плазму газового СВЧ-разряда. Устройство для генерации плазмы содержит размещенный в газовой среде инициатор и СВЧ-излучатель. СВЧ-излучатель воздействует на инициатор. В качестве инициатора использован проводящий электрический вибратор. Проводящий электрический вибратор освещен ультрафиолетовым излучением. Вибратор установлен параллельно проводящей поверхности в области интерференционной пучности волны. Изобретение позволяет не проводить предварительных экспериментальных исследований для подбора конструкции инициатора и обеспечить стабилизацию момента пробоя и длительности СВЧ-разряда. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области производства твердотельных, вакуумных и газоразрядных приборов, а также для накачки газоразрядных лазеров. Устройство для плазмохимической обработки электронных приборов содержит в своей структуре источник ВЧ энергии, который представляет собой усилитель с распределенным усилением (1) и содержит управляемые источники тока (2), а также неоднородный нагрузочный волновой тракт (анодную линию) (6), представляющий собой ряд последовательно соединенных фильтров нижних частот (5) и дискретно размещенных технологических объемов (10), каждый из которых включает в себя диэлектрическую оболочку и токопроводящие электроды (9), которые, в свою очередь, представляют собой обкладки конденсатора, один из зажимов которого соединен с выходом соответствующего фильтра нижних частот (5) анодной линии, а второй с общим проводом. Выходные зажимы анодной линии соединены с входными зажимами четырехполюсника обратной связи (7), состоящего из ряда последовательно соединенных фильтров нижних частот (8), а его выход соединен с входными зажимами сеточной линии (3), выходные зажимы которой соединены с входными зажимами четырехполюсника обратной связи (11), состоящего из ряда последовательно соединенных фильтров нижних частот (12), а его выход соединен с входными зажимами анодной линии. Устройство имеет высокий КПД и низкую стоимость. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к сверхвысокочастотным плазмотронам для получения низкотемпературной плазмы для обработки материалов при давлении ниже атмосферного. На внутренней проводящей поверхности разрядной камеры выполнены один или несколько кольцевых радиальных пазов, пазы могут быть выполнены в виде короткозамкнутых отрезков коаксиальной линии с проводящими стенками глубиной, равной четверти длины волны электромагнитных колебаний генератора. Изобретение позволяет повысить эффективность взаимодействия электромагнитной энергии с плазмообразующим газом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Предложен способ выработки тепловой энергии, по которому размещают анод и катод друг против друга в вакуумной камере. При этом поддерживают внутренность вакуумной камеры в одной из атмосфер газообразного водорода, дейтерия, гелия и аргона. Затем формируют тлеющий разряд между анодом и катодом, одновременно допуская прохождение импульсного тока, имеющего форму прямоугольной волны, между анодом и катодом. Это увеличивает вероятность реакции между ядрами атомов вышеупомянутых газов, абсорбированных в катоде. Данным способом можно выработать тепловую энергию, большую, чем энергия на входе, и увеличить кпд. 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл.