Name: Wie man eine Atmosphärischer Druck Mikrowellenplasmabrenner zünden ohne zusätzliche Zünder (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 42 s
Description: Erfahren Sie die Zündung eines atmosphärischen Mikrowellenplasmabrenners ohne zusätzliche Zünder durch Frequenzabstimmung des Koaxialresonators. Diese Methode ermöglicht stabile kontinuierliche Plasmaoperation für industrielle Anwendungen.

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Die Autoren danken der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V., der AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft, DFG für die teilweise Förderung der vorgestellten Arbeit unter der Vertragsnummer 14248 bzw. STR 662/4-1.

1. Messung der Magnetron Anmerkung: Die schematische Darstellung des Versuchsaufbaus zur Messung der Magnetron ist in 1A dargestellt. <ol><li> Schließen Sie das Magnetron zu einem Isolator, bestehend aus einem Thermostat und einem Wasserbelastung mit 10 Schrauben. </li><li> Schließen Sie den Isolator, um einen Richtkoppler mit 10 Schrauben. </li><li> Schließen Sie das Richtkoppler an einen zweiten Wasserbelastung mit 10 Schrauben. </li><li> Das Angebot an Wasserlasten mit Wasser. </li><li> Kalibrieren des Spektrumanalysator mit Kalibrierfunktion entsprechend dem Protokoll des Herstellers. </li><li> Schließen Sie eine 20 dB-Dämpfungsglied an den Spektrumanalysator, indem Sie das 20 dB-Dämpfungsglied mit dem Spektrumanalysator. Anmerkung: Die 20 dB-Dämpfungsglied wird verwendet, um das Spektrum-Analysator der zu hohen Leistungen über 1 W. schützen </li><li> Verbinden Sie den 20 dB-Dämpfungsglied ausgestattet Spektrumanalysator bis zum Ende des Koaxialkabels mit einem BNC-Anschluss ausgestattet, indem Sie das Coaxial-Kabel in den 20 dB-Dämpfungsglied. </li><li> Das Ende des Koaxialkabels mit N-Stecker durch Einstecken des Koaxialkabels mit dem Wegekabel versehen zum Richtkoppler. </li><li> Schalter auf dem Magnetron über die Stromversorgung und dem Spektrum der emittierten Mikrowelle am Spektrumanalysator angezeigt. </li><li> Passen Sie gegebenenfalls die angezeigte Abszisse, Ordinate und ihre Auflösung nach dem Handbuch des Spektrumanalysators. </li><li> Um die Frequenz der Ausgangsmikrowelle in Abhängigkeit von der Mikrowellenleistung zu messen, erhöhen die Mikrowellenleistung von 10% auf dem Maximum der Ausgangsleistung in 5% bis 10% Schritten und für jeden Schritt zu bestimmen, die Frequenz der maximalen Amplitude des Spektrums durch den Spektrumanalysator angezeigt. Anmerkung: In der Regel ist das Frequenzspektrum eines Magnetrons unter 10% seiner maximalen Ausgabeleistung sehr breit, weist viele verschiedene Peaks und ist daher nicht verwendbar. </li></ol> 2. Anpassung derDie Resonanzfrequenz Anmerkung: Die schematische Darstellung des Versuchsaufbaus zur Messung und Einstellung der Resonanzfrequenz ist in 2A dargestellt. <ol><li> Kalibrieren Sie den Netzwerk-Analysator mit dem Kalibrier-Kit für S11-Betrieb (nach dem Protokoll des Herstellers). </li><li> Verbinden Sie das Koaxialkabel über die N-Stecker an das Koaxialkabel Teil eines Koaxial-zu-Rechteckwellenleiterübergang, indem Sie das Koaxialkabel an den Koaxial-zu-Wellenleiter-Übergang. </li><li> Verbinden des rechteckigen Teils des Coaxial-zu-Rechteckwellenleiterübergang in einen Drei Abstimmstichleitung mit 10 Schrauben. </li><li> Schließen Sie die drei Stub-Tuner an die Mikrowellen-Plasmabrennereinheit mit 10 Schrauben. </li><li> In der Netzwerkanalysemenüschalter S11 Betrieb. </li><li> Wählen Sie im Menü Netzwerk-Analysator, um VSWR-Modus zu wechseln oder um sich anzumelden Modus. </li><li> Iterativ die Resonanzfrequenz des Mikrowellen-Plasmapistolenanordnung einzustellen, um die gemessene frequency des Magnetrons bei einer Ausgangsleistung von 25% - 60% der maximalen Ausgangsleistung von oben und unten Bewegen der Düse. Die Resonanzfrequenz des Mikrowellen-Plasmapistolenanordnung ist durch die Neigung der S11-Parameter-Messung gegeben, wie in 2B dargestellt. Stellen Sie diesen Tauch durch Bewegen der Düse nach oben und unten auf die empfohlene Frequenz. </li><li> Wenn die Resonanzfrequenz so eingestellt wird, verriegeln die Position der Düse mit der Sicherungsmutter. </li><li> Erhöhen Sie die Vorwärtsmikrowellenleistung iterativ durch Anpassung der drei Stichleitungen der drei Stub-Tuner, indem Sie den Stummel auf und ab. Die von der Mikrowellenplasmabrenner Anordnung absorbiert Mikrowellenenergie wird durch die Tiefe des tauch des Parameters S11 gegeben. So maximieren diese dip durch Anpassung der Stichleitungen der drei Stub-Tuner. Gewöhnlich ist es ausreichend, dass zwei der drei Stichleitungen verwendet werden. </li></ol> 3. Zündung des Plasmas <ol><li> Tragen Sie UV-Schutzbrille, da das Plasma emittiert UV-strahlungtion. Betätigen Sie den Plasmabrenner unter örtlicher Gaslüftungs da das Plasma erzeugt Nitrid Oxide. </li><li> Schließen Sie das Mikrowellenplasmabrenner Montage mit der eingestellten Koaxialresonator (Düse ist gesperrt) und der bereinigten drei Stub-Tuner an das Magnetron mit einem Isolator aus einem Zirkulator zu einem Wasser Last ausgestattet. </li><li> Schließen Sie die Gaszufuhr zu der Mikrowellenplasmabrenner. </li><li> Schalten Sie die Gaszufuhr zu 5 bis 20 slm. </li><li> Da die Mikrowellenstrahlung in höheren Dosen schädlich ist besonders für die Augen, zu überprüfen, dass es keine Mikrowelle Leckagen. <ol><li> Um dies zu tun, schalten Sie die Mikrowelle auf einem sehr niedrigen Leistung von 10% bis 12% und überprüfen Sie alle Mikrowellenverbindungen mit einer Mikrowelle Meter für Leckagen. </li><li> Wenn es irgendwelche Lecks entfernen Sie sie vollständig, bevor die Erhöhung der Mikrowellenleistung oder den Betrieb der Mikrowellenplasmabrenner. </li></ol></li><li> Wenn es keine Leckagen schalten Sie die Mikrowelle mit niedrigen Leistungen von 10% und erhöht die microwave Leistung langsam, innerhalb von 10 bis 60 sec, bis das Plasma zündet in dem Quarzrohr von der Mikrowellenplasmabrenner. </li><li> Beachten Sie sorgfältig, ob und wo das Plasma zündet aber vorsichtig mit eventuell abgestrahlten Mikrowellen sein. Vorzugsweise verwenden einen Spiegel zur Beobachtung der Plasmazündung. </li><li> Wenn kein Plasma zündet, schalten Sie die Mikrowellenleistung und sorgfältig prüfen, ob die Mikrowellenleistung ordnungsgemäß an den koaxialen Resonator eingekoppelt und nicht fehlgeleitet zu anderen Komponenten Erhitzen oder sogar ihnen zu schaden. Überprüfen Sie, ob einige Komponenten werden immer aufgeheizt. <ol><li> Wenn eine Komponente wird aufgeheizt - das heißt, die Mikrowellenleistung fehlgeleitet - stellen Sie Stubs der drei Stub-Tuner aus dem Wellenleiter und passen Sie die Mikrowelle in das Plasma Brennereinheit zu maximieren, wie in Schritt 2.9 beschrieben. Starten Sie dann wieder mit Schritt 3.1. </li><li> Stellen Sie die Resonanzfrequenz des Koaxialresonators des Plasmabrenners auf die Sendefrequenz des MAGnetron bei einer ausreichend hohen Mikrowellenausgangsleistung von 25% bis 60% der maximalen Ausgangsleistung mit dem Netzwerk-Analysator, wie in Schritt 2 beschrieben, um die Zündung zu verbessern, stellen die Resonanzfrequenz des Koaxialresonators wie in Schritt 2 auf einen höheren beschrieben ausgangsleistung. Starten Sie dann wieder mit Schritt 3.1. </li></ol></li><li> Wenn das Plasma zündet irgendwo in dem Plasmabrenner und nicht automatisch mit dem koaxialen oder zylindrisch-Modus umzuschalten, variieren die zugeführte Mikrowellenleistung und die Gasströmung bis in den zylindrischen Modus verbrennt. </li><li> Wenn das Plasma brennt im zylindrischen Modus iterativ den Stutzen der drei Abstimmstichleitung regeln, indem sie nach oben und nach unten, so dass die gesamte zugeführte Mikrowellenenergie durch das Plasma absorbiert wird und die reflektierte Mikrowellenleistung wird Null. Anmerkung: Wenn eine Mikrowellendiode mit dem Wasserlast und dem entsprechenden Eingang der Steuereinheit verbunden ist, wird die reflektierte Mikrowellenenergie an die Steuereinheit des Mikrowellenstromversorgung angezeigt.Wie dies zu tun ist im Handbuch der Mikrowellenstromversorgung beschrieben. </li><li> Wenn höhere Mikrowellenleistungen von 1,5 kW und niedrigen Gasströme von weniger als 15 slm verwendet werden, überprüfen Sie sorgfältig, dass das Plasma nicht die Wände der Quarzröhre berühren. Das Quarzrohr darf nicht überall leuchten. </li><li> Wenn der Quarzröhre leuchtet rot, verringern Sie die Mikrowellenleistung zu erhöhen oder den Gasstrom, bis es vollständig verschwindet. </li><li> Da die Mikrowellen durch das Plasma aufgrund der Leitfähigkeit des Plasmas eingestrahlt, überprüfen mit einem Mikrowellenmessgerät, das die abgestrahlte Mikrowellenenergie unter dem Schwellenwert liegt. </li><li> Wenn die abgestrahlte Mikrowellenleistung über dem Schwellenwert liegt, schirmen das Plasma mit einem Metallgitter in dem die Maschenweite wesentlich kleiner ist als die Hälfte der verwendeten Mikrowellen-Wellenlänge. </li></ol> 4. Hochgeschwindigkeitskamera Film der Plasmazündung Anmerkung: Da die Zündung des Plasmas und dessen Übergang zum zylindrischen Modus liegt im Bereich voneinige hundert Millisekunden, kann dieses Verfahren am besten mittels einer Hochgeschwindigkeitskamera untersucht werden. Jedoch ist es nicht notwendig, den Zündvorgang durch eine Hochgeschwindigkeitskamera jedesmal das Plasma gezündet beobachten. <ol><li> Platzieren der Linse der Hochgeschwindigkeitskamera vor der Mikrowellenplasmabrenner Blick durch das Diagnose Schlitz an der Frontseite des Plasmabrenners. </li><li> Einzustellen, daß die Kamera zeigt in den koaxialen Resonator an der Spitze des metallischen Düse. </li><li> Fokussieren Sie die Kamera auf die Spitze des metallischen Düse. </li><li> Starten Sie die Aufnahme mit 1000 fps (Bilder pro Sekunde) der Hochgeschwindigkeitskamera. </li><li> Zünden des Plasmas, wie in Kapitel 3 beschrieben. </li></ol> 5. Stabile und kontinuierliche Plasma-Betrieb Hinweis: Wenn das Plasma in dem zylindrischen Modus gezündet wurde und die drei Abstimmstichleitung wurde angepasst, um die Absorption der Mikrowellenenergie durch das Plasma eine stabile und Contin maximierennuierlichen Betrieb des Plasmabrenners möglich ist. <ol><li> Stellen Sie die Dimension - die radiale und axiale Erweiterung - des Plasmas auf das gewünschte Maß durch Variation der gelieferten Mikrowellenleistung zwischen 10% und der maximalen Ausgangsleistung und den Gasstrom zwischen 10 und 70 slm. Halten Sie die radiale Abmessung des Durchmessers des Quarzrohres begrenzt. Das Plasma dürfen nicht an die Wand des Quarzrohr, das bedeutet, dass die Quarzröhre darf nicht leuchten. </li><li> Um das Plasma in verschiedenen Formen zu formen, mit einem kurzen Quarzrohr, das nur begrenzt das Plasma innerhalb des zylindrischen Resonators und legen eine Öffnung auf der Oberseite des Plasmabrenneranordnung. </li><li> Falls notwendig, ziehen Sie die Öffnungen mit einigen Schrauben. </li></ol>

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Die vorgestellte Film beschreibt, wie eine Zündung eines Atmosphärendruck Mikrowellenplasma ohne zusätzliche Zünder realisiert, werden die Grundprinzipien dieser Mikrowellenplasmabrenner, dessen Einstellung, den Zündvorgang des Plasmas und seiner stabilen und kontinuierlichen Betrieb. Wie in der Einleitung beschrieben wurde, gibt es bereits verschiedene Arten von Mikrowellen-Plasmabrenner, aber keiner von denen eine Zündung des Plasmas bereitzustellen, ohne irgendwelche zusätzlichen Zünder sowie stabile und kontinuierli...

Luftdruck Mikrowellenplasmabrenner bieten eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen. Einerseits können sie für chemische Prozesse Volumen und andererseits ihre Nachglühen Plasma kann für die Behandlung von Oberflächen aufgebracht werden verwendet werden. Als Oberflächenbehandlungsverfahren, die Behandlung auf die Adhäsion von Leim, Farbe oder Lack oder die Dekontamination oder Sterilisation von Oberflächen erhöhen genannt werden. Das heiße und reaktive Plasma selbst kann zur Volumen Prozesse wie die Zersetzung von Abgasen 1-7 verwendet werden. Diese Abgase schädlich sind, dazu beitragen, die globale Erwärmung und kann kaum konventionell abgebaut werden kann. Aber sie in wachsenden Branchen wie der Halbleiterzweig benötigt werden. Andere Anwendungen sind in der chemischen Synthese, wie die Dissoziation von CO 2 zu CO und O 2 oder CH 4 zu Kohlenstoff und Wasserstoff 8,9. Überschüssige elektrische Energie aus erneuerbaren Energiequellen verwendet werden, um CO distanzieren werden <sub&gt; 2 in CO und O 2. Die CO weiter zu höheren Kohlenwasserstoffen, die als synthetische Kraftstoffe für den Transport verwendet werden kann verarbeitet werden, Plattformchemikalien für die chemische Industrie oder als chemische Speicher. Es gibt einige Mikrowellenplasmabrenner, aber die meisten von ihnen haben Nachteile: Sie weisen nur kleine Plasmamengen müssen zusätzliche Zünder müssen Kühlung des Plasmareaktors oder nur im gepulsten Modus betrieben werden, 10-18. Die Mikrowellenplasmabrenner in diesem Film präsentiert bietet eine Zündung des Plasmas nur mit dem mitgelieferten Mikrowellenleistung ohne zusätzliche Zünder sowie einer stabilen und kontinuierlichen Betrieb ohne Kühlung des Plasmareaktors für eine breite Palette von Betriebsparametern und kann verwendet werden, Für alle der oben erwähnten Anwendungen. Einer koaxialen und zylindrisch eins: die Mikrowellenplasmabrenner beruht auf einer Kombination von zwei Resonatoren basieren. Der zylindrische Resonator hat eine niedrige Qualität und ist operated in dem bekannten E 010 -Mode mit der höchsten elektrischen Feld in der Mitte. Koaxialresonator ist unterhalb des zylindrischen Resonators angeordnet und besteht aus einer beweglichen metallischen Düse in Kombination mit einem tangentialen Gasversorgung. Die hohe Qualität des koaxialen Resonators weist eine sehr schmale, aber tiefe Resonanzkurve. Wegen der hohen Qualität der Koaxialresonator ein hohes elektrisches Feld erreicht werden kann, die für die Zündung des Plasmas benötigt wird. Jedoch ist die hohe Qualität der Koaxialresonator mit einem sehr schmalen Resonanzkurve zugeordnet sind und damit die Resonanzfrequenz hat, um perfekt die Frequenz der zugeführten Mikrowellen entsprechen. Da die Resonanzfrequenz verschiebt sich nach dem Zünden des Plasmas durch die Permittivität des Plasmas kann die Mikrowelle nicht mehr in den Koaxialresonator eindringen. Für den kontinuierlichen Betrieb des Plasmas der zylindrische Resonator mit einer niedrigen Qualität und einem breiten Resonanzkurve benötigt wird. Eine zusätzliche axiale Gaszufuhr über die metallische Düse des Koaxialresonators ist möglich. Das Plasma wird gezündet und in einer mikrowellentransparenten Rohrs beschränkt, beispielsweise einem Quarzrohr. Die Permittivität des Quarzrohrs beeinflusst auch die Resonanzfrequenz. Da der Quarz eine Dielektrizitätskonstante von&gt; 1 ist das Volumen des zylindrischen Resonators praktisch vergrßerte was zu einer niedrigeren Resonanzfrequenz führt. Dieses Phänomen ist zu beachten, wenn die Abmessungen des zylindrischen Resonators ausgebildet sein. Eine detaillierte Diskussion, wie die Resonanzfrequenz wird durch den eingesetzten Quarzrohr betroffen sind, können Referenz 23. gefunden Wenn ein langgezogenen Quarzrohr verwendet wird, kann diese auch als Reaktionsraum für das Volumen Prozessen wirken. Jedoch für Oberflächenbehandlungen kann das Plasma auch anders durch verschiedene Arten von Öffnungen geformt werden. Die Mikrowelle wird durch einen rechteckigen Wellenleiter von dem Magnetron zugeführt wird. Um Lärmbelästigung zu vermeiden, die Verwendung eines geringer Welligkeit Magnetron empfbeendet. Das Magnetron, die im Film verwendet wird, ist eine geringe Welligkeit einer. Für die Zündung des Plasmas die hohe Qualität Koaxialresonator verwendet wird, während ein stabiler und kontinuierlicher Betrieb durch den zylindrischen Resonator vorgesehen. Um das Zünden des Plasmas durch die hohe Qualität Koaxialresonator erreichen die Resonanzfrequenz dieses Resonators ist, um perfekt die Frequenz der Mikrowelle von dem verwendeten Magnetron übereinstimmen. Da alle Magnetrons nicht ihre Mikrowellenfrequenz emittieren bei genau der Nennfrequenz und da die Frequenz ist abhängig von der Ausgangsleistung weist das Magnetron mit einem Spektrumanalysator gemessen werden. Die Resonanzfrequenz des koaxialen Resonators kann durch nach oben und unten Bewegen des metallischen Düse eingestellt werden. Diese Resonanzfrequenz gemessen werden kann und somit auch an die Sendefrequenz des eingesetzten Magnetron mit einem Netzwerkanalysator eingestellt. Um das hohe elektrische Feld an der Spitze der Düse zu erreichen, für die Zündung erforderlichedes Plasmas wird ein Drei Abstimmstichleitung zusätzlich benötigt. Diese drei Stub-Tuner ist eine häufig verwendete Mikrowellenkomponente. Die drei Abstimmstichleitung zwischen der Mikrowellenplasmabrenner und dem Magnetron angeordnet ist. Nachdem die Resonanzfrequenz des Koaxialresonators eingestellt wird, wird die Vorwärtsleistung maximiert und die reflektierte Leistung durch iteratives Einstellen der Stutzen der drei Abstimmstichleitung minimiert. Nachdem die Resonanzfrequenz des Koaxialresonators sowie mit maximiert die Vorwärtskraft durch den Drei Abstimmstichleitung eingestellt wird, kann das Plasma aus dem Mikrowellenplasmabrenner gezündet wird, wenn die Mikrowellen-Plasmabrenner ist mit einer Magnetron verbunden ist. Für die Zündung des Plasmas eine minimale Mikrowellenleistung von etwa 0,3 bis 1 kW ausreicht. Das Plasma zündet im Koaxialresonator. Nach dem Zünden des Plasmas wird die Resonanzfrequenz des Koaxialresonators ist aufgrund der Dielektrizitätskonstante des Plasmas und die Mikrowelle nicht verschobenmehr in den Koaxialresonator eindringen. Somit sind die Plasma-Schalter von der koaxialen Modus in seine wesentlich verlängerten zylindrischen Modus Verbrennen frei stehen über die metallische Düse in der Mitte des zylindrischen Resonators. Da die Qualität des zylindrischen Modus ist sehr niedrig, und daher weist ein breites Resonanzkurve kann die Mikrowelle noch in trotz der Verschiebung der Resonanzfrequenz des zylindrischen Resonators dringen aufgrund der Dielektrizitätskonstante des Plasmas. Somit wird ein kontinuierlicher und stabiler Betrieb des Plasmas in der zylindrischen Mode von der Mikrowellenplasmabrenner versehen ist. Um jedoch eine vollständige Absorption des zugeführten Mikrowellenleistung zu erreichen, müssen die Stubs der drei Abstimmstichleitung neu eingestellt werden. Andernfalls wird die zugeführte Mikrowellenleistung nicht vollständig von dem Plasma absorbiert, sondern ein gewisser Prozentsatz der bereitgestellten Mikrowelle reflektiert wird und durch die Wasserlast absorbiert. Um die Zündung des Plasmas in den koaxialen untersuchenModus und dessen Übergang in die erweiterte zylindrische Modus wird der Plasmazündung durch eine Hochgeschwindigkeitskamera beobachtet. Das vorgestellte Film zeigt, wie die Frequenzabhängigkeit des Magnetrons gemessen, die Resonanzfrequenz des Koaxialresonators eingestellt, wie die Vorwärtsleistung maximiert wird, und wie das Plasma wird durch die zugeführte Mikrowellenleistung gezündet. Die High-Speed-Kamera-Aufnahme ist ebenfalls dargestellt.

<table><tbody><tr><td>2 kW Magnetron</td><td>Muegge&nbsp;</td><td>MH2000S 211BA</td><td></td></tr><tr><td>2 kW Netzteil</td><td>Muegge&nbsp;</td><td>ML2000D-111TC</td><td></td></tr><tr><td>Isolator - Umwälzpumpe mit Wasserlast</td><td>Muegge&nbsp;</td><td>MW1003A-210EC</td><td></td></tr><tr><td>Wasserlast</td><td>Muegge&nbsp;</td><td>MW1002E-260EC</td><td></td></tr><tr><td>Drei-Stub-Tuner</td><td>Muegge&nbsp;</td><td>MW2009A-260ED</td><td></td></tr><tr><td>Blenden</td><td>hausgemachter</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mikrowellen-Plasmabrenner</td><td>hausgemachter</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spektrumanalysator</td><td>Agilent</td><td>E4402B</td><td></td></tr><tr><td>Netzwerkanalysator</td><td>Anritsu</td><td>MS4662A</td><td></td></tr><tr><td>Kalibrierkit</td><td>Anritsu</td><td>Modell 3753</td><td></td></tr><tr><td>Richtkoppler</td><td>hausgemacht</td><td></td><td></td></tr><tr><td>20 dB Dämpfungsglied</td><td>Weinschee engineering</td><td>20 dB AA57u8</td><td></td></tr><tr><td>Übergang von Koaxial zu Rechteck</td><td>Muegge&nbsp;</td><td>MW5002A-260YD</td><td></td></tr><tr><td>Adapter 7-16 auf N Stecker</td><td>Teleg&auml; rtner</td><td>7-16/N Adapter</td><td></td></tr><tr><td>Koaxialkabel</td><td>Rosenberger Hochfrequenztechnik</td><td>LU7_070_800</td><td></td></tr><tr><td>Hochgeschwindigkeitskamera</td><td>Photron</td><td>fastcam SA5</td><td></td></tr><tr><td>Objektiv</td><td>Revueflex</td><td>makro revuenon 1:3,5/28mm</td><td></td></tr><tr><td>lokale Gaslüftung</td><td>Industrievertrieb Henning</td><td>ACD220</td><td></td></tr><tr><td>UV-Schutzbrille</td><td>uvex</td><td>HC-F9178265</td><td></td></tr><tr><td>Mikrowellen-Dichtheitsprüfgerät</td><td>conrad electronic</td><td>nicht verfügbar</td><td></td></tr><tr><td>Mikrowellen-Vermessungsmessgerät</td><td>Holaday industries inc.</td><td>Artikel-Nr.: 81273</td><td></td></tr></tbody></table>

wie man eine atmosphärischer druck mikrowellenplasmabrenner zünden ohne zusätzliche zünder

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

Dieser Film zeigt, wie ein Atmosphärendruck-Plasmabrenner kann durch Mikrowellenleistung ohne zusätzliche Zünder gezündet werden. Nach dem Zünden des Plasmas ist ein stabiler und kontinuierlicher Betrieb der Plasma möglich ist und der Plasmabrenner kann für viele verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. Einerseits kann die heiße (3.600 K Gastemperatur) Plasma für chemische Prozesse und auf der anderen Seite der Kalt Nachglühen verwendet werden (Temperaturen bis nahezu RT) können zur Oberflächenverfahren aufgebracht werden. Beispielsweise chemische Synthesen interessanter Volumenverfahren. Hier kann der Mikrowellenplasmabrenner zur Zersetzung von Abgasen, die schädlich sind und dazu beitragen, die globale Erwärmung, sondern als Ätzgase in wachsenden Branchen wie der Halbleiterzweig Bedarf verwendet werden. Eine weitere Anwendung ist die Dissoziation von CO 2. Überschüssige elektrische Energie aus erneuerbaren Energiequellen verwendet werden, um CO 2 zu CO und O 2 dissoziieren. Die CO weiter Pro seinum gasförmigen oder flüssigen höheren Kohlenwasserstoffen, wodurch chemische Speicherung der Energie, synthetische Kraftstoffe oder Plattformchemikalien für die chemische Industrie verarbeitet. Anwendungen des Nachleuchtens des Plasmabrenners sind die Behandlung von Oberflächen, um die Haftung von Lack, Klebstoff oder Farbe zu erhöhen, und die Sterilisation oder Dekontamination von verschiedenen Arten von Oberflächen. Der Film erklärt, wie man das Plasma allein durch Mikrowellenleistung ohne zusätzliche Zünder, zB elektrische Funken entzünden. Koaxialer eine, die die Zündung des Plasmas, und eine zylindrische eines, das eine kontinuierliche und stabile Betrieb des Plasma nach Zündung gewähr bietet - der Mikrowellenplasmabrenner beruht auf einer Kombination von zwei Resonatoren basieren. Das Plasma kann in einem langen mikrowellentransparenten Rohr zum Volumen Prozesse betrieben oder mit Öffnungen für die Oberflächenbehandlungszwecke geformt werden.

<html> Um eine Plasmazündung ohne zusätzliche Zünder sowie eine stabile und kontinuierliche Plasmabetrieb eine hohe Qualität Koaxialresonator mit einstellbarer Resonanzfrequenz mit einer niedrigen Qualität zylindrischer Resonator mit einem Mikrowellenplasmabrenner kombiniert werden. Das Schema dieser Plasmabrenner ist in Abbildung 3 dargestellt. Das Plasma wird in eine mikrowellentransparente Rohr, hier ein Quarzrohr eingeschlossen. Dieses Rohr kann fungieren als eine Reaktionskammer zum Volumen Plasmave...

Dieser Film zeigt, wie ein atmosphärischer Plasmabrenner durch Mikrowellen ohne zusätzliche Zünder gezündet werden kann und bietet einen stabilen und kontinuierlichen Plasmabetrieb, der für viele Anwendungen geeignet ist.

Wie man eine Atmosphärischer Druck Mikrowellenplasmabrenner zünden ohne zusätzliche Zünder

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, eine Mikrowellen-Plasmalaterne zu erhalten, die eine Zündung ohne zusätzliche Zünder sowie einen stabilen und kontinuierlichen Betrieb ermöglicht. Dies wird erreicht, indem zunächst die Frequenzabhängigkeit des Magnetrons gemessen wird. Der zweite Schritt besteht darin, die Resonanzfrequenz des koaxialen Resonators der Mikrowellen-Plasmalaterne auf die Sendefrequenz des Magnetrons abzustimmen. Anschließend maximieren Sie die vorwärts gerichtete Mikrowellenleistung, indem Sie die Stummel des Dreistummelabstimmgeräts justieren. Der letzte Schritt besteht darin, das angepasste Mikrowellen-Plasmabrenner-System an den zuvor kalibrierten Magnetron anzubringen. Sobald die Mikrowellenleistung zugeführt wird, entzündet sich das Plasma und kann stabil und kontinuierlich betrieben werden.Diese Methode liefert Einblicke in den Zündvorgang und den Betrieb einer Mikrowellen-Plasmalaterne. Sie kann auch auf andere Systeme wie Mikrowellen-Mikroplasmajets angewendet werden. Beginnen Sie mit der Vorbereitung des Magnetrons.Dieses Video beginnt mit dem Magnetron, das über einen Isolator mit einem Zirkulator und einer Wasserlast verbunden ist. Der Isolator ist mit einem Richtkoppler verbunden, der vor dem Weiterleiten an eine zweite Wasserlast angeschlossen ist, wobei zunächst alle Wasserlasten mit Wasser versorgt werden. Danach richtet sich die Aufmerksamkeit auf das Spektrumanalysatorgerät.Schließen Sie einen 20 dB-Dämpfungsglied zur Schonung des Analysators an. Wenn die Leistung einen Watt übersteigt, verwenden Sie ein Koaxialkabel. Das Kabel sollte an einem Ende einen BNC-Stecker und am anderen Ende einen Endstecker aufweisen.Verbinden Sie das BNC-Ende mit dem Dämpfungsglied und führen Sie das Kabel zum Richtkoppler. Schließen Sie den Endstecker des Koaxialkabels an den Richtkoppler an. Dieses Schema bietet einen Überblick über die Geräteverbindungen an dieser Stelle.Schalten Sie nun das Magnetron ein und betrachten Sie das Spektrum auf dem Display des Spektrumanalysators. Messen Sie anschließend die Frequenz der Ausgangsleistung in Abhängigkeit von der Mikrowellenleistung, indem Sie die Mikrowellenleistung in Schritten von fünf bis zehn Prozent der maximalen Leistung von 10 % auf 100 % der maximalen Ausgangsleistung erhöhen.Bestimmen Sie für jeden Schritt die Frequenz der maximalen Amplitude, die auf dem Spektrumanalysator angezeigt wird. Die gemessene Frequenzabhängigkeit des Magnetrons ist in diesem Diagramm dargestellt. Nach Abschluss der Messung schalten Sie die Strom- und Wasserversorgung ab.Entfernen Sie dann den Richtkoppler und die zweite Wasserlast, sodass nur noch das Magnetron und das Isolatorelement angeschlossen bleiben. Sobald das Spektrum des Magnetrons gemessen wurde, beginnen Sie mit der Mikrowellen-Plasmabrenneranordnung und dem Netzwerkanalysator zu arbeiten. Die Plasmabrenneranordnung ist mit einem Dreistummelabstimmgerät verbunden, das wiederum mit einem koaxial-rechteckigen Übergang verbunden ist.Verwenden Sie einen Netzwerkanalysator mit einem geeigneten Messkabel, das an einem Ende mit einer Anschlussbuchse und am anderen Ende mit einem Endverbinder ausgestattet ist. Schließen Sie den Analysator über den Endverbinder an den koaxialen Rechteck-Wellenleiter-Übergang an. Dieses Schema zeigt die endgültige Anordnung der Geräte zur Einstellung der Resonanzfrequenz und der Vorwärtsleistung.Schalten Sie den Netzwerkanalysator in den VSWR- oder Log-Modus und in den S-eins-eins-Betrieb. Um die Resonanzfrequenz zu überwachen, beobachten Sie das Minimum des S-eins-eins-Parameters, das die Resonanzfrequenz der Mikrowellen-Plasmabrenneranordnung markiert. Bereiten Sie sich darauf vor, die Position des Minimums durch Verstellen der Düse der Plasmabrenneranordnung anzupassen.Nehmen Sie schrittweise Anpassungen an der Düse vor, um die Resonanzfrequenz einzustellen. Stellen Sie die Resonanzfrequenz auf die gemessene Frequenz des Magnetrons bei 25 bis 60 % seiner maximalen Ausgangsleistung ein. Sperren Sie anschließend die Position der Düse mit der Sicherungsmutter.Als Nächstes die Vorwärts-Mikrowellenleistung erhöhen, indem die Stummel des Dreistummel-Abstimmgeräts schrittweise angepasst werden. Die Tiefe des S11-Parameters als Rückkopplung verwenden. Ziel ist es, die Tiefe aus Sicherheitsgründen zu maximieren.Zünden Sie das Plasma unter lokaler Gasbelüftung und tragen Sie UV-Schutzbrille. Die Versuchsapparatur befindet sich rechts. Für das Experiment.Die Mikrowellen-Plasmalichtbogenanordnung und die drei Abstimmstutzen sind mit dem Zirkulator und dem Magnetron verbunden. Wie in diesem Schema dargestellt, wird die Gasversorgung mit der Mikrowellen-Plasmalichtbogenanordnung verbunden. Das Magnetron und der Isolator befinden sich hinten, sind hier jedoch nicht abgebildet.Schalten Sie die Gaszufuhr auf fünf bis 20 Normalliter Luft pro Minute ein, schalten Sie die Mikrowelle auf 10 % der maximalen Leistung und stellen Sie sicher, dass keine Mikrowellenundichtigkeiten vorliegen. Halten Sie einen Spiegel bereit, um die Zündung des Plasmas in der Quarzglasröhre zu überwachen, und erhöhen Sie langsam die Leistung, während Sie die Zündung des Plasmas beobachten.Beenden Sie die Erhöhung der Leistung, sobald die Zündung erfolgt ist. Wenn das Plasma im zylindrischen Modus brennt, stellen Sie den Abstimmregler so ein, dass die gesamte Mikrowellenleistung vom Plasma absorbiert wird. Stellen Sie nun das Ausmaß des Plasmas durch Variation der Mikrowellenleistung ein.Beachten Sie, dass das Plasma die Quarzröhre nicht berühren darf. Eine Kamera mit 1000 Bildern pro Sekunde nahm Bilder der Mikrowellenplasma-Zündung durch die Diagnoseschlitze der Koaxialresonator-Düsenöffnung und des zylindrischen Resonators auf; vor der Zündung sind Markierungen zur Orientierung angegeben. Die Mikrowellenleistung beträgt ein Kilowatt und der Gasfluss 15 Standard-Liter Luft pro Minute.Das Plasma zündet im koaxialen Resonator. Das Plasma steigt daraufhin die metallische Düse hinauf bis zur Spitze und beginnt, im koaxialen Modus geradeaus zu brennen. Mit der Zeit nimmt die Intensität des Plasmas zu, bis es aufgrund des brennenden Plasmas im koaxialen Resonator zu einer Verschiebung der Resonanzfrequenz kommt.An diesem Punkt beginnt das Plasma, sich von der Düsenöffnung zu lösen. Nach vollständiger Ablösung brennt das Plasma frei über der metallischen Düse. Im zylindrischen Modus werden die Stifte des Dreistiftabstimmgeräts so nachjustiert, dass das Plasma die volle Leistung absorbiert.Die Abmessungen des Plasmas hängen von der zugeführten Mikrowellenleistung und dem Gasfluss ab. Wie dieser Vergleich für dieselbe Mikrowellenleistung zeigt, führt eine Erhöhung des Gasflusses bei gleichbleibendem Gasfluss zu einer Verringerung der Plasmaausdehnung. Eine Erhöhung der Mikrowellenleistung führt zu einer Vergrößerung des Plasmas.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie die Zündung und der Betrieb des vorgestellten Mikrowellenplasma-Touchgeräts funktioniert.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

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