Этот фильм показывает, как атмосферный плазменный факел может быть зажжен микроволнами без дополнительных воспламенителей и обеспечивает стабильную и непрерывную работу плазмы, подходящую для множества применений.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот фильм показывает, как атмосферный плазменный факел может быть зажжен микроволнами без дополнительных воспламенителей и обеспечивает стабильную и непрерывную работу плазмы, подходящую для множества применений.
Этот фильм показывает, как плазма атмосферного давления давление факел может воспламениться от мощности СВЧ без каких-либо дополнительных воспламенителей. После зажигания плазмы, стабильной и непрерывной работы плазме можно и плазменная горелка может быть использована для различных приложений. С одной стороны, горячая (3600 К Температура газа) в плазме могут быть использованы для химических процессов, а с другой стороны холодной послесвечения (температура почти до комнатной температуры) может применяться для поверхностных процессов. Например химический синтез интересные процессы регулировки громкости. Здесь микроволновой плазменной горелки могут быть использованы для разложения отходящих газов, которые вредны и способствуют глобальному потеплению, но которые необходимы как травление газов в растущей отрасли промышленности, как в полупроводниковой отрасли. Другое применение диссоциации СО 2. Избыток электрической энергии из возобновляемых источников энергии может быть использован для диссоциации СО 2 в СО и О 2. СО может быть дополнительно Processed газообразных или жидких высших углеводородов, тем самым обеспечивая химическую хранения энергии, синтетических топлив или химических платформы для химической промышленности. Применение послесвечения плазменной горелки являются обработка поверхностей для увеличения адгезии лака, клея или краски, а также стерилизация или обеззараживание различного рода поверхностей. Фильм будет объяснить, как разжечь плазмы исключительно СВЧ мощности без каких-либо дополнительных воспламенителей, например, электрических искр. СВЧ-плазмотрон на основе комбинации двух резонаторов - коаксиального один, который обеспечивает зажигание плазмы и цилиндрической один, который гарантирует непрерывный и стабильную работу в плазме после зажигания. Плазма может работать в течение длительного микроволновой прозрачной трубки для процессов объем или форму с отверстиями для целей обработки поверхности.
Атмосферные микроволновые давление плазмотроны предлагают различные приложения. С одной стороны, они могут быть использованы в процессах химической объема, а с другой стороны, их послесвечения плазмы могут быть применены для лечения поверхностей. Как обработка поверхности обрабатывает обработке для повышения адгезии клея, краски или лака или дезактивации или стерилизации поверхностей назвать нельзя. Сама горячая и реактивной плазмы могут быть использованы для объемных процессов, таких как разложение отработанных газов 1-7. Эти отходящие газы вредны, способствуют глобальному потеплению и вряд ли может быть снижено условно. Тем не менее, они необходимы в растущих промышленных секторов, таких как полупроводникового отрасли. Другие приложения химического синтеза, например диссоциации СО 2 в СО и O 2 или CH 4 в углерод и 8,9 водорода. Избыток электрической энергии из возобновляемых источников энергии может быть использован для диссоциации СО 2 в СО и O 2. СО может быть обработан далее высших углеводородов, которые могут быть использованы в качестве синтетического топлива для транспортировки, а платформы химических веществ для химической промышленности или в качестве химического хранения.
Есть некоторые плазмотроны СВЧ, но большинство из них имеют свои недостатки: они только имеют очень небольшие объемы плазмы, нужны дополнительные воспламенители, нужно охлаждение плазменного реактора или может работать только в импульсном режиме 10-18. СВЧ-плазмотрон представлены в этом фильме предлагает зажигание плазмы исключительно с указанной мощности СВЧ без каких-либо дополнительных воспламенителей, а также стабильной и непрерывной работы без охлаждения реактора плазмы в широком диапазоне рабочих параметров и может быть использован для всех указанных выше применений. СВЧ-плазмотрон на основе комбинации двух резонаторов: коаксиального один и цилиндрической. Цилиндрический резонатор имеет низкое качество и осуществляющей свою деятельностьред в известной Е 010 -mode с самым высоким электрическим полем в центре. Коаксиальный резонатор находится ниже цилиндрического резонатора и состоит из подвижной металлической насадкой в сочетании с тангенциальной подачи газа. Высокое качество коаксиального резонатора имеет очень узкий, но глубокий резонансной кривой. Благодаря высокому качеству коаксиального резонатора высокое электрическое поле может быть достигнуто, которая требуется для зажигания плазмы. Тем не менее, высокое качество коаксиального резонатора связано с очень узкой резонансной кривой и, следовательно, резонансная частота должна идеально соответствовать частоту подаваемой микроволновой печью. Поскольку резонансная частота смены после зажигания плазмы за счет диэлектрической проницаемости плазмы, СВЧ больше не может проникнуть в коаксиального резонатора. Для непрерывной работы в плазме цилиндрический резонатор с низким качеством и широкой резонансной кривой необходимо.
Дополнительный блок осевого газа с помощью металлической насадки коаксиального резонатора возможно. Плазма воспламеняется и заключен в микроволновой прозрачный трубки, например в кварцевую трубку. Диэлектрическая проницаемость кварцевой трубки также влияет на резонансную частоту. Поскольку кварц имеет диэлектрическую проницаемость> 1, объем цилиндрического резонатора практически увеличенном что приводит к более низкой резонансной частоте. Это явление следует рассматривать, когда размеры цилиндрического резонатора разработаны. Подробное обсуждение о том, как резонансная частота зависит от вставленной кварцевую трубку можно найти в ссылке 23. Если используется длинный и расширенный кварцевую трубку, это может также выступать в качестве реакционной камеры для процессов объема. Тем не менее, для обработки поверхности плазмы также может иметь другую форму путем различного рода отверстий. Микроволновая подается через прямоугольный волновод с магнетроном. Чтобы избежать шумового воздействия Применение низкой пульсации магнетрона рекомзакончилась. Магнетрон, используемый в фильме низкая пульсация один.
Для зажигания плазмы высокого качества Коаксиальный резонатор используется во время стабильной и непрерывной работы обеспечивается цилиндрического резонатора. Для достижения зажигание плазмы высокое качество коаксиального резонатора на резонансную частоту этого резонатора должен идеально соответствовать частоты микроволны, представленной используемого магнетрона. Так как все магнетроны не выделяют их микроволновую частоту в одно и то номинальной частоты и так как частота зависит от выходной мощности, магнетрон должен быть измерен с помощью анализатора спектра. Резонансная частота коаксиального резонатора можно регулировать путем перемещения металлического сопла вверх и вниз. Это резонансная частота может быть измерена и тем самым регулировать в передающей частоты, используемой магнетрона с помощью сетевого анализатора. Чтобы достичь высокой электрическое поле на кончике сопла, необходимое для зажиганияплазмы, три заглушки тюнера необходимо дополнительно. Это три заглушки тюнер обычно используется СВЧ компонент. Три заглушки тюнер устанавливается между горелкой и микроволнового плазменного магнетрона. После резонансная частота коаксиального резонатора регулируют, вперед сила максимальна, и отраженная мощность сведена к минимуму путем итеративного регулировани заглушки в три заглушки тюнера.
После настройки резонансной частоты коаксиального резонатора, а также то, разворачивания вперед полномочия с помощью трех заглушки тюнер, плазменная СВЧ плазмотрона может воспламениться при Микроволновая плазменная горелка подключена к магнетрона. Для зажигания плазмы минимальная мощность микроволн примерно от 0,3 до 1 кВт достаточно. Плазма воспламеняется в коаксиального резонатора. После зажигания плазмы резонансная частота коаксиального резонатора сдвигается из-за диэлектрической проницаемости плазмы и микроволновой печью может небольше проникает в коаксиальный резонатор. Таким образом, в плазме переключается из коаксиального режима в его гораздо более расширенном режиме цилиндрической сжигания свободно нависает над металлическим соплом в центре цилиндрического резонатора. Поскольку качество режиме цилиндрической очень низка и, следовательно, обладает широкой резонансной кривой, микроволновая все еще может проникать в цилиндрического резонатора, несмотря на сдвиг резонансной частоты за счет диэлектрической проницаемости плазмы. Таким образом, непрерывное и стабильное функционирование плазмы в режиме цилиндрической обеспечивается микроволновой плазменной горелки. Однако, чтобы достичь полного поглощения прилагаемого микроволновой власти, огарки трех заглушки тюнера должны быть скорректированы. В противном случае подается СВЧ-мощность, не полностью поглощается в плазме, но некоторый процент предоставленной микроволновой печи отражается и поглощается водной нагрузки.
Чтобы проверить зажигание плазмы в коаксиальнойРежим, а затем ее переход в режим расширенного цилиндрического плазма зажигания наблюдается с помощью высокоскоростной камеры.
Представлены фильмы покажут, как частотная зависимость магнетрона измеряется, резонансная частота коаксиального резонатора регулируется, как прямой мощности максимальна, а как плазма зажигается в комплект поставки мощности СВЧ. Высокая скорость записи камеры показан также.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Измерение магнетронного
Примечание: схема экспериментальной установки для измерения магнетрона показана на рисунке 1А.
2. РегулировкаРезонансная частота
Примечание: схема экспериментальной установки для измерения и регулировки резонансной частоты изображена на рисунке 2А.
3. зажигания плазмы
4. Высокоскоростной кинокамерой плазменного воспламенения
Примечание: С зажигания плазмы и ее перехода в цилиндрической режиме находится в диапазоненесколько сотен миллисекунд, этот процесс может быть наилучшим образом изучены с помощью высокоскоростной камеры. Тем не менее, это не является необходимым, чтобы наблюдать за процессом зажигания посредством высокоскоростной камеры каждый раз, когда плазма зажигается.
5. стабильное и бесперебойное плазменным Операция
Примечание: При плазма зажжена в режиме цилиндрической и три заглушки тюнер была скорректирована, чтобы максимально поглощение СВЧ мощности плазмой стабильной и CONTINрывном режиме плазменной горелки возможно.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Чтобы обеспечить зажигание плазмы без каких-либо дополнительных воспламенителей, а также стабильной и непрерывной работы плазменной высокого качества коаксиальный резонатор с регулируемым резонансной частоты была в сочетании с низким качеством цилиндрического резонатора к микроволновой плазменной горелки. Схема этого плазмотрона представлены на рисунке 3. Плазма удерживается в микроволновую-прозрачную трубку, здесь кварц трубки. Эта трубка может выступать в качестве реакционной камеры для процессо...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Представлены фильмы объясняет, как зажигание атмосферного СВЧ давление плазмы без каких-либо дополнительных воспламенителей могут быть реализованы, основные принципы этой микроволновой плазменной горелки, ее настройки, процесс зажигания плазмы и ее стабильного и непрерывного действия. Как описано во введении, уже есть различные виды микроволновых плазменных горелок, но ни один из них не обеспечивают зажигание плазмы без каких-либо дополнительных воспламенителей, а также стабильной и непрерывной работы плазмы.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Авторы хотели бы поблагодарить Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V., AiF (Немецкая федерация ассоциаций промышленных исследований) и Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG (Немецкое научно-исследовательское общество) за частичное финансирование представленной работы по контракту No 14248 и STR 662/4-1, соответственно.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Магнетрон 2 кВт | Muegge | MH2000S 211BA | |
| блок питания 2 кВт | Muegge | ML2000D-111ТС | |
| изолятор - циркуляционный насос с водяной нагрузкой | MW1003A-210EC | ||
| водяная нагрузка | Muegge | MW1002E-260EC | |
| трехстанковый тюнер | Muegge | MW2009A-260ED | |
| отверстия | самодельный | ||
| микроволновый плазмотрон | самодельный | ||
| анализатор спектра | Agilent | E4402B | |
| анализатор цепей | Anritsu | MS4662A | |
| калибровочный комплект | Anritsu | модель 3753 | |
| направленный ответвитель | |||
| Аттенюатор 20 дБ | Weinschee engineering | 20 дБ AA57u8 | |
| коаксиально-прямоугольный переход в волнововод | Muegge | MW5002A-260YD | |
| адаптер 7-16 на разъем N | Telegä rtner | 7-16/N Адаптер | |
| коаксиальный кабель | Rosenberger Hochfrequenztechnik | LU7_070_800 | |
| высокоскоростная камера | Photron | fastcam SA5 | |
| объектив | Revueflex | makro revuenon 1:3.5/28 мм | |
| местная газовая вентиляция | Industrievertrieb Henning | ACD220 | |
| УФ-защита стекла | uvex | HC-F9178265 | |
| микроволновый тестер утечки | conrad electronic | недоступен | |
| микроволновый измерительный прибор | Holaday industries inc. | 81273 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.