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Engineering

कैसे किसी भी अतिरिक्त igniters के बिना एक वायुमंडलीय दबाव माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल प्रज्वलित

Published: April 16, 2015 doi: 10.3791/52816
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1
1Institute of Interfacial Process Engineering and Plasma Technology, University of Stuttgart

Abstract

यह फिल्म एक वायुमंडलीय दबाव प्लाज्मा मशाल कोई अतिरिक्त igniters के साथ माइक्रोवेव शक्ति द्वारा प्रज्वलित किया जा सकता है कि कैसे पता चलता है। प्लाज्मा के प्रज्वलन के बाद, प्लाज्मा की एक स्थिर और सतत संचालन संभव है और प्लाज्मा मशाल कई अलग अलग अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। एक तरफ, गर्म (3600 कश्मीर गैस तापमान) प्लाज्मा ठंड खौफ के साये रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए और दूसरे हाथ पर इस्तेमाल किया जा सकता है (तापमान लगभग आरटी के लिए नीचे) सतह प्रक्रियाओं के लिए लागू किया जा सकता है। उदाहरण के लिए रासायनिक संश्लेषण दिलचस्प मात्रा प्रक्रियाओं हैं। यहाँ माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल हानिकारक हैं और ग्लोबल वार्मिंग में योगदान लेकिन अर्धचालक शाखा की तरह उद्योग क्षेत्रों में बढ़ रही गैसों नक़्क़ाशी के रूप में की जरूरत है जो अपशिष्ट गैसों के अपघटन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। एक अन्य आवेदन सीओ 2 की हदबंदी है। अक्षय ऊर्जा स्रोतों से अधिशेष विद्युत ऊर्जा कंपनी और ओ 2 के लिए सीओ 2 अलग कर देना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। सीओ आगे समर्थक हो सकते हैंजिससे रसायन उद्योग के लिए ऊर्जा, सिंथेटिक ईंधन या मंच रसायनों के रासायनिक भंडारण प्रदान गैस या तरल उच्च हाइड्रोकार्बन के लिए cessed। प्लाज्मा मशाल के खौफ के साये के आवेदन लाख, गोंद या रंग के आसंजन को बढ़ाने के लिए सतहों के उपचार, और नसबंदी या सतहों के विभिन्न प्रकार के परिशोधन कर रहे हैं। फिल्म में कोई अतिरिक्त igniters, जैसे, बिजली स्पार्क्स के बिना माइक्रोवेव शक्ति से केवल प्लाज्मा आग लगना करने के लिए समझाना होगा। प्लाज्मा और प्रज्वलन के बाद प्लाज्मा की एक सतत और स्थिर आपरेशन की गारंटी देता है जो एक बेलनाकार एक की प्रज्वलन प्रदान करता है जो एक समाक्षीय एक - माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल दो resonators की एक संयोजन पर आधारित है। प्लाज्मा मात्रा प्रक्रियाओं के लिए एक लंबे माइक्रोवेव पारदर्शी ट्यूब में संचालित या सतह के उपचार के प्रयोजनों के लिए orifices के द्वारा आकार का हो सकता है।

Introduction

वायुमंडलीय दबाव माइक्रोवेव प्लाज्मा जलाकर विभिन्न आवेदनों की एक किस्म की पेशकश करते हैं। एक ओर वे रासायनिक मात्रा प्रक्रियाओं के लिए और उनके खौफ के साये प्लाज्मा सतहों के उपचार के लिए लागू किया जा सकता दूसरे हाथ पर इस्तेमाल किया जा सकता है। सतह के उपचार गोंद, रंग या लाह या सतहों के परिशोधन या नसबंदी के आसंजन को बढ़ाने के लिए प्रक्रियाओं उपचार के रूप में नामित किया जा सकता है। गर्म और प्रतिक्रियाशील प्लाज्मा ही अपशिष्ट गैसों 1-7 के अपघटन की तरह मात्रा प्रक्रियाओं के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इन अपशिष्ट गैसों, हानिकारक हैं ग्लोबल वार्मिंग में योगदान और शायद ही पारंपरिक अपमानित किया जा सकता है। हालांकि, वे इस तरह के अर्धचालक शाखा के रूप में औद्योगिक क्षेत्रों में बढ़ रही जरूरत है। अन्य अनुप्रयोगों सीओ को सीओ 2 की हदबंदी और ओ 2 या कार्बन और हाइड्रोजन 8,9 को सीएच 4 की तरह रासायनिक संश्लेषण कर रहे हैं। अक्षय ऊर्जा स्रोतों से अधिशेष विद्युत ऊर्जा कंपनी को अलग कर देना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है 2 में। सीओ रसायन उद्योग के लिए या रासायनिक भंडारण के रूप में मंच रसायनों के रूप में, आगे परिवहन के लिए कृत्रिम ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जो उच्च हाइड्रोकार्बन के लिए कार्रवाई की जा सकती है।

वहाँ कुछ माइक्रोवेव प्लाज्मा जलाकर हैं, लेकिन उनमें से ज्यादातर नुकसान है: वे केवल बहुत छोटा प्लाज्मा संस्करणों अतिरिक्त igniters की जरूरत है, प्लाज्मा रिएक्टर को ठंडा करने की जरूरत है या केवल स्पंदित मोड 10-18 में संचालित किया जा सकता है। इस फिल्म में प्रस्तुत माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल संचालन मानकों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए प्लाज्मा रिएक्टर के किसी भी ठंडा करने के बिना पूरी तरह से कोई अतिरिक्त igniters के रूप में अच्छी तरह के रूप में एक स्थिर और सतत संचालन के साथ प्रदान माइक्रोवेव शक्ति के साथ प्लाज्मा की एक इग्निशन प्रदान करता है और किया जा सकता है जैसा कि ऊपर उल्लेख आवेदन के सभी के लिए। एक समाक्षीय एक और एक बेलनाकार एक: माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल दो resonators की एक संयोजन पर आधारित है। बेलनाकार गुंजयमान एक कम गुणवत्ता की है और operat हैइसके केंद्र में सबसे अधिक बिजली के क्षेत्र के साथ अच्छी तरह से ज्ञात ई 010 -mode में एड। समाक्षीय गुंजयमान बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के नीचे स्थित है और एक स्पर्शरेखा गैस की आपूर्ति के साथ संयोजन में एक जंगम धातु नोक के होते है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की उच्च गुणवत्ता के एक बहुत ही संकीर्ण लेकिन गहरी प्रतिध्वनि वक्र दर्शाती है। कारण एक उच्च विद्युत क्षेत्र पहुँचा जा सकता है समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की उच्च गुणवत्ता के लिए जो प्लाज्मा के प्रज्वलन के लिए आवश्यक है। हालांकि, समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की उच्च गुणवत्ता के एक बहुत ही संकीर्ण प्रतिध्वनि की अवस्था के साथ जुड़ा हुआ है और इसलिए अनुनाद आवृत्ति पूरी तरह से आपूर्ति माइक्रोवेव की आवृत्ति मैच है। कारण प्लाज्मा के permittivity के लिए प्लाज्मा के प्रज्वलन के बाद अनुनाद आवृत्ति पारियों के बाद से, माइक्रोवेव नहीं रह समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में घुसना कर सकते हैं। प्लाज्मा के सतत संचालन के लिए एक कम गुणवत्ता और एक व्यापक प्रतिध्वनि की अवस्था के साथ बेलनाकार गुंजयमान यंत्र की जरूरत है।

समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की धातु नोजल के माध्यम से एक अतिरिक्त अक्षीय गैस की आपूर्ति संभव है। प्लाज्मा प्रज्वलित और उदाहरण के लिए, एक माइक्रोवेव पारदर्शी ट्यूब में एक क्वार्ट्ज ट्यूब तक ही सीमित है। क्वार्ट्ज ट्यूब के permittivity भी अनुनाद आवृत्ति को प्रभावित करता है। क्वार्ट्ज> 1 के एक permittivity है के बाद से, बेलनाकार गुंजयमान यंत्र की मात्रा एक कम अनुनाद आवृत्ति की ओर जाता है, जो लगभग बढ़े हुए है। इस घटना बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के आयाम तैयार कर रहे हैं जब विचार किया जाना है। अनुनाद आवृत्ति डाला क्वार्ट्ज ट्यूब से प्रभावित है कि कैसे के बारे में एक विस्तृत चर्चा के लिए एक लंबी और विस्तारित क्वार्ट्ज ट्यूब प्रयोग किया जाता है, तो यह भी मात्रा प्रक्रियाओं के लिए प्रतिक्रिया कक्ष के रूप में कार्य कर सकते हैं संदर्भ 23. में पाया जा सकता है। हालांकि, सतह के उपचार के लिए प्लाज्मा भी orifices के अलग तरह से अलग तरह से आकार का हो सकता है। माइक्रोवेव मैग्नेट्रान से एक आयताकार waveguide के माध्यम से आपूर्ति की है। एक कम तरंग मैग्नेट्रान का उपयोग recomm है शोर उपद्रव से बचने के लिएसमाप्त हो गया। फिल्म में इस्तेमाल किया जाता है जो मैग्नेट्रान एक कम तरंग से एक है।

एक स्थिर और सतत संचालन बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के द्वारा प्रदान की जाती है, जबकि प्लाज्मा के प्रज्वलन के लिए उच्च गुणवत्ता समाक्षीय गुंजयमान यंत्र प्रयोग किया जाता है। उच्च गुणवत्ता समाक्षीय गुंजयमान यंत्र के द्वारा इस गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति प्लाज्मा के प्रज्वलन हासिल करने के लिए पूरी तरह से इस्तेमाल किया मैग्नेट्रान द्वारा प्रदान की माइक्रोवेव की आवृत्ति मैच है। सभी magnetrons बिल्कुल नाममात्र आवृत्ति पर उनके माइक्रोवेव आवृत्ति फेंकना नहीं है और आवृत्ति बिजली उत्पादन पर निर्भर है, मैग्नेट्रान एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक के साथ मापा जाना है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति ऊपर और नीचे धातु नोक चलती द्वारा समायोजित किया जा सकता है। इस अनुनाद आवृत्ति मापा जाता है और जिससे भी एक नेटवर्क विश्लेषक के साथ प्रयोग किया मैग्नेट्रान भेजने की आवृत्ति को समायोजित किया जा सकता है। नोजल की नोक पर उच्च विद्युत क्षेत्र तक पहुँचने के लिए, प्रज्वलन के लिए आवश्यकप्लाज्मा की एक तीन ठूंठ ट्यूनर इसके अलावा में की जरूरत है। इस तीन ठूंठ ट्यूनर आमतौर पर इस्तेमाल किया माइक्रोवेव घटक है। तीन ठूंठ ट्यूनर माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल और मैग्नेट्रान के बीच मुहिम शुरू की है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति समायोजित करने के बाद, आगे शक्ति अधिकतम है और परिलक्षित शक्ति iteratively तीन ठूंठ ट्यूनर के आधार समायोजन करके कम से कम।

माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल एक मैग्नेट्रान से जुड़ा है जब समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति अधिकतम साथ ही होने के रूप में तीन ठूंठ ट्यूनर के माध्यम से आगे शक्तियों समायोजित होने के बाद, माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल की प्लाज्मा प्रज्वलित किया जा सकता है। प्लाज्मा के प्रज्वलन के लिए के बारे में 0.3-1 किलोवाट की एक न्यूनतम माइक्रोवेव शक्ति के लिए पर्याप्त है। प्लाज्मा समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में ignites। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति प्लाज्मा के ढांकता हुआ permittivity कर सकते हैं और माइक्रोवेव की वजह से स्थानांतरित कर दिया है प्लाज्मा का प्रज्वलन के बाद कोईअब समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में घुसना। इस प्रकार, इसकी बहुत अधिक विस्तारित बेलनाकार मोड में समाक्षीय मोड से प्लाज्मा स्विच बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के केंद्र में धातु नोक से ऊपर स्वतंत्र रूप से चली आ रही जल रहा है। बेलनाकार मोड की गुणवत्ता बहुत कम है और इसलिए एक व्यापक गूंज वक्र दर्शाती है के बाद से, माइक्रोवेव अभी भी वजह से प्लाज्मा के ढांकता हुआ permittivity करने अनुनाद आवृत्ति की पारी के बावजूद बेलनाकार गुंजयमान यंत्र में घुसना कर सकते हैं। इस प्रकार, बेलनाकार मोड में प्लाज्मा की एक सतत और स्थिर आपरेशन माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल द्वारा प्रदान की जाती है। हालांकि, आपूर्ति माइक्रोवेव शक्ति का एक पूरा अवशोषण तक पहुँचने के लिए, तीन ठूंठ ट्यूनर के आधार पुनः समायोजन किया जाना है। अन्यथा आपूर्ति माइक्रोवेव बिजली पूरी तरह से प्लाज्मा द्वारा अवशोषित नहीं है, लेकिन उपलब्ध कराई माइक्रोवेव का कुछ प्रतिशत परिलक्षित होता है और पानी भार द्वारा अवशोषित कर लेता है।

समाक्षीय में प्लाज्मा की इग्निशन जांच करने के लिएमोड और विस्तारित बेलनाकार मोड में तो इसकी संक्रमण, प्लाज्मा प्रज्वलन एक उच्च गति कैमरे द्वारा मनाया जाता है।

प्लाज्मा की आपूर्ति माइक्रोवेव शक्ति द्वारा प्रज्वलित किया जाता है कैसे मैग्नेट्रान की आवृत्ति निर्भरता मापा जाता है दिखा देंगे कि कैसे प्रस्तुत फिल्म, समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति आगे शक्ति अधिकतम है, कैसे समायोजित किया जाता है। उच्च गति कैमरा रिकॉर्डिंग के रूप में अच्छी तरह से दिखाया गया है।

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Protocol

Magnetron 1. मापन

नोट: मैग्नेट्रान को मापने के लिए प्रयोगात्मक सेटअप के योजनाबद्ध चित्रा 1 ए में दिखाया गया है।

  1. एक फैलानेवाला और 10 शिकंजा के साथ एक पानी के भार से मिलकर एक इन्सुलेटर को मैग्नेट्रान कनेक्ट करें।
  2. 10 शिकंजा के साथ एक दिशात्मक युग्मक के लिए इन्सुलेटर कनेक्ट करें।
  3. 10 शिकंजा के साथ एक दूसरे को पानी लोड करने के लिए दिशात्मक युग्मक कनेक्ट करें।
  4. पानी के साथ सभी पानी के भार की आपूर्ति।
  5. निर्माता प्रोटोकॉल के अनुसार इसकी अंशांकन समारोह के साथ स्पेक्ट्रम विश्लेषक जांचना।
  6. स्पेक्ट्रम विश्लेषक के लिए 20 DB attenuator plugging द्वारा स्पेक्ट्रम विश्लेषक के लिए एक 20 DB attenuator कनेक्ट करें।
    नोट: 20 DB attenuator एक डब्ल्यू के ऊपर बहुत अधिक शक्तियों से स्पेक्ट्रम विश्लेषक की रक्षा के लिए प्रयोग किया जाता है
  7. सह plugging द्वारा एक BNC संबंधक के साथ सुसज्जित समाक्षीय केबल के अंत तक 20 DB attenuator सुसज्जित स्पेक्ट्रम विश्लेषक कनेक्ट20 DB attenuator में अक्षीय केबल।
  8. दिशात्मक केबल करने के लिए समाक्षीय केबल plugging द्वारा दिशात्मक युग्मक के लिए एक एन कनेक्टर के साथ सुसज्जित समाक्षीय केबल के अंत कनेक्ट करें।
  9. बिजली की आपूर्ति और उत्सर्जित माइक्रोवेव के स्पेक्ट्रम के माध्यम से मैग्नेट्रान पर स्विच स्पेक्ट्रम विश्लेषक पर प्रदर्शित होता है।
  10. यदि आवश्यक हो, प्रदर्शित भुज, तालमेल और स्पेक्ट्रम विश्लेषक के मार्गदर्शन के अनुसार उनके संकल्प को समायोजित।
  11. माइक्रोवेव बिजली की निर्भरता में उत्पादन माइक्रोवेव की आवृत्ति को मापने के लिए, 10% कदम को 5% में बिजली उत्पादन की अधिकतम करने के लिए 10% से माइक्रोवेव शक्ति बढ़ाने के लिए और हर कदम के लिए स्पेक्ट्रम की अधिकतम आयाम की आवृत्ति निर्धारित स्पेक्ट्रम विश्लेषक द्वारा प्रदर्शन किया।
    नोट: आमतौर पर, इसकी अधिकतम बिजली उत्पादन का 10% के नीचे एक मैग्नेट्रान की आवृत्ति स्पेक्ट्रम, बहुत व्यापक है कई अलग अलग चोटियों दर्शाती है और इसलिए प्रयोग करने योग्य नहीं है।

2. समायोजनअनुकंपन आवृति

नोट: मापने और अनुनाद आवृत्ति को एडजस्ट करने के लिए प्रयोगात्मक सेटअप के योजनाबद्ध 2A चित्रा में दिखाया गया है।

  1. (निर्माता प्रोटोकॉल के अनुसार) S11 के ऑपरेशन के लिए अंशांकन किट के साथ नेटवर्क विश्लेषक जांचना।
  2. समाक्षीय-टू-लहर-गाइड-संक्रमण के लिए समाक्षीय केबल plugging द्वारा एक समाक्षीय करने वाली आयताकार-लहर गाइड संक्रमण की समाक्षीय हिस्सा एन कनेक्टर के माध्यम से समाक्षीय केबल कनेक्ट करें।
  3. 10 शिकंजा के साथ एक तीन ठूंठ ट्यूनर के लिए समाक्षीय करने वाली आयताकार-लहर गाइड संक्रमण के आयताकार हिस्सा कनेक्ट करें।
  4. 10 शिकंजा के साथ माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल विधानसभा के लिए तीन ठूंठ ट्यूनर कनेक्ट करें।
  5. S11 के आपरेशन करने के लिए नेटवर्क विश्लेषक मेनू स्विच में।
  6. नेटवर्क विश्लेषक मेनू में VSWR मोड में स्विच या मोड लॉग ऑन करें।
  7. Iteratively मापा freque को माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल विधानसभा के अनुनाद आवृत्ति को समायोजितऊपर और नीचे नोक चलती द्वारा अधिकतम बिजली उत्पादन का 60% - 25% की एक बिजली उत्पादन में मैग्नेट्रान की ncy। चित्रा 2B में दिखाया गया के रूप में माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल विधानसभा के अनुनाद आवृत्ति S11 पैरामीटर माप की डुबकी द्वारा दिया जाता है। की सिफारिश की आवृत्ति को ऊपर और नीचे नोक चलती द्वारा इस डुबकी समायोजित करें।
  8. अनुनाद आवृत्ति समायोजित किया जाता है, तो ताला अखरोट के साथ नोक की स्थिति ताला।
  9. ऊपर और नीचे स्टब्स ले जाकर तीन ठूंठ ट्यूनर के तीन आधार समायोजन करके iteratively आगे माइक्रोवेव शक्ति बढ़ाएँ। माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल विधानसभा द्वारा अवशोषित माइक्रोवेव शक्ति S11 पैरामीटर की डुबकी की गहराई द्वारा दिया जाता है। इस प्रकार, तीन ठूंठ ट्यूनर के आधार समायोजन करके इस डुबकी अधिकतम। आमतौर पर, यह तीन स्टब्स के दो इस्तेमाल किया जाता है कि पर्याप्त है।

प्लाज्मा 3. इग्निशन

  1. प्लाज्मा यूवी राडिया का उत्सर्जन करता है के बाद से यूवी संरक्षण चश्मा पहनेंtion। प्लाज्मा नाइट्राइड आक्साइड पैदा करता है के बाद से स्थानीय गैस वेंटिलेशन के तहत प्लाज्मा मशाल कार्य करते हैं।
  2. समायोजित समाक्षीय गुंजयमान यंत्र (नोजल बंद कर दिया जाता है) और एक पानी के भार से जुड़ा एक फैलानेवाला से मिलकर एक इन्सुलेटर से लैस मैग्नेट्रान करने के लिए समायोजित तीन ठूंठ tuner के साथ माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल विधानसभा कनेक्ट करें।
  3. माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल को गैस की आपूर्ति से कनेक्ट करें।
  4. 20 SLM के लिए 5 से गैस की आपूर्ति चालू करें।
  5. अधिक मात्रा में माइक्रोवेव विकिरण आंखों के लिए विशेष रूप से हानिकारक है, कोई माइक्रोवेव लीकेज है कि वहाँ की जाँच करें।
    1. ऐसा करने के लिए, 12% से 10% की एक बहुत ही कम बिजली में माइक्रोवेव पर बारी और लीकेज के लिए एक माइक्रोवेव मीटर के साथ सभी माइक्रोवेव कनेक्शन की जाँच करें।
    2. किसी भी लीकेज अगर वहाँ माइक्रोवेव शक्ति बढ़ती है या माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल के संचालन से पहले उन्हें पूरी तरह से हटा दें।
  6. कोई लीकेज नहीं हैं, तो 10% की कम शक्तियों के साथ शुरू माइक्रोवेव पर बारी और mic वृद्धिrowave शक्ति धीरे-धीरे 10 से 60 सेकंड के भीतर प्लाज्मा माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल की क्वार्ट्ज ट्यूब में ignites जब तक।
  7. प्लाज्मा लेकिन संभवतः निकलने वाली माइक्रोवेव के साथ सावधान रहना ignites जहां अगर और ध्यान से निरीक्षण करते हैं। अधिमानतः प्लाज्मा प्रज्वलन के अवलोकन के लिए एक दर्पण का उपयोग करें।
  8. कोई प्लाज्मा ignites हैं, माइक्रोवेव बिजली बंद कर और माइक्रोवेव शक्ति ठीक से समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में युग्मित और उन्हें गर्म या यहां तक ​​कि उन्हें नुकसान पहुँचाने के अन्य घटकों को गुमराह नहीं है, तो ध्यान से जाँच करें। कुछ घटकों गर्म हो रही है अगर जाँच करें।
    1. किसी भी घटक गर्म हो जाता है - यानी, माइक्रोवेव शक्ति गुमराह किया है - waveguide के बाहर तीन ठूंठ ट्यूनर के सभी स्टब्स के लिए कदम और कदम 2.9 में वर्णित के रूप में प्लाज्मा मशाल विधानसभा में माइक्रोवेव युग्मन अधिकतम करने के लिए उन्हें समायोजित। फिर 3.1 कदम के साथ फिर से शुरू करते हैं।
    2. पत्रिका के भेजने आवृत्ति के लिए प्लाज्मा मशाल की समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति को समायोजितएक उच्च करने के लिए चरण 2 में वर्णित के रूप में नेटवर्क विश्लेषक के साथ अधिकतम बिजली उत्पादन का 25% से 60% की एक उच्च पर्याप्त माइक्रोवेव बिजली उत्पादन पर netron, इग्निशन में सुधार समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति को समायोजित करने के लिए चरण 2 में वर्णित के रूप में बिजली उत्पादन। फिर 3.1 कदम के साथ फिर से शुरू करते हैं।
  9. प्लाज्मा प्लाज्मा मशाल में कहीं ignites और स्वचालित रूप से समाक्षीय या बेलनाकार मोड में स्विच नहीं है, तो यह बेलनाकार मोड में जलता है, जब तक आपूर्ति माइक्रोवेव बिजली और गैस का प्रवाह बदलती हैं।
  10. प्लाज्मा बेलनाकार मोड में जलता है, iteratively आपूर्ति माइक्रोवेव शक्ति के सभी प्लाज्मा द्वारा अवशोषित और परिलक्षित माइक्रोवेव शक्ति शून्य हो जाता है, ताकि उन्हें ऊपर बढ़ रहा है और नीचे से तीन ठूंठ ट्यूनर के आधार समायोजित करें।
    नोट: एक माइक्रोवेव डायोड पानी लोड करने के लिए और नियंत्रण इकाई के इसी इनपुट से जुड़ा है, तो परिलक्षित माइक्रोवेव शक्ति माइक्रोवेव बिजली की आपूर्ति के नियंत्रण इकाई में प्रदर्शित किया जाता है।ऐसा करने के लिए कैसे माइक्रोवेव बिजली की आपूर्ति की पुस्तिका में वर्णित है।
  11. 1.5 किलोवाट या उससे अधिक है और कम से कम 15 SLM की कम गैस प्रवाह की उच्च माइक्रोवेव शक्तियों का इस्तेमाल कर रहे हैं, प्लाज्मा क्वार्ट्ज ट्यूब की दीवारों स्पर्श नहीं करता है कि ध्यान से जाँच करें। क्वार्ट्ज ट्यूब कहीं भी चमक नहीं करना चाहिए।
  12. क्वार्ट्ज ट्यूब लाल चमकता है, तो माइक्रोवेव शक्ति कम होती है या इसे पूरी तरह से गायब हो जाती है जब तक गैस का प्रवाह बढ़ाने के।
  13. माइक्रोवेव की वजह से प्लाज्मा की चालकता के लिए प्लाज्मा से निकलने किया जा सकता है, निकलने माइक्रोवेव शक्ति सीमा से नीचे है कि एक माइक्रोवेव मीटर के साथ की जाँच करें।
  14. निकलने माइक्रोवेव शक्ति सीमा से ऊपर है, तो जाल आकार का इस्तेमाल किया माइक्रोवेव तरंग लंबाई की तुलना में आधे से बहुत छोटा होता है, जहां एक धातु जाल के साथ प्लाज्मा ढाल।

प्लाज्मा प्रज्वलन के 4. उच्च गति कैमरा मूवी

नोट: प्लाज्मा और बेलनाकार मोड के लिए अपने संक्रमण के प्रज्वलन की सीमा में है के बाद सेकुछ सौ मिसे, इस प्रक्रिया को सबसे अच्छा एक उच्च गति कैमरा के माध्यम से जांच की जा सकती है। हालांकि, यह एक उच्च गति कैमरा के माध्यम से प्लाज्मा प्रज्वलित है हर बार प्रज्वलन प्रक्रिया का पालन करने के लिए आवश्यक नहीं है।

  1. प्लाज्मा मशाल के मोर्चे पर नैदानिक ​​भट्ठा के माध्यम से देख माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल के सामने उच्च गति कैमरे के लेंस रखें।
  2. कैमरा धातु नोजल की नोक पर समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में इशारा कर रहा है जब तक समायोजित करें।
  3. धातु नोजल की नोक पर कैमरा फोकस।
  4. उच्च गति कैमरा के 1,000 एफपीएस प्रति सेकंड (फ्रेम) के साथ रिकॉर्डिंग शुरू।
  5. धारा 3 में वर्णित के रूप में प्लाज्मा आग लगना।

5. स्थिर और सतत प्लाज्मा ऑपरेशन

नोट: प्लाज्मा बेलनाकार मोड में प्रज्वलित किया गया है और जब तीन ठूंठ ट्यूनर एक स्थिर और महाद्वीप प्लाज्मा द्वारा माइक्रोवेव शक्ति के अवशोषण को अधिकतम करने के लिए समायोजित किया गया हैप्लाज्मा मशाल की uous ऑपरेशन संभव है।

  1. आयाम समायोजित - रेडियल और अक्षीय विस्तार - वांछित आयाम करने के लिए प्लाज्मा का 10% और अधिकतम बिजली उत्पादन और 10 और 70 SLM के बीच गैस प्रवाह के बीच आपूर्ति माइक्रोवेव सत्ता अलग से। क्वार्ट्ज ट्यूब के व्यास तक ही सीमित रेडियल आयाम रखें। प्लाज्मा क्वार्ट्ज ट्यूब चमक नहीं करना चाहिए जिसका मतलब है कि क्वार्ट्ज ट्यूब की दीवार को स्पर्श नहीं करना चाहिए।
  2. अलग अलग आकार के लिए प्लाज्मा आकार करने के लिए, केवल बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के अंदर प्लाज्मा किनारा जो एक छोटी क्वार्ट्ज ट्यूब का उपयोग करें और प्लाज्मा मशाल विधानसभा के शीर्ष पर एक छिद्र जगह है।
  3. यदि आवश्यक हो, कुछ शिकंजा के साथ orifices जकड़ना।

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Representative Results

किसी भी अतिरिक्त igniters के रूप में अच्छी तरह के रूप में एक समायोज्य अनुनाद आवृत्ति के साथ एक उच्च गुणवत्ता समाक्षीय गुंजयमान यंत्र एक माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल के लिए एक कम गुणवत्ता बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के साथ जोड़ दिया गया था एक स्थिर और सतत प्लाज्मा आपरेशन के बिना एक प्लाज्मा प्रज्वलन प्रदान करने के लिए। इस प्लाज्मा मशाल की योजनाबद्ध चित्रा 3 में प्रस्तुत किया है। प्लाज्मा यहाँ एक माइक्रोवेव पारदर्शी ट्यूब, एक क्वार्ट्ज ट्यूब में ही सीमित है। मात्रा प्लाज्मा प्रक्रियाओं या सतह के उपचार के लिए एक प्लाज्मा ब्रश के लिए एक प्रतिक्रिया कक्ष एक छिद्र द्वारा गठित किया जा सकता है के रूप में इस ट्यूब में कार्य कर सकते हैं। माइक्रोवेव शक्ति माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल को मैग्नेट्रान से एक आयताकार waveguide के माध्यम से निर्देशित है। गैसों के विभिन्न प्रकार स्पर्शरेखा गैस की आपूर्ति या अक्षीय रूप से समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की धातु नोजल के माध्यम से या तो के माध्यम से आपूर्ति की जा सकती। मशाल और इग्निशन अंदर प्लाज्मा विस्तार से जांच की जा सकता है, ताकि माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल, एक ललाट भट्ठा से सुसज्जित है।

सामग्री "> केवल आपूर्ति माइक्रोवेव शक्ति के बारे में 3 से 6 एमवी / मी की जरूरत है की एक उच्च विद्युत क्षेत्र से प्लाज्मा की एक इग्निशन की गारंटी है। बिजली के क्षेत्र वितरण का एक बेहतर समझ, बिजली के क्षेत्र वितरण के सिमुलेशन के रूप में अच्छी तरह से प्राप्त करने के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सिमुलेशन सॉफ्टवेयर COMSOL Multiphysics साथ eigenmode विश्लेषण के रूप में। मॉडलिंग और पहले से ही विस्तृत अंतर्दृष्टि प्रदान वायुमंडलीय दबाव माइक्रोवेव प्लाज्मा मशालों के बिजली क्षेत्र के वितरण के सिमुलेशन का आयोजन किया गया और उदाहरण उनके प्रज्वलन या आपरेशन व्यवहार 19- 22 के लिए के बारे में आगे की घटनाओं और सुधार करने के लिए नेतृत्व किया।

ई 010 मोड क्रमशः चित्रा -4 ए और 4 बी, में दिखाया गया है आम बेलनाकार के रूप में के रूप में अच्छी तरह से समाक्षीय मोड के बिजली के क्षेत्र वितरण। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में बिजली के क्षेत्र में कई टिम है के बाद से बिजली के क्षेत्र, मनमाना इकाइयों में प्रदर्शित किया जाता हैतों उच्च बेलनाकार गुंजयमान यंत्र में बिजली क्षेत्र की तुलना में। यह नोक नोक पर एक उच्च विद्युत क्षेत्र समाक्षीय गुंजयमान यंत्र और बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के उच्चतम बिजली के क्षेत्र बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के केंद्र में है के साथ पहुँच जाता है कि देखा जा सकता है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति धातु नोक की स्थिति से अलग किया जा सकता है। 0.05 मीटर की त्रिज्या और 0.048 मीटर की ऊंचाई के साथ एक बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के साथ एक माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल के लिए अलग नोक पदों के लिए गूंज आवृत्तियों के लिए सिमुलेशन परिणाम चित्रा 4C में चित्र में दिखाए जाते हैं। यह बेलनाकार मोड के अनुनाद आवृत्ति धातु नोक की स्थिति से प्रभावित नहीं है कि देखा जा सकता है। हालांकि, समाक्षीय मोड के अनुनाद आवृत्ति नोक स्थिति पर निर्भर है और धातु नोक बेलनाकार गुंजयमान यंत्र में ऊपर की तरफ ले जाया जाता है जब कम हो जाती है।

आवश्यक उच्च विद्युत Fi तक पहुँचने के लिएवृद्धावस्था समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में इस अनुनाद आवृत्ति समायोज्य समाक्षीय गुंजयमान यंत्र एक उच्च गुणवत्ता और एक तेज और संकीर्ण गूंज वक्र दर्शाती है। हालांकि, एक तेज और संकीर्ण गूंज वक्र समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति पूरी तरह से आपूर्ति माइक्रोवेव की आवृत्ति है कि मैच की आवश्यकता है। आमतौर पर चूंकि magnetrons उनके नाममात्र आवृत्ति में माइक्रोवेव उत्सर्जन नहीं है और माइक्रोवेव की आवृत्ति माइक्रोवेव की बिजली उत्पादन पर निर्भर है, मैग्नेट्रान की आवृत्ति निर्भरता एक दिशात्मक युग्मक और एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक के माध्यम से मापा जाना है। एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक के साथ मैग्नेट्रान की आवृत्ति निर्भरता को मापने के लिए प्रयोगात्मक सेट अप रेखाचित्र के रूप में चित्रा 1 ए में दी गई है। उपयोग किया मैग्नेट्रान की मापा आवृत्ति निर्भरता चित्रा 1 बी में चित्र में दिखाया गया है। केंद्र आवृत्ति 2.45 गीगा स्थापित किया गया था और वीडियो बैंडविड्थ 200 मेगाहर्ट्ज था। यह के 200 डब्ल्यू (10% की सत्ता पर देखा जा सकता हैमैग्नेट्रान की अधिकतम बिजली उत्पादन) माइक्रोवेव की आवृत्ति २.४४६३८ GHz पर है और माइक्रोवेव शक्ति बढ़ जाती है जब बढ़ जाता है। 2 किलोवाट का अधिकतम उत्पादन शक्ति पर माइक्रोवेव आवृत्ति २.४५२१३ गीगा के एक मूल्य तक पहुँचता है।

माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल की गूंज आवृत्ति एक नेटवर्क विश्लेषक के साथ मापा जा सकता है और नोजल चल रहा है के बाद से समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति समायोजित किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल विधानसभा 2A चित्रा में योजनाबद्ध रूप में दिखाया गया एक आयताकार-टू-समाक्षीय waveguide के संक्रमण के माध्यम से एक नेटवर्क विश्लेषक से जुड़ा हो गया है। माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल विधानसभा के S11 पैरामीटर को मापने के द्वारा अनुनाद आवृत्ति निर्धारित किया जा सकता है। S11 पैरामीटर आवृत्ति की निर्भरता में परिलक्षित सत्ता के लिए इनपुट शक्ति के अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है। एक प्रतिध्वनि पर पहुंच गया है, जब एक बिजली के क्षेत्र में एक कम reflecte के लिए अग्रणी गुंजयमान संरचना में स्थापित करता हैडी माइक्रोवेव शक्ति। हालांकि, गुहा के अंदर क्षेत्र ताकत नेटवर्क विश्लेषक द्वारा प्रदान की जाने वाली माइक्रोवेव के अचल लहर आयाम करने के लिए सीधे संबंधित है। एक डुबकी अनुनाद आवृत्ति से मेल खाती है जो S11 के स्पेक्ट्रम में दिखाई देता है। S11 पैरामीटर का एक विशिष्ट माप चित्रा 2B में दिखाया गया है। यहाँ एक प्रतिध्वनि 2.846 GHz की एक आवृत्ति पर मनाया जाता है। चित्रा 4C में दर्शाया सिमुलेशन से पता चला है के रूप में ऊपर और नीचे धातु नोक ले जाकर, समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति अलग किया जा सकता है। धातु नोक स्थिति पर समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति की यह निर्भरता S11 पैरामीटर के माध्यम से मापा जा सकता है। नोक स्थिति की निर्भरता और appertaining सिमुलेशन परिणाम में गूंज आवृत्ति की एक माप चित्रा -2 में चित्र में प्रस्तुत कर रहे हैं। इस चित्र सिमुलेशन परिणाम और रेस के मापा मूल्यों के बीच एक अच्छा समझौता है कि वहाँ से पता चलता हैonance आवृत्ति। दो घटता का बहुत छोटा सा बदलाव सिमुलेशन के लिए प्रयोग किया जाता है एक की तुलना में निर्मित नोक की ज्यामिति या आयाम की बहुत छोटी विचलन से समझाया जा सकता है। आपूर्ति माइक्रोवेव की आवृत्ति को समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति को समायोजित करने के लिए, धातु नोक iteratively ऊपर स्थानांतरित करने के लिए और नीचे S11 पैरामीटर में डुबकी मापा माइक्रोवेव आवृत्ति पर स्थित है, जब तक है। तब धातु नोक बंद किया गया है और आगे सत्ता S11 पैरामीटर डुबकी इसकी अधिकतम गहराई तक पहुँचता है, ताकि iteratively तीन ठूंठ ट्यूनर के आधार समायोजन करके maximized जा सकता है। गुंजयमान यंत्र की उच्च गुणवत्ता और कम माइक्रोवेव प्रतिबिंब के लिए तत्पर है अधिकतम शक्ति का नेतृत्व और एक उच्च विद्युत क्षेत्र है जो गुंजयमान यंत्र में स्थापित है क्यों S11 पैरामीटर परिणामों में एक गहरी डुबकी।

माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल विधानसभा मैग्नेट्रान और गैस की आपूर्ति करने के लिए मुहिम शुरू की है, के बाद प्लाज्म जुड़ा हैएक मशाल प्रज्वलित और संचालित किया जा सकता है। प्लाज्मा के प्रज्वलन एक उच्च गति कैमरा के साथ प्रज्वलन देख द्वारा सबसे अच्छा जांच की जा सकती है। प्लाज्मा के इग्निशन 1000 एफपीएस पर दर्ज किया गया था। प्रस्तुत प्लाज्मा प्रज्वलन 1 किलोवाट का एक माइक्रोवेव शक्ति और 15 SLM हवा के एक आपूर्ति गैस प्रवाह में आयोजित किया गया। प्रज्वलन के प्रत्येक चरण की छवियाँ चित्रा 5 में संक्षेप हैं। चित्रा 5A में छवि inoperational प्लाज्मा मशाल के मोर्चे पर नैदानिक ​​भट्ठा के माध्यम से एक कोण पर नोक पर नीचे देख रहे हैं, ऊपर से देखने से पता चलता है। बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के नीचे सामने है। मध्य विमान में आप समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की शुरुआत देख सकते हैं। नोजल की नोक भी देखा जा सकता है। बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के नीचे फिर से पृष्ठभूमि में स्थित है। फोकस नोक नोक पर है, बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के नीचे कुछ हद तक धुंधली है। अन्य छवियों प्लाज्मा प्रज्वलन के चरणों को दिखाते हैं। माइक्रोवेव बिजली की बारी है, जबचित्रा 5 ब में देखा जा सकता है के रूप में एड टी में = 0 मिसे पर, प्लाज्मा समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में कहीं ignites। फिर, 64 मिसे के दौरान, प्लाज्मा इसकी टिप करने के लिए धातु नोक हवाओं और फिर सीधे 5E दिखाने के लिए चित्रा 5C के रूप में समाक्षीय मोड में नोक नोक पर जलता है। यह चित्रा 5F में दिखाया गया है के रूप में प्लाज्मा की तीव्रता निम्नलिखित 692 मिसे के लिए बढ़ता है। फिर, एक मिसे बाद में समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में जल प्लाज्मा की वजह से अनुनाद आवृत्ति की पारी के कारण, प्लाज्मा चित्रा 5G और 5H रूप में दिखाया गया नोक नोक से दूर तोड़ने के लिए शुरू होता है। चित्रा 5I में दर्शाया के रूप में नोक नोक से दूर प्लाज्मा की पूरी ब्रेक के 58 मिसे के बाद तक पहुँच जाता है। प्लाज्मा अब बेलनाकार मोड में धातु नोक से ऊपर स्वतंत्र रूप से जल रहा है। पिछले दूसरे के दौरान तीन ठूंठ ट्यूनर आगे माइक्रोवेव शक्ति को अधिकतम करने के लिए पुनः समायोजन किया जाता है। यह एक उद्योग जगत की ओर जाता हैचित्रा 5J में छवि के रूप में प्लाज्मा की rease पता चलता है। हालांकि, प्लाज्मा अभी भी स्वतंत्र रूप से इसे करने के लिए कोई संपर्क के साथ नोक नोक से ऊपर जल रहा है। कारण बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के निम्न गुणवत्ता के लिए प्लाज्मा इस बेलनाकार गुंजयमान मोड में लगातार और stably संचालित किया जा सकता है।

प्लाज्मा के आयाम की आपूर्ति माइक्रोवेव बिजली और गैस के प्रवाह पर निर्भर करता है। 10, 30 और 70 SLM की 1 और 2 किलोवाट और गैस प्रवाह की माइक्रोवेव शक्तियों के लिए प्लाज्मा की तस्वीरें चित्रा 6 में प्रस्तुत कर रहे हैं। इसके मोर्चे पर अपनी नैदानिक ​​भट्ठा के साथ गुंजयमान फोटो के निचले भाग में स्थित है। प्लाज्मा के भीतर और बेलनाकार गुंजयमान यंत्र के ऊपर एक क्वार्ट्ज ट्यूब में ही सीमित है। क्वार्ट्ज ट्यूब एक नीले चमक दर्शाती है यही वजह है कि क्वार्ट्ज ट्यूब में यूवी प्रकाश जोड़े। यह आयाम है कि देखा जा सकता है - रेडियल और भी अक्षीय विस्तार - वृद्धि ओ, जबकि आपूर्ति माइक्रोवेव शक्ति की वृद्धि के साथ प्लाज्मा वृद्धि कीएफ गैस का प्रवाह एक छोटे प्लाज्मा लौ की ओर जाता है। हालांकि, गैस और इलेक्ट्रॉन तापमान की माप, आपूर्ति माइक्रोवेव बिजली और गैस बहती बाहरी मापदंडों के स्वतंत्र टी जी = 3600 कश्मीर और इलेक्ट्रॉन तापमान टी ई = 5800 कश्मीर का अधिकतम तापमान रहे हैं दिखाने के लिए, के रूप में अच्छी तरह से प्लाज्मा मात्रा 19 के रूप में। तापमान ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से प्राप्त किया गया। एक 2 Σ + - परमाणु ऑक्सीजन लाइनों की एक बोल्ट्जमान-भूखंड इलेक्ट्रॉन तापमान के आकलन के लिए आयोजित किया गया है, जबकि मुक्त ओह कट्टरपंथी की -transition γ एक्स 2 Π गैस तापमान के निर्धारण के लिए इस्तेमाल किया गया था। तापमान मापा गया है और पूरा तापमान वितरण सन्दर्भ 23 और 24 में पाया जा सकता है पर एक विस्तृत वर्णन।

प्लाज्मा के खौफ के साये में सतहों का इलाज करने के लिए, प्लाज्मा orifices के विभिन्न प्रकार के साथ आकार का हो सकता है। 7 दर्शाया गया है चित्रा अलग आकार plasmas की तस्वीरें। लेआउट एक लंबे क्वार्ट्ज ट्यूब तक ही सीमित प्लाज्मा की तस्वीरों के लिए इसी तरह की है: बेलनाकार गुंजयमान छवि के नीचे स्थित है; प्लाज्मा द्वारा प्रकाशित अपनी नैदानिक ​​भट्ठा। अलग आकार plasmas के शीर्ष उद्घाटन के ऊपर जलते देखा जा सकता है। चित्रा 7A में फोटो पर सीमित क्वार्ट्ज ट्यूब गुंजयमान यंत्र के बाहर विस्तार नहीं करता है। प्लाज्मा गुंजयमान यंत्र के ऊपर स्वतंत्र रूप से जला कर सकते हैं। चित्रा 7B में दर्शाया के रूप में एक विस्तारित प्लाज्मा ब्रश के रूप में भट्ठा छिद्र के साथ बनाई जा सकती है। एक प्लाज्मा सुई इसके केंद्र में एक छेद के साथ एक छिद्र का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। यह आंकड़ा 7C में दिखाया गया है। बहुत छोटा है और चिकनी खौफ के साये plasmas के एक संकीर्ण भट्ठा या चित्रा 7 दिन और 7E शो में फोटो के रूप में एक सर्कल में व्यवस्थित कुछ छोटे छेद है जो orifices से बनते हैं।

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मैग्नेट्रान चित्रा 1. मापन। (ए) में योजनाबद्ध माइक्रोवेव बिजली उत्पादन का एक मैग्नेट्रान की आवृत्ति निर्भरता एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक के माध्यम से मापा जा सकता है कि कैसे पता चलता है। (बी) में दिखाया गया है बिजली उत्पादन के लिए प्रयोग किया जाता मैग्नेट्रान की आवृत्ति निर्भरता। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा अनुनाद आवृत्ति 2. मापन। एक नेटवर्क विश्लेषक के माध्यम से माप और माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल के अनुनाद आवृत्ति के समायोजन के लिए सेटअप (ए) में दी गई है। (बी) S11 पैरामीटर का एक विशिष्ट माप से पता चलता है। S11 में डुबकीपैरामीटर माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल की गूंज आवृत्ति को दर्शाता है। धातु नोक स्थिति और संख्यात्मक सिमुलेशन के परिणामों पर अनुनाद आवृत्ति की मापा निर्भरता) सी में संक्षेप हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3. प्लाज्मा मशाल सेटअप। वायुमंडलीय माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल की स्थापना के योजनाबद्ध। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4. समाक्षीय और बेलनाकार मोड।बिजली के क्षेत्र शक्ति के वितरण (ए) और (बी) में दिखाया गया है। (बी) बेलनाकार मोड के लिए एक से पता चलता है, जबकि (ए) समाक्षीय मोड के लिए वितरण से पता चलता है। (सी) में आरेख समाक्षीय और प्लाज्मा मशाल में धातु नोक की स्थिति पर बेलनाकार मोड दोनों के अनुनाद आवृत्ति की निर्भरता को दर्शाता है। गुंजयमान 0.05 मीटर की एक व्यास और 0.0482 मीटर की ऊंचाई है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5
प्लाज्मा चित्रा 5. इग्निशन। 1,000 एफपीएस पर और एक किलोवाट का एक माइक्रोवेव शक्ति और 15 की एक गैस प्रवाह पर एक उच्च गति कैमरा द्वारा दर्ज प्लाज्मा के प्रज्वलन के प्रत्येक चरण की छवियाँSLM हवा। ऊपर से (ए) देखें, inoperational प्लाज्मा मशाल के मोर्चे पर नैदानिक ​​भट्ठा के माध्यम से एक कोण पर नीचे नोक पर देख रहे हैं। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में प्लाज्मा (बी) इग्निशन। (ग) - (ई) यह समाक्षीय मोड में जलता है जब तक धातु नोजल की नोक के लिए प्लाज्मा के समापन। (एफ) प्लाज्मा बढ़ जाती है। (जी) - (i) प्लाज्मा दूर आज़ादी बेलनाकार मोड में नोक नोक से ऊपर धातु नोजल और जलने से टूट जाता है। (जे) की वजह से आगे की शक्ति को अधिकतम करने के लिए तीन ठूंठ ट्यूनर का पुनः समायोजन करने के लिए प्लाज्मा बढ़ जाती है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 6
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चित्रा 7
चित्रा 7. विभिन्न orifices। अलग आकार orifices प्लाज्मा का उपयोग करके गठित किया जा सकता है। (ए) सीमित क्वार्ट्ज ट्यूब गुंजयमान यंत्र के बाहर विस्तार नहीं करता है और प्लाज्मा गुंजयमान यंत्र के ऊपर स्वतंत्र रूप से जला कर सकते हैं। (बी) प्लाज्मा एक भट्ठा छिद्र के साथ एक ब्रश में आकार का है। (सी) एक प्लाज्मा सुई एक छेद छिद्र द्वारा बनाई है।(डी) एक बहुत ही आसान प्लाज्मा ब्रश एक चिकनी प्लाज्मा क्षेत्र एक सर्कल में व्यवस्थित कुछ छोटे छेद के साथ एक छिद्र द्वारा बनाई है एक संकीर्ण भट्ठा और (ई) के साथ एक छिद्र का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें यह आंकड़ा।

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Discussion

प्रस्तुत फिल्म में कोई अतिरिक्त igniters के बिना एक वायुमंडलीय दबाव माइक्रोवेव प्लाज्मा की एक इग्निशन, इस माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल अपने समायोजन, प्लाज्मा के प्रज्वलन की प्रक्रिया और इसके स्थिर और सतत संचालन के बुनियादी सिद्धांतों से महसूस किया जा सकता है कि कैसे बताते हैं। शुरूआत में वर्णित है, वहाँ माइक्रोवेव प्लाज्मा मशालों की पहले से ही विभिन्न प्रकार के होते हैं, लेकिन उन में से कोई भी किसी भी अतिरिक्त igniters के रूप में अच्छी तरह के रूप में स्थिर और सतत प्लाज्मा आपरेशन बिना प्लाज्मा की एक इग्निशन प्रदान करते हैं।

एक उच्च विद्युत क्षेत्र के लिए आवश्यक है और इसलिए एक उच्च गुणवत्ता के साथ एक गुंजयमान यंत्र एक सतत और स्थिर प्लाज्मा ऑपरेशन के लिए एक कम गुणवत्ता की जरूरत है, जबकि वायुमंडलीय दबाव में किसी भी अतिरिक्त igniters के बिना प्लाज्मा की एक इग्निशन प्राप्त करने के लिए। यह प्लाज्मा के प्रज्वलन और एक सतत और प्रदान करता है जो एक कम गुणवत्ता बेलनाकार गुंजयमान यंत्र की गारंटी देता है जो एक उच्च गुणवत्ता समाक्षीय गुंजयमान यंत्र के संयोजन से महसूस किया जा सकता हैस्थिर प्लाज्मा आपरेशन।

आपूर्ति माइक्रोवेव की आवृत्ति प्रदान की शक्ति गूंज चेंबर में युग्मित है कि इतनी अच्छी तरह से उच्च गुणवत्ता समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति मैच है। इसलिए मैग्नेट्रान की आवृत्ति निर्भरता अच्छी तरह से ज्ञात हो गया है और समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति समायोज्य हो गया है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गुंजयमान आवृत्ति चल नोक से एक नेटवर्क विश्लेषक के माध्यम से मापा जाता है और समायोजित किया जा सकता है, जबकि मैग्नेट्रान भेजने की आवृत्ति स्पेक्ट्रम विश्लेषक के साथ मापा जा सकता है।

केवल आपूर्ति माइक्रोवेव से प्लाज्मा के प्रज्वलन की गारंटी करने के लिए, यह समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की गूंज आवृत्ति पूरी तरह से मैग्नेट्रान भेजने की आवृत्ति से मेल खाता है कि महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, माइक्रोवेव आगे सत्ता डब्ल्यू अधिकतम द्वारा हासिल की है जो प्लाज्मा मशाल विधानसभा की समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में पूरी तरह से युग्मित किया जाना हैतीन ठूंठ ट्यूनर रबर। इन महत्वपूर्ण कदम सावधानी से आयोजित नहीं कर रहे हैं, तो यह प्लाज्मा प्रज्वलित नहीं होगा या माइक्रोवेव प्रयोगात्मक सेटअप में युग्मित है कि कहीं न कहीं इन भागों में से कुछ नुकसान करने के लिए क्या ले जा सकता है कि संभव है। प्लाज्मा का कोई इग्निशन मनाया जाता है इस प्रकार है, तो इन चरणों को फिर से ध्यान से जाँच की जानी है। इसके अलावा, यह प्लाज्मा ignites लेकिन स्वयं के द्वारा समाक्षीय या बेलनाकार मोड में स्विच नहीं है कि संभव है। इस मामले में प्लाज्मा सामान्यतः गैस प्रवाह और आपूर्ति माइक्रोवेव सत्ता बदलती द्वारा बेलनाकार मोड के लिए सबसे पहले समाक्षीय मोड के लिए और फिर बंद किया जा सकता है।

स्वचालित रूप से आगे maximized सत्ता में अपने आधार को समायोजित कर देता है, जो एक स्वचालित तीन ठूंठ ट्यूनर बजाय मार्गदर्शन एक के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है प्लाज्मा का एक और अधिक स्वचालित प्रज्वलन और ऑपरेशन प्राप्त करने के लिए। इस प्रकार बाद में प्लाज्मा और प्लाज्मा के ऑपरेशन के लिए समायोजन के प्रज्वलन के लिए आधार के समायोजन के लिए स्वचालित रूप से आयोजित कर रहे हैंइस तीन ठूंठ ट्यूनर। किसी भी अतिरिक्त igniters और स्थिर और सतत प्लाज्मा आपरेशन दो गुंजयमान संरचनाओं के प्रस्तुत स्मार्ट संयोजन और एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक द्वारा मैग्नेट्रान की माप की प्रस्तुत तकनीक और एक के माध्यम से माप और गुंजयमान आवृत्ति के समायोजन के बिना प्लाज्मा प्रज्वलन प्राप्त करने के लिए नेटवर्क विश्लेषक महत्वपूर्ण हैं।

प्लाज्मा के प्रज्वलन एक उच्च गति कैमरा के साथ विस्तार से जांच की गई। यह प्लाज्मा, तीव्रता और मात्रा में बढ़ जाती है, दूर धातु नोक से टूट जाता है और आगे बढ़ जाती है और उसके बाद में धातु नोक से ऊपर स्वतंत्र रूप से जलता समाक्षीय मोड में नोक जल की टिप करने के लिए हवाओं, समाक्षीय गुंजयमान यंत्र में ignites पता चला है कि बेलनाकार मोड। बेलनाकार मोड के लिए प्लाज्मा के प्रज्वलन और इसके संक्रमण के बाद प्लाज्मा stably और लगातार संचालित किया जा सकता है। प्लाज्मा के आयाम की आपूर्ति माइक्रोवेव बिजली और गैस के प्रवाह को और बढ़ाने पर निर्भर करता हैएस आपूर्ति माइक्रोवेव शक्ति में वृद्धि हुई है या गैस के प्रवाह में कमी आई है। इसके अलावा, प्लाज्मा orifices का उपयोग करके सुई, ब्रश या चिकनी खौफ के साये plasmas के लिए आकार का हो सकता है।

गैस प्रवाह और प्रस्तुत माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल की माइक्रोवेव शक्ति के बारे में 100 SLM और भी प्लाज्मा की मात्रा को सीमित करता है जो कुछ किलोवाट तक सीमित हैं। क्वार्ट्ज ट्यूब क्षतिग्रस्त नहीं किया जाना चाहिए के बाद से प्लाज्मा के रेडियल व्यास क्वार्ट्ज ट्यूब के भीतरी व्यास तक सीमित है। एक बड़ा प्लाज्मा मात्रा की आवश्यकता है या बड़े गैस बहती इलाज किया जाना है जाता है, तो उदाहरण के लिए, 915 मेगाहर्ट्ज के बजाय 2.45 गीगा एक कम माइक्रोवेव आवृत्ति का उपयोग करके बढ़ाया अप, प्लाज्मा स्रोत हो सकता है। 915 मेगाहर्ट्ज अधिक माइक्रोवेव शक्ति के साथ बड़ा गैस बहती संभाला जा करने की अनुमति है, जो बड़ा प्लाज्मा संस्करणों के लिए अग्रणी उपलब्ध है। हालांकि, उच्च शक्ति प्लाज्मा के प्रज्वलन के दौरान या इसलिए Ano आपरेशन बढ़ जाती है और के दौरान विशेष रूप से धातु नोक की क्षति की, जोखिम, उपयोग किया जाता है जबवहाँ प्रज्वलन तंत्र पर विचार किया जाना है। इसके अलावा, इलेक्ट्रॉन और गैस तापमान जैसे प्लाज्मा मापदंडों, गैस प्रवाह और आपूर्ति माइक्रोवेव बिजली की तरह बाहरी मापदंडों से स्वतंत्र हैं। अलग प्लाज्मा मानकों के साथ एक वायुमंडलीय दबाव प्लाज्मा की जरूरत है इस प्रकार, यदि एक अलग स्रोत का इस्तेमाल किया जाना है या नव विकसित हो गया है आवश्यक जरूरतों को पूरा करती है, जो एक।

प्रस्तुत वायुमंडलीय दबाव माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल किसी भी अतिरिक्त igniters के रूप में अच्छी तरह के रूप में स्थिर और सतत प्लाज्मा आपरेशन बिना प्लाज्मा के प्रज्वलन प्रदान करता है के बाद से, प्लाज्मा स्रोत कई औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। एक स्वत: तीन ठूंठ ट्यूनर प्रयोग किया जाता है, खासकर जब औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए कोई अतिरिक्त igniters के बिना प्लाज्मा के प्रज्वलन, का लाभ, केवल माइक्रोवेव पर बंद हो गया है कि है और इस प्रक्रिया को मज़बूती से और स्वचालित रूप से चलाने के लिए शुरू होता है। एक असंतत ऑपरेशन की जरूरत है इसके अलावा, जहां की प्रक्रिया चल रही हैअंतर्विराम द्वारा पीछा कुछ समय के लिए, प्लाज्मा प्रक्रिया, जल्दी से स्वचालित रूप से विश्वसनीय और पुनः आरंभ और एक अतिरिक्त इग्निशन सिस्टम का कोई उदासीनता वहाँ जा सकता है। खौफ के साये प्लाज्मा के साथ रासायनिक संश्लेषण की तरह वॉल्यूम प्रक्रियाओं के साथ ही सतह उपचार माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल के अनुप्रयोगों के रूप में नामित किया जा सकता है। विशेष रूप से सीओ और हे सीओ 2 की हदबंदी पर बढ़ती सेमीकंडक्टर उद्योग में उपयोग किया जाता है जो perfluorinated यौगिकों, जैसे ग्रीन हाउस गैसों के लिए हानिकारक अपशिष्ट गैसों के सफल गिरावट पर के रूप में अच्छी तरह के रूप में हाइड्रोजन और कार्बन को मीथेन की pyrolysis पर अध्ययन पहले से ही है आयोजित किया गया। इसके अलावा, खौफ के साये plasmas के गोंद और पेंट की और परिशोधन और नसबंदी प्रयोजनों के लिए आसंजन बढ़ाने के लिए सतहों के इलाज के लिए इस्तेमाल किया गया। उदाहरण के लिए, प्लाज्मा स्रोत तथाकथित काग कलंक का कारण बनता है जो trichloroanisole, नीचा करने के लिए काग stoppers के सतह के परिशोधन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। एक अन्य applicसमझना पैकेजिंग सामग्री पर या भोजन पर, जैसे सतहों पर कीटाणुओं की कमी है।

एक उच्च आवृत्ति बिजली की आपूर्ति भेजने की आवृत्ति एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक के माध्यम से मापा जाता है कैसे प्रस्तुत तकनीक और भी अन्य उच्च आवृत्ति प्लाज्मा स्रोतों के लिए लागू किया जा सकता है कि कैसे एक गुंजयमान संरचना के गुंजयमान आवृत्ति एक नेटवर्क विश्लेषक के माध्यम से मापा और निकाला जाता है । एक उदाहरण के रूप में एक λ / 4-गुंजयमान यंत्र पर आधारित है जो एक छोटे से सूक्ष्म माइक्रोवेव प्लाज्मा जेट 25-27 नामित किया जा सकता है।

अन्त में, प्रस्तुत फिल्म आगे की घटनाओं और वायुमंडलीय दबाव और / या माइक्रोवेव प्लाज्मा स्रोतों के सुधार को बढ़ावा मिलेगा।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
2 kW magnetron Muegge  MH2000S 211BA
2 kW power supply Muegge  ML2000D-111TC
insulator - circulator with water load Muegge  MW1003A-210EC
water load Muegge  MW1002E-260EC
three stub tuner Muegge  MW2009A-260ED
orifices homemade
microwave plasma torch homemade
spectrum analyzer Agilent E4402B
network analyzer Anritsu MS4662A
calibration kit Anritsu model 3753
directional coupler homemade
20 dB attenuator Weinschee engineering 20 dB AA57u8
coaxial to rectangular wave guide transition Muegge  MW5002A-260YD
adaptor 7-16 to N connector Telegärtner 7-16/N Adaptor
coaxial cable Rosenberger Hochfrequenztechnik LU7_070_800
high speed camera Photron fastcam SA5
lens Revueflex makro revuenon 1:3.5/28mm
local gas ventilation Industrievertrieb Henning ACD220
UV protection glasses uvex HC-F9178265
microwave leakage tester conrad electronic not available
microwave survey meter Holaday industries inc. 81273

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References

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इंजीनियरिंग अंक 98 वायुमंडलीय दबाव प्लाज्मा माइक्रोवेव प्लाज्मा प्लाज्मा प्रज्वलन गुंजयमान संरचना समाक्षीय गुंजयमान यंत्र बेलनाकार गुंजयमान यंत्र प्लाज्मा मशाल स्थिर प्लाज्मा आपरेशन सतत प्लाज्मा आपरेशन उच्च गति कैमरा
कैसे किसी भी अतिरिक्त igniters के बिना एक वायुमंडलीय दबाव माइक्रोवेव प्लाज्मा मशाल प्रज्वलित
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Leins, M., Gaiser, S., Schulz, A., Walker, M., Schumacher, U., Hirth, T. How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters. J. Vis. Exp. (98), e52816, doi:10.3791/52816 (2015).

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