Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

كيفية اشعال على الضغط الجوي البلازما الشعلة ميكروويف دون أي اشعال إضافية

Published: April 16, 2015 doi: 10.3791/52816

Abstract

ويبين هذا الفيلم كيف يمكن أن تشعل في الغلاف الجوي الشعلة الضغط البلازما بواسطة الطاقة الميكروويف مع أي اشعال إضافية. بعد اشتعال البلازما، عملية مستقرة ومستمرة للبلازما ممكنة والشعلة البلازما يمكن استخدامها في العديد من التطبيقات المختلفة. من جهة، يمكن استخدام الساخن (3،600 درجة حرارة الغاز K) البلازما للعمليات الكيميائية ومن ناحية أخرى الشفق البارد (درجات الحرارة الى ما يقرب RT) يمكن تطبيقها على العمليات السطحية. على سبيل المثال التوليفات الكيميائية هي عمليات حجم مثيرة للاهتمام. هنا الميكروويف الشعلة البلازما يمكن استخدامها لتحلل النفايات الغازية التي تضر والمساهمة في ظاهرة الاحتباس الحراري ولكنها في حاجة، والحفر الغازات في زراعة قطاعات الصناعة مثل فرع أشباه الموصلات. تطبيق آخر هو تفكك CO 2. الطاقة الكهربائية الفائضة من مصادر الطاقة المتجددة يمكن أن تستخدم لفصل CO 2 إلى CO وO 2. وCO يمكن أن يكون أبعد المواليةcessed إلى الغازية أو السائلة الهيدروكربونات أعلى وبالتالي توفير تخزين المواد الكيميائية من الطاقة، والوقود الاصطناعية أو المواد الكيميائية منصة للصناعات الكيماوية. تطبيقات الشفق الشعلة البلازما هي السطوح لزيادة التصاق ورنيش، والغراء أو الطلاء، والتعقيم أو التطهير من نوع مختلف من السطوح. والفيلم شرح كيفية إشعال البلازما فقط من قبل السلطة الميكروويف دون أي اشعال إضافية، على سبيل المثال، والشرر الكهربائية. ويستند الشعلة البلازما الميكروويف على مزيج من اثنين من مرنانات - واحد متحد المحور الذي يوفر اشتعال البلازما واحد أسطواني الذي يضمن عملية مستمرة ومستقرة للبلازما بعد اشتعال. يمكن تشغيل البلازما في أنبوب الميكروويف طويل شفاف لعمليات حجم أو شكل من فتحات لأغراض المعالجة السطحية.

Introduction

الضغط الجوي الميكروويف المشاعل البلازما توفر مجموعة متنوعة من التطبيقات المختلفة. من جهة أنها يمكن أن تستخدم لعمليات حجم الكيميائية ومن ناحية أخرى يمكن تطبيقها البلازما الخاصة بهم الشفق لعلاج السطوح. كما عمليات المعالجة السطحية العلاج لزيادة التصاق الغراء، والطلاء أو ورنيش أو تطهير أو تعقيم الأسطح يمكن تسمية. البلازما الساخنة ورد الفعل في حد ذاته يمكن أن تستخدم لعمليات حجم مثل التحلل من الغازات العادمة 1-7. هذه الغازات النفايات الضارة، وتساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري وبالكاد يمكن المتدهورة تقليديا. ومع ذلك، هناك حاجة إليها في زراعة القطاعات الصناعية مثل فرع أشباه الموصلات. تطبيقات أخرى هي التركيب الكيميائي مثل التفكك من CO 2 إلى CO وO 2 أو CH 4 إلى الكربون والهيدروجين 8،9. الطاقة الكهربائية الفائضة من مصادر الطاقة المتجددة يمكن أن تستخدم لفصل CO 2. وCO يمكن معالجتها أيضا على الهيدروكربونات العليا والتي يمكن استخدامها كوقود للنقل الاصطناعية، والمواد الكيميائية منصة للصناعات الكيماوية أو تخزين المواد الكيميائية.

هناك بعض المشاعل البلازما الميكروويف ولكن معظمهم لديهم عيوب: لديهم سوى كميات البلازما صغيرة جدا، تحتاج اشعال إضافية، تحتاج إلى التبريد للمفاعل البلازما أو لا يمكن إلا أن تعمل في وضع نابض 10-18. الشعلة البلازما الميكروويف التي قدمت في هذا الفيلم تقدم على إشعال البلازما فقط مع السلطة الميكروويف المقدمة لا تحتوي على اشعال إضافية فضلا عن عملية مستقرة ومستمرة دون أي التبريد للمفاعل البلازما لمجموعة واسعة من المعلمات العملية، ويمكن استخدامها لجميع التطبيقات المذكورة أعلاه. ويستند الشعلة البلازما الميكروويف على مزيج من اثنين من مرنانات: محوري واحد واحد أسطواني. مرنان أسطواني لديه نوعية منخفضة وغير أبرتإد في المعروف E 010 -mode وفقا لأعلى الحقل الكهربائي في وسطها. يقع مرنان المحورية تحت مرنان أسطواني، ويتكون من فوهة معدنية منقولة في توليفة مع امدادات الغاز عرضية. جودة عالية من مرنان المحورية يسلك منحنى الرنين ضيق جدا ولكن عميق. نظرا للجودة العالية للمرنان المحورية يمكن التوصل إلى حقل كهربائي عال وهو مطلوب للاشتعال من البلازما. ومع ذلك، يرتبط على الجودة العالية للمرنان متحد المحور مع منحنى الرنين ضيق جدا، وبالتالي تردد صدى له لمطابقة تماما تواتر الميكروويف الموردة. منذ التحولات تردد الرنين بعد اشتعال البلازما بسبب السماحية للبلازما، ويمكن الميكروويف لم يعد تخترق مرنان المحورية. للتشغيل المستمر للبلازما هناك حاجة للمرنان أسطواني مع جودة منخفضة ومنحنى صدى واسع النطاق.

إمدادات إضافية الغاز المحوري عبر فوهة المعدنية للمرنان متحد المحور هو ممكن. وأشعلت البلازما وتقتصر في أنبوب الميكروويف شفافة، على سبيل المثال أنبوب الكوارتز. والسماحية من أنبوب الكوارتز يؤثر أيضا على تردد الرنين. منذ الكوارتز لديها السماحية لل> 1، وحجم مرنان أسطواني هو الموسع تقريبا الأمر الذي يؤدي إلى تردد صدى أقل. هذه الظاهرة لابد من أخذها في الاعتبار عند تصميم وأبعاد مرنان أسطواني. مناقشة مفصلة حول كيفية تأثر تردد صدى بواسطة أنبوب الكوارتز إدراج يمكن العثور عليها في المرجع 23. إذا تم استخدام أنبوب الكوارتز طويلة وممتدة، وهذا يمكن أيضا بمثابة دائرة رد الفعل للعمليات وحدة التخزين. ومع ذلك، من أجل المعالجات السطحية البلازما يمكن أيضا أن تكون على شكل مختلف من قبل نوع مختلف من فتحات. يتم توفير الميكروويف من خلال الدليل الموجي مستطيلة من المغناطيسية. لتجنب الضوضاء إزعاج استخدام المغناطيسية تموج منخفض هو موصىانتهى. المغنطرون الذي يستخدم في الفيلم هو واحد تموج منخفض.

لاشتعال البلازما يتم استخدام مرنان المحورية ذات جودة عالية في حين يتم توفير عملية مستقرة ومستمرة من قبل مرنان أسطواني. لتحقيق اشتعال البلازما من خلال نوعية مرنان المحورية عالية تردد صدى هذا مرنان أن المباراة تماما وتيرة الميكروويف التي تقدمها المغناطيسية المستخدمة. حيث أن جميع المغناطيسي لا تنبعث تردد الموجات الدقيقة الخاصة بهم في بالضبط تردد الاسمي ومنذ تردد يعتمد على انتاج الطاقة، والمغناطيسية لابد من قياس مع محلل الطيف. تردد صدى مرنان المحورية يمكن تعديلها عن طريق تحريك فوهة المعدني صعودا وهبوطا. ويمكن قياس هذا التردد الرنين وتعديلها وبالتالي أيضا إلى التردد ارسال المغنطرون استخدامها مع محلل شبكة. للوصول إلى المجال الكهربائي العالي في غيض من فوهة، اللازمة لاشتعالمن البلازما، وهناك حاجة إلى موالف ثلاثة كعب بالإضافة. هذا موالف كعب ثلاثة هو مكون الميكروويف شائعة الاستخدام. هي التي شنت موالف ثلاثة كعب بين الشعلة البلازما الميكروويف والمغناطيسية. بعد يتم ضبط تردد صدى مرنان المحورية، يتم تكبير قوة إلى الأمام وقوة ينعكس التقليل من خلال تعديل تكرارا على بذرة من موالف ثلاثة كعب.

بعد تعديل تردد صدى مرنان المحورية وكذلك بعد أن تكبير القوى إلى الأمام عن طريق موالف ثلاثة كعب، البلازما الشعلة البلازما الميكروويف يمكن أشعلت عند توصيل الشعلة البلازما الميكروويف إلى المغناطيسية. لاشتعال البلازما قوة الميكروويف الحد الأدنى من حوالي 0،3-1 كيلو واط كافية. يشعل البلازما في مرنان المحورية. بعد اشتعال البلازما يتم إزاحة تردد صدى مرنان المحورية بسبب السماحية عازلة من البلازما والميكروويف لا يمكن ليعد تخترق مرنان المحورية. وهكذا، فإن مفاتيح البلازما من وضع محوري في وضع لها أسطواني أكثر اتساعا بكثير حرق يقف بحرية-فوق فوهة المعدنية في وسط مرنان أسطواني. منذ نوعية وضع أسطواني منخفضة جدا والمعارض منحنى صدى واسع وبالتالي، يمكن الميكروويف لا تزال تخترق مرنان أسطواني على الرغم من التحول من تردد الرنين بسبب السماحية عازلة للبلازما. وهكذا، يتم توفير عملية مستمرة ومستقرة للبلازما في وضع أسطواني من قبل شعلة البلازما الميكروويف. ومع ذلك، من أجل التوصل إلى الاستيعاب الكامل للطاقة الميكروويف الموردة، وبذرة من موالف كعب الثلاث إلى إعادة تعديل. وإلا فإن السلطة الميكروويف المقدمة لا يمتص تماما من البلازما ولكن ينعكس بعض نسبة الميكروويف المقدمة واستيعابها من قبل حمولة المياه.

لفحص الاشتعال من البلازما في محوريوضع وبعد ذلك ه تمر بمرحلة انتقالية في وضع أسطواني الموسعة، لوحظ الاشتعال البلازما بواسطة كاميرا عالية السرعة.

الفيلم عرض وإظهار كيف يتم قياس الاعتماد تردد المغناطيسية، يتم ضبط تردد صدى مرنان متحد المحور، كيف يتم تكبير قوة إلى الأمام وكيف أشعل البلازما من قبل السلطة الميكروويف الموردة. ويظهر تسجيل كاميرا عالية السرعة أيضا.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. قياس ومفرغ

ملاحظة: وصفت والتخطيطي من الإعداد التجريبية لقياس المغناطيسية في الشكل 1A.

  1. ربط المغناطيسية لعازل يتكون من شكل دائري وحمولة الماء مع 10 مسامير.
  2. ربط عازل للمقرنة الاتجاه مع 10 مسامير.
  3. ربط مقرنة اتجاهي لحمولة المياه الثاني مع 10 مسامير.
  4. توريد جميع الأحمال الماء بالماء.
  5. معايرة محلل الطيف مع وظيفة المعايرة وفقا لبروتوكول الشركة الصانعة.
  6. توصيل 20 ديسيبل المخفف للمحلل الطيف عن طريق توصيل 20 ديسيبل المخفف للمحلل الطيف.
    ملاحظة: يستخدم 20 ديسيبل المخفف لحماية محلل الطيف من القوى مرتفعة جدا أعلى من 1 W.
  7. ربط 20 ديسيبل المخفف مجهزة محلل الطيف إلى نهاية الكابلات المحورية مجهزة موصل BNC عن طريق توصيل التعاونكابل محوري في 20 ديسيبل المخفف.
  8. ربط نهاية الكابلات المحورية مجهزة موصل N إلى مقرنة الاتجاه عن طريق توصيل كابل متحد المحور إلى كابل الاتجاه.
  9. يتم عرض التبديل على المغناطيسية عبر التيار الكهربائي وطيف الموجات الدقيقة المنبعثة على محلل الطيف.
  10. إذا لزم الأمر، وضبط عرض الإحداثي السيني، تنسيق وحلها وفقا لدليل للمحلل الطيف.
  11. لقياس وتيرة الميكروويف الانتاج في الاعتماد على قوة الميكروويف، وزيادة قوة الميكروويف من 10٪ إلى أقصى حد من انتاج الطاقة في 5٪ إلى 10٪ خطوات ولكل خطوة تحديد وتيرة السعة القصوى من الطيف عرض من قبل محلل الطيف.
    ملاحظة: عادة، والطيف الترددي من المغناطيسية أقل من 10٪ من انتاج الطاقة القصوى لها واسع جدا، يسلك العديد من قمم مختلفة، وبالتالي ليست صالحة للاستعمال.

2. تعديلتردد الرنين

ملاحظة: وصفت والتخطيطي من الإعداد التجريبية لقياس وضبط تردد صدى في الشكل 2A.

  1. معايرة محلل شبكة مع عدة المعايرة لتشغيل S11 (وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة).
  2. توصيل الكابلات المحورية عبر N-موصل إلى الجزء المحوري من محوري-لمستطيلة الموجة دليل الانتقال عن طريق توصيل كابل متحد المحور إلى موجة دليل-التحول المحورية ل.
  3. ربط جزء مستطيل من محوري-لمستطيلة الموجة دليل التحول إلى موالف ثلاثة كعب مع 10 مسامير.
  4. توصيل موالف ثلاثة كعب للجمعية الشعلة البلازما الميكروويف مع 10 مسامير.
  5. في الشبكة القائمة محلل التحول إلى عملية S11.
  6. في القائمة محلل شبكة التبديل إلى وضع VSWR أو إلى وضع تسجيل.
  7. تكرارا ضبط تردد صدى للجمعية الشعلة البلازما الميكروويف إلى freque المقاسNCY من المغناطيسية في انتاج الطاقة من 25٪ - 60٪ من انتاج الطاقة القصوى عن طريق تحريك فوهة صعودا وهبوطا. ونظرا لتردد الرنين للجمعية الشعلة البلازما الميكروويف من تراجع للقياس المعلمة S11 كما هو مبين في الشكل 2B. ضبط هذا الانخفاض عن طريق تحريك فوهة صعودا وهبوطا إلى التردد الموصى بها.
  8. عندما يتم ضبط تردد الرنين، وقفل موقف فوهة مع الجوز قفل.
  9. زيادة قوة الميكروويف إلى الأمام تكرارا عن طريق ضبط بذرة ثلاثة من موالف ثلاثة كعب عن طريق تحريك بذرة صعودا وهبوطا. وتعطى قوة الميكروويف استيعابها من قبل التجمع الشعلة البلازما الميكروويف التي كتبها عمق تراجع المعلمة S11. وهكذا، وتعظيم هذا الانخفاض عن طريق ضبط بذرة من موالف ثلاثة كعب. عادة، فإنه يكفي أن تستخدم اثنين من بذرة الثلاثة.

3. الإشعال من البلازما

  1. ارتداء النظارات الحماية للأشعة فوق البنفسجية منذ البلازما تنبعث راضية UVنشوئها. تشغيل الشعلة البلازما تحت التهوية الغاز المحلية منذ تنتج البلازما أكاسيد نيتريد.
  2. ربط التجمع الشعلة البلازما الميكروويف مع مرنان المحورية المعدل (مقفل فوهة) والمعدل موالف ثلاثة كعب إلى المغناطيسية مجهزة عازل يتكون من شكل دائري متصل حمولة المياه.
  3. قم بتوصيل امدادات الغاز الى الشعلة البلازما الميكروويف.
  4. بدوره على امدادات الغاز الى 5 إلى 20 حركة تحرير السودان.
  5. منذ أشعة الميكروويف في جرعات أعلى مضر خصوصا للعيون، والتحقق من عدم وجود أي تسرب الميكروويف.
    1. للقيام بذلك، قم بتشغيل فرن الميكروويف بكل قوة منخفضة جدا من 10٪ إلى 12٪ وتحقق كافة الاتصالات الميكروويف مع متر الميكروويف لمدة التسرب.
    2. إذا كان هناك أي تسرب إزالتها تماما قبل زيادة قوة الميكروويف أو تشغيل الشعلة البلازما الميكروويف.
  6. إذا كان هناك أي تسرب تشغيل الميكروويف بدءا من القوى منخفضة بنسبة 10٪ وزيادة التصنيع العسكريالسلطة rowave ببطء داخل 10-60 ثانية حتى يشعل البلازما في أنبوب الكوارتز للشعلة البلازما الميكروويف.
  7. مراقبة بعناية إذا وحيث البلازما يشعل لكن كن حذرا مع أفران ميكروويف ربما يشع. ويفضل استخدام المرآة لمراقبة الاشتعال البلازما.
  8. إذا لم يشعل البلازما، وفصل التيار الكهربائي الميكروويف والتحقق بعناية إذا يقترن قوة الميكروويف بشكل صحيح في مرنان المحورية وليس مضللة إلى المكونات الأخرى تسخين عنها أو حتى إلحاق الأذى بهم. معرفة ما اذا كان يتم الحصول على تسخين بعض مكونات يصل.
    1. إذا كان يحصل يسخن أي مكون يصل - أي قوة الميكروويف مضللة - نقل ​​كافة بذرة من موالف ثلاثة كعب من الدليل الموجي وتعديلها لتحقيق أقصى قدر من اقتران الميكروويف في التجمع الشعلة البلازما كما هو موضح في الخطوة 2.9. ثم البدء من جديد مع خطوة 3.1.
    2. ضبط تردد صدى مرنان المحورية للشعلة البلازما إلى التردد ارسال ماجnetron في ما يكفي من ارتفاع انتاج الطاقة الميكروويف من 25٪ إلى 60٪ من انتاج الطاقة القصوى مع محلل شبكة كما هو موضح في الخطوة 2. لتحسين الاشتعال، وضبط تردد صدى مرنان متحد المحور كما هو موضح في الخطوة 2 إلى أعلى انتاج الطاقة. ثم البدء من جديد مع خطوة 3.1.
  9. إذا يشعل البلازما في مكان ما في الشعلة البلازما وعدم التبديل تلقائيا إلى وضع محوري أو أسطواني، تختلف توفير الطاقة الميكروويف والغاز تدفق حتى يحترق في وضع أسطواني.
  10. عندما تحرق البلازما في وضع أسطواني، وضبط تكرارا على بذرة من موالف ثلاثة كعب عن طريق نقلها صعودا وهبوطا حتى يتسنى لجميع من قوة الميكروويف زودت يتم امتصاصه من قبل البلازما ويصبح قوة الميكروويف ينعكس الصفر.
    ملاحظة: في حالة توصيل الصمام الثنائي الميكروويف لحمل المياه والمدخلات المقابلة من وحدة التحكم، يتم عرض قوة الميكروويف ينعكس في وحدة السيطرة على إمدادات الطاقة الميكروويف.كيفية القيام بذلك الموضح في دليل من امدادات الطاقة الميكروويف.
  11. عندما تستخدم القوى الميكروويف أعلى من 1.5 كيلو واط أو أكثر وتدفقات الغاز منخفضة أقل من 15 حركة تحرير السودان، والتحقق بعناية أن البلازما لا تلمس جدران أنبوب الكوارتز. أنبوب الكوارتز لا يجب أن توهج في أي مكان.
  12. إذا كان أنبوب الكوارتز يضيء الحمراء، وانخفاض قوة الميكروويف أو زيادة تدفق الغاز حتى تختفي تماما.
  13. منذ أفران ميكروويف يمكن أن يشع من البلازما بسبب التوصيل من البلازما، وتحقق مع متر الميكروويف أن قوة الميكروويف المشعة هي دون عتبة.
  14. إذا كانت السلطة الميكروويف المشعة فوق العتبة، درع البلازما مع شبكة معدنية حيث حجم شبكة أصغر بكثير من نصف طول الموجة المستخدمة الميكروويف.

4. عالية السرعة فيلم كاميرا للاشتعال البلازما

ملاحظة: منذ اشتعال البلازما وانتقالها إلى وضع أسطواني هو في حدودبعض مئات من ميلي ثانية، يمكن أن يكون أفضل التحقيق هذه العملية عن طريق كاميرا عالية السرعة. ومع ذلك، فإنه ليس من الضروري مراقبة عملية الاشتعال عن طريق كاميرا عالية السرعة في كل مرة يتم أشعلت البلازما.

  1. وضع عدسة الكاميرا عالية السرعة أمام الشعلة البلازما الميكروويف النظر من خلال فتحة التشخيص في الجزء الأمامي من الشعلة البلازما.
  2. ضبط حتى الكاميرا مشيرا إلى مرنان المحورية في غيض من فوهة المعدنية.
  3. تركز الكاميرا على غيض من فوهة المعدنية.
  4. بدء التسجيل مع 1،000 إطارا في الثانية (لقطة في الثانية) من كاميرا عالية السرعة.
  5. إشعال البلازما كما هو موضح في القسم 3.

5. عملية البلازما مستقرة ومستمرة

ملاحظة: عندما تم أشعلت البلازما في وضع أسطواني وتم تعديل موالف ثلاثة كعب لتحقيق أقصى قدر من امتصاص قوة الميكروويف من البلازما مستقر وcontinعملية uous الشعلة البلازما هو ممكن.

  1. ضبط البعد - شعاعي ومحوري تمديد - من البلازما إلى البعد المطلوب من خلال تغيير قوة الميكروويف الموردة بين 10٪ و انتاج الطاقة القصوى وتدفق الغاز ما بين 10 و 70 حركة تحرير السودان. الحفاظ على البعد شعاعي تقتصر على قطر أنبوب الكوارتز. البلازما يجب أن لا تلمس جدار أنبوب الكوارتز وهو ما يعني أن أنبوب الكوارتز يجب ألا توهج.
  2. لتشكيل البلازما لأشكال مختلفة، استخدام أنبوب الكوارتز القصير التي تحصر فقط البلازما داخل مرنان أسطواني ووضع فوهة واحدة على رأس الجمعية شعلة البلازما.
  3. إذا لزم الأمر، وربط فتحات مع بعض البراغي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

لتوفير الاشتعال البلازما دون أي اشعال إضافية وكذلك عملية البلازما مستقرة ومستمرة والجمع بين ومتحد المحور مرنان جودة عالية مع تردد صدى قابل للتعديل مع انخفاض جودة أسطواني مرنان لشعلة البلازما الميكروويف. ويرد التخطيطي من هذه الشعلة البلازما في الشكل (3)، مشيرا الى ان البلازما في أنبوب الميكروويف شفافة، وهنا أنبوب الكوارتز. هذا الأنبوب يمكن أن تكون بمثابة غرفة رد فعل لعمليات حجم البلازما أو فرشاة البلازما لالمعالجات السطحية يمكن تشكيلها من قبل الفوهة. ويسترشد قوة الميكروويف من خلال الدليل الموجي مستطيلة من المغناطيسية للشعلة البلازما الميكروويف. يمكن توفيره أنواع مختلفة من الغازات إما عن طريق امدادات الغاز عرضية أو محوريا من خلال فوهة معدنية من مرنان المحورية. تم تجهيز الشعلة البلازما الميكروويف مع فتحة أمامية، بحيث البلازما داخل الشعلة واشتعال يمكن التحقيق في التفاصيل.

المحتوى "> لضمان وجود اشتعال البلازما فقط من قبل السلطة الميكروويف زودت حقل كهربائي عال من الحاجة حوالي 3 إلى 6 MV / م. للحصول على فهم أفضل للتوزيع مجال كهربائي، والمحاكاة لتوزيع الحقل الكهربائي وكذلك كما تحليل Eigenmode مع برنامج محاكاة متاحة تجاريا COMSOL Multiphysics أجريت. النمذجة والمحاكاة التوزيعات الحقل الكهربائية من الضغط الجوي المشاعل البلازما الميكروويف قدمت بالفعل رؤى مفصلة وأدى إلى مزيد من التطورات والتحسينات فيما يتعلق على سبيل المثال الاشتعال أو عملية سلوكهم 19- 22.

توزيع الحقل الكهربائي للوضع متحد المحور وكذلك من أسطواني المشترك وصفت E 010 الوضع في 4A الشكل و4B، على التوالي. يتم عرض الحقل الكهربائي في وحدات التعسفي، منذ الحقل الكهربائي في مرنان المحورية هي كثيرة تيموفاق أعلى مقارنة مع الحقل الكهربائي في مرنان أسطواني. ويمكن أن نرى أن حقل كهربائي عالي في طرف فوهة يتم التوصل مع مرنان المحورية وأعلى الحقل الكهربائي للمرنان أسطواني في وسط مرنان أسطواني. تردد صدى مرنان محوري يمكن أن تختلف من موقف من فوهة المعدنية. وتظهر نتائج المحاكاة للترددات الرنين لشغل وظائف مختلفة لفوهة شعلة البلازما الميكروويف مع مرنان أسطواني مع دائرة نصف قطرها 0.05 م وارتفاعه 0.048 متر في الرسم البياني في الشكل 4C. ويمكن ملاحظة أن تردد صدى من وضع أسطواني لا يتأثر موقف فوهة المعدنية. ومع ذلك، فإن تردد صدى من وضع محوري يعتمد على موقف فوهة والنقصان عندما يتم نقل فوهة المعدني صعودا إلى مرنان أسطواني.

للوصول إلى فاي الكهربائية العالية المطلوبةالميدان في مرنان المحورية هذا مرنان صدى تردد قابل للتعديل متحد المحور المعارض ذات جودة عالية ومنحنى الرنين حاد وضيق. ومع ذلك، يتطلب منحنى الرنين حاد وضيق تردد صدى مرنان المحورية مباريات تماما وتيرة الميكروويف الموردة. منذ عادة المغناطيسي لا تنبعث الميكروويف في وتيرتها الاسمي ومنذ تواتر الميكروويف يعتمد على انتاج الطاقة من الميكروويف، والاعتماد تردد المغناطيسية لابد من قياس عن طريق مقرنة اتجاهي ومحلل الطيف. يتم إعطاء التجريبية مجموعة المتابعة لقياس الاعتماد تردد من المغناطيسية مع محلل الطيف تخطيطي في الشكل 1A. يظهر الاعتماد تردد قياس للالمغناطيسية المستخدمة في الرسم البياني في الشكل 1B. تم تعيين التردد المركزي إلى 2.45 غيغاهرتز وكان عرض النطاق الترددي الفيديو 200 ميغاهيرتز. ويمكن ملاحظة أنه في قوة 200 واط (10٪ منسلطة الطاقة الانتاجية القصوى من المغناطيسية) تردد الموجات الدقيقة هي في 2.44638 غيغاهرتز ويزيد عند زيادة قوة الميكروويف. في انتاج الطاقة القصوى من 2 كيلو واط وتيرة الميكروويف تصل إلى قيمة 2.45213 غيغاهرتز.

ويمكن قياس تردد صدى للشعلة البلازما الميكروويف مع محلل شبكة ومنذ فوهة المنقولة تردد صدى مرنان المحورية يمكن تعديلها. للقيام بذلك، الميكروويف التجمع الشعلة البلازما أن تكون متصلا محلل شبكة عن طريق مستطيلة إلى متحد المحور الانتقال الدليل الموجي كما هو مبين في التخطيطي في الشكل 2A. عن طريق قياس المعلمة S11 للجمعية الشعلة البلازما الميكروويف يمكن تحديد تردد الرنين. تمثل المعلمة S11 نسبة مدخلات الطاقة إلى قوة ينعكس في اعتماد التردد. عندما يتم التوصل إلى صدى، يحدد مجال كهربائي في هيكل مرنان مما يؤدي إلى انخفاض reflecteالسلطة الميكروويف د. ومع ذلك، فإن قوة المجال داخل تجويف هي ذات الصلة مباشرة إلى اتساع موجة ثابتة من الميكروويف التي يقدمها محلل شبكة. يظهر تراجع في الطيف S11 والتي تتطابق مع تردد الرنين. ويصور مقياس نموذجي للمعلمة S11 في الشكل 2B. هنا يلاحظ صدى على تردد 2.846 جيجاهرتز. عن طريق تحريك فوهة المعدني صعودا وهبوطا، وتردد صدى مرنان محوري يمكن أن تختلف كما أظهرت المحاكاة هو مبين في الشكل 4C. هذا الاعتماد من تردد صدى للمرنان المحورية على الموقف فوهة معدني يمكن قياسها عن طريق المعلمة S11. يتم عرض وقياس تردد صدى في اعتماد موقف فوهة ونتائج المحاكاة التعلق في الرسم البياني في الشكل 2C. ويوضح هذا الرسم البياني أن هناك اتفاق جيد بين نتائج المحاكاة والقيم المقاسة من الدقةتردد onance. التحول صغير جدا من المنحنيين يمكن تفسير الانحرافات صغيرة جدا من هندسة أو البعد من فوهة المصنعة مقارنة لتلك المستخدمة لعمليات المحاكاة. لضبط تردد صدى مرنان المحورية لتردد الموجات الدقيقة الموردة، فوهة معدني لابد من تحرك تكرارا صعودا ونزولا حتى يقع تراجع في المعلمة S11 على التردد الميكروويف قياس. ثم فوهة المعدنية يجب أن يكون مؤمنا وقوة إلى الأمام يمكن تعظيم عن طريق تعديل تكرارا على بذرة من موالف ثلاثة كعب بحيث المعلمة تراجع S11 يصل أقصى عمق لها. يتم تأسيس الجودة العالية للمرنان وتعظيم إلى الأمام الرصاص القدرة على انعكاسات الميكروويف أقل وحقل كهربائي عالي في مرنان وهذا هو السبب في تراجع عميق في نتائج المعلمة S11.

بعد هي التي شنت الجمعية شعلة البلازما الميكروويف لالمغنطرون وتوريد الغاز متصل، بلازماشعلة يمكن أشعلت وتشغلها. اشتعال البلازما يمكن التحقيق أفضل من خلال مراقبة الاشتعال مع كاميرا عالية السرعة. تم تسجيل اشتعال البلازما في 1،000 إطارا في الثانية. وقد أجريت الاشتعال البلازما التي قدمت في قوة الميكروويف من 1 كيلو واط وتدفق الغاز المورد من الهواء 15 حركة تحرير السودان. وتتلخص الصور من كل مرحلة من مراحل الاشتعال في الشكل 5. الصورة في الشكل 5A تبين وجهة نظر من فوق، وغمط على فوهة في زاوية من خلال الشق التشخيص في الجزء الأمامي من الشعلة البلازما منقطعة عن مباشرة أعمالها. الجزء السفلي من مرنان أسطواني هو في الجبهة. في منتصف الطائرة تستطيع أن ترى في بداية مرنان المحورية. ويمكن أيضا أن ينظر إلى غيض من فوهة. يقع أسفل مرنان أسطواني في الخلفية مرة أخرى. منذ يتم التركيز على طرف فوهة، والجزء السفلي من مرنان أسطواني غير واضحة إلى حد ما. وغيرها من الصور تبين مراحل الاشتعال البلازما. عندما يتم تشغيل الطاقة الميكروويفإد على في تي = 0 ميللي ثانية، يشعل البلازما في مكان ما في مرنان متحد المحور كما يمكن أن يرى في الشكل 5B. ثم، خلال 64 ميللي ثانية، والرياح البلازما تصل فوهة معدنية لطرفها ومن ثم يحرق مباشرة في طرف فوهة في وضع محوري باعتباره الشكل 5C إلى 5E المعرض. كثافة البلازما تنمو لميللي ثانية 692 التالية كما هو مبين في الشكل 5F. ثم، وذلك بسبب التحول من تردد صدى الناجمة عن حرق البلازما في مرنان المحورية في وقت لاحق 1 ميللي ثانية، يبدأ البلازما لكسر بعيدا عن غيض فوهة كما هو مبين في الشكل 5G و5H. يتم الوصول إلى قطيعة تامة بعيدا من البلازما من طرف فوهة بعد 58 ميللي ثانية كما هو مبين في الشكل 5I. البلازما تحترق الآن بحرية فوق فوهة المعدنية في وضع أسطواني. أثناء الثاني الماضي، وعدلت موالف ثلاثة كعب لتحقيق أقصى قدر من قوة الميكروويف إلى الأمام. وهذا يؤدي إلى المؤتمر الوطني العراقيrease من البلازما كصورة في الشكل 5J يظهر. ومع ذلك، فإن البلازما لا تزال مشتعلة بحرية فوق رأس فوهة مع أي اتصال به. بسبب تدني نوعية مرنان أسطواني البلازما يمكن تشغيلها بشكل مستمر وثابت في هذا الوضع مرنان أسطواني.

البعد من البلازما يعتمد على قوة الميكروويف الموردة وتدفق الغاز. وتعرض صور من البلازما للقوى الميكروويف من 1 و 2 كيلو واط والغاز تدفقات 10 و 30 و 70 حركة تحرير السودان في الشكل (6). ويقع مرنان مع فتحة التشخيص لها في الجبهة في الجزء السفلي من الصور. يقتصر البلازما في أنبوب الكوارتز داخل وفوق مرنان أسطواني. الأزواج ضوء الأشعة فوق البنفسجية في أنبوب الكوارتز وهذا هو السبب في أنبوب الكوارتز يسلك متوهجة مزرق. ويمكن ملاحظة أن الأبعاد - شعاعي وكذلك تمديد المحوري - من الزيادة البلازما مع زيادة في قوة الميكروويف الموردة في حين أن زيادة سو يؤدي تدفق الغاز للهب البلازما أصغر. ومع ذلك، والقياسات لدرجة حرارة الغاز والإلكترون تظهر أقصى درجات الحرارة من T ز = 3،600 K ودرجة الحرارة الإلكترون T ه = 5،800 K ومستقلة من المعلمات الخارجية، زودت التدفقات قوة الميكروويف والغاز، وكذلك من حجم البلازما 19. تم الحصول على درجات الحرارة عن طريق التحليل الطيفي الانبعاث الضوئي. وA 2 Σ + - X 2 Π γ -transition من الحر OH راديكالية كان يستخدم لتحديد درجة حرارة الغاز في حين أجريت بولتزمان مؤامرة من خطوط الأوكسجين الذرية لتقدير درجة حرارة الإلكترون. وصفا مفصلا عن كيفية قياس درجات الحرارة وتوزيعات درجة الحرارة كاملة يمكن العثور عليها في المراجع 23 و 24.

لعلاج السطوح في الشفق من البلازما، ويمكن أن تتشكل البلازما مع أنواع مختلفة من فتحات الشكل 7 يصور صور من البلازما على شكل مختلف. تخطيط مشابه لصور من البلازما تقتصر على أنبوب الكوارتز طويلة: مرنان أسطواني في الجزء السفلي من الصورة. شق له التشخيص تنيره البلازما. مختلف البلازما شكل يمكن أن ينظر إلى حرق فوق أعلى الافتتاح. على الصورة في الشكل 7A أنبوب الكوارتز حصر لا تمتد خارج مرنان. البلازما يمكن أن يحرق بحرية فوق مرنان. يمكن أن تتكون فرشاة البلازما موسعة مع فتحة الشق كما هو مبين في الشكل 7B. ويمكن تحقيق إبرة البلازما باستخدام فتحة مع وجود ثقب في وسطها. ويظهر هذا في الشكل 7C. جدا تتشكل البلازما الشفق صغيرة وناعمة عن طريق فتحات التي لها فتحة ضيقة أو بعض الثقوب الصغيرة على شكل دائرة كما في الصور في الشكل 7D وتظهر 7E.

2816fig1.jpg "/>
الشكل 1. قياس المغنطرون. التخطيطي في (A) يبين كيف يمكن قياس الاعتماد تردد من المغناطيسية من الناتج الميكروويف السلطة عن طريق محلل الطيف. الاعتماد تردد المغناطيسية المستخدمة من هو مبين في (ب) انتاج الطاقة. الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
وتعطى الشكل 2. قياس تردد الرنين. الإعداد للقياس وضبط تردد صدى الميكروويف الشعلة البلازما عن طريق محلل شبكة في (A). (B) يظهر قياس نموذجي للمعلمة S11. تراجع في S11تعكس المعلمة تردد صدى للشعلة البلازما الميكروويف. وتتلخص الاعتماد يقاس من تردد صدى على الموقف فوهة المعدنية ونتائج المحاكاة العددية في ج). من فضلك انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. البلازما الشعلة الإعداد. تخطيطي من الإعداد من الغلاف الجوي الشعلة البلازما الميكروويف. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4. محوري ووضع أسطواني.ويصور توزيع قوة الحقل الكهربائي في (A) و (B). (A) يبين توزيع لوضع محوري في حين (B) معارض واحد لوضع أسطواني. الرسم البياني في (C) ويظهر من اعتماد تردد صدى كل من محوري ووضع أسطواني على موقف فوهة المعدنية في الشعلة البلازما. مرنان التي يبلغ قطرها 0.05 متر وارتفاعه من 0.0482 م. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الشكل 5. الإشعال من البلازما. صور من كل مرحلة من مراحل اشتعال البلازما التي سجلتها كاميرا عالية السرعة في 1،000 إطارا في الثانية وعلى قوة الميكروويف من 1 كيلو واط وتدفق الغاز من 15حركة تحرير السودان الهواء. (A) المنظر من فوق، وغمط على فوهة في زاوية من خلال الشق التشخيص في الجزء الأمامي من الشعلة البلازما منقطعة عن مباشرة أعمالها. (B) الإشعال من البلازما في مرنان المحورية. (C) - (E) تعرج تتكون من البلازما إلى غيض من فوهة معدنية حتى يحترق في وضع محوري. (F) الزيادات البلازما. (G) - (I) يكسر البلازما بعيدا عن فوهة معدنية والحروق بحرية فوق فوهة طرف في وضع أسطواني. (J) الزيادات البلازما بسبب إعادة تكييف موالف ثلاثة كعب لتحقيق أقصى قدر من قوة إلى الأمام. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 7
الرقم 7. فتحات مختلفة. باستخدام فتحات على شكل مختلف البلازما يمكن تشكيلها. (A) لا أنبوب الكوارتز حصر تمتد خارج مرنان والبلازما يمكن أن يحرق بحرية فوق مرنان. وشكل (B) والبلازما إلى فرشاة مع فتحة الشق. يتم تشكيل (C) والبلازما إبرة عن طريق فتحة الحفرة.(D) لا يمكن أن يتحقق فرشاة البلازما على نحو سلس جدا باستخدام فتحة مع شق ضيق و(E) وشكلت منطقة البلازما سلسة من قبل فتحة مع بعض الثقوب الصغيرة على شكل دائرة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ويوضح الفيلم عرض كيف يمكن أن تتحقق على الاشتعال من الغلاف الجوي البلازما الضغط الميكروويف دون أي اشعال إضافية، المبادئ الأساسية لهذا الميكروويف الشعلة البلازما، والتكيف لها، وعملية الاشتعال من البلازما وعملياتها مستقرة ومستمرة. كما هو موضح في المقدمة، هناك أنواع مختلفة بالفعل الميكروويف المشاعل البلازما ولكن أيا من تلك توفر اشتعال البلازما دون أي اشعال إضافية فضلا عن مستقرة ومستمرة عملية البلازما.

للحصول على الاشتعال من البلازما دون أي اشعال إضافية في الضغط الجوي حقل كهربائي عالي ضروري، وبالتالي مرنان مع جودة عالية في حين لعملية البلازما مستمرة ومستقرة هناك حاجة إلى جودة منخفضة. وهذا يمكن أن يتحقق من خلال الجمع بين جودة عالية متحد المحور مرنان الذي يضمن اشتعال البلازما وجودة منخفضة مرنان أسطواني الذي يوفر المستمر ومستقرة عملية البلازما.

تردد الموجات الدقيقة الموردة له لمطابقة تماما تردد صدى مرنان المحورية عالية الجودة بحيث يقترن قوة المقدمة في غرفة الرنين. وبالتالي فإن الاعتماد تردد المغناطيسية لابد من المعروف جيدا وتردد صدى مرنان متحد المحور يجب أن يكون قابل للتعديل. ويمكن قياس وتيرة ارسال المغنطرون مع محلل الطيف بينما تردد الرنين للمرنان المحورية يمكن قياسها عن طريق محلل شبكة وتعديلها من قبل فوهة المنقولة.

لضمان اشتعال البلازما فقط عن طريق الميكروويف الموردة، فمن الأهمية بمكان أن تردد صدى مرنان المحورية مباريات تماما وتيرة إرسال لالمغناطيسية. وعلاوة على ذلك، الميكروويف يجب أن يقترن تماما في مرنان المحورية للجمعية الشعلة البلازما الذي يتحقق من خلال تعظيم قوة إلى الأمام ثإيث موالف ثلاثة كعب. وإذا لم يتم إجراء هذه الخطوات الحاسمة بعناية من الممكن أن البلازما لن تشعل أو أن يقترن الميكروويف في الإعداد التجريبية في مكان ما ما يمكن أن يؤدي إلى بعض الأضرار من هذه الأجزاء. وبالتالي إذا لوحظ أي اشتعال للبلازما، وهذه الخطوات يجب أن يتم التحقق بعناية مرة أخرى. وعلاوة على ذلك، فمن الممكن أن يشعل البلازما ولكن لا تبديل إلى وضع محوري أو أسطواني في حد ذاته. في هذه الحالة البلازما يمكن عادة أن تنتقل أولا إلى وضع محوري ثم إلى وضع أسطواني من خلال تغيير تدفق الغاز وقوة الميكروويف الموردة.

للحصول على الاشتعال أكثر تلقائية وتشغيل التلقائي البلازما موالف ثلاثة كعب الذي يضبط تلقائيا بذرة لأقصى حد إلى الأمام قوة يمكن استخدامها بدلا من اليدوي واحد. وهكذا يتم إجراء تعديل على بذرة للاشتعال من البلازما وبعد ذلك تعديل لتشغيل البلازما تلقائيا من قبلهذا موالف ثلاثة كعب. لتحقيق الاشتعال البلازما دون أي اشعال إضافية ومستقرة ومستمرة عملية البلازما مزيج عرض الذكية للهياكل مرنان اثنين وأسلوب عرض من قياس المغناطيسية بواسطة محلل الطيف وقياس وضبط تردد الرنين عن طريق محلل شبكة حاسمة.

تم التحقيق اشتعال البلازما بالتفصيل مع كاميرا عالية السرعة. إذ كشفت عن أن البلازما يشعل في مرنان متحد المحور، والرياح تصل إلى غيض من حرق فوهة في وضع متحد المحور، ويزيد في شدة وحجم، يكسر بعيدا عن فوهة المعدنية، ويزيد من ذلك وبعد ذلك تحرق بحرية فوق فوهة المعدنية في وضع أسطواني. بعد اشتعال البلازما وانتقالها إلى وضع أسطواني البلازما يمكن تشغيل ثابت ومستمر. البعد من البلازما يعتمد على قوة الميكروويف الموردة وتدفق الغاز وزيادةالصورة عندما يتم زيادة قوة الميكروويف الموردة أو انخفض تدفق الغاز. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تتشكل البلازما إلى الإبر، وفرش أو البلازما الشفق سلسة باستخدام فتحات.

تدفق الغاز وقوة الميكروويف لعرض الشعلة البلازما الميكروويف تقتصر على حوالي 100 حركة تحرير السودان وبعض كيلووات مما يحد أيضا من حجم البلازما. منذ يجب ألا يكون معطوبا أنبوب الكوارتز قطر شعاعي من البلازما يقتصر على القطر الداخلي للأنبوب الكوارتز. إذا كنت بحاجة لحجم البلازما أكبر أو تدفقات الغاز الكبيرة لا بد من المعالجة، ويمكن أن يكون مصدر البلازما تصل تحجيم باستخدام الميكروويف تردد أقل من ذلك، على سبيل المثال 915 ميغاهرتز بدلا من 2.45 غيغاهيرتز. مع 915 ميغاهيرتز المزيد من السلطة الميكروويف هو متاح، مما يؤدي إلى كميات البلازما الكبيرة التي تسمح تدفقات الغاز أكبر ليتم التعامل معها. ومع ذلك، عندما تستخدم أعلى السلطات، من خطر تلف، وخصوصا من فوهة معدنية، أثناء اشتعال البلازما أو خلال زيادة التشغيل وبالتالي آنولديها آلية اشتعال ذر إلى النظر فيها. وعلاوة على ذلك، المعلمات البلازما، مثل الإلكترون ودرجة حرارة الغاز، تكون مستقلة عن المعلمات الخارجية مثل تدفق الغاز والطاقة الميكروويف الموردة. وهكذا، إذا كان هناك حاجة لالبلازما الضغط الجوي مع المعلمات البلازما مختلفة، مصدرا آخر لديه لاستخدامه أو واحد والتي تلبي احتياجات المطلوبة لابد من وضعت حديثا.

منذ قدمت الضغط الجوي الشعلة البلازما الميكروويف توفر اشتعال البلازما دون أي اشعال إضافية فضلا عن مستقرة ومستمرة عملية البلازما، والبلازما هي مصدر مناسب للعديد من التطبيقات الصناعية. ميزة اشتعال البلازما دون أي اشعال إضافية للعمليات الصناعية، وخاصة عند استخدام التلقائي ثلاثة كعب موالف، هو أن فقط الميكروويف لابد من تشغيله والعملية يبدأ تشغيل موثوق وتلقائيا. وعلاوة على ذلك، إذا كان هناك حاجة لعملية متقطعة حيث عملية قيد التشغيللبعض الوقت تليها التقطع، يمكن إعادة عملية البلازما بسرعة والموثوقية وتلقائيا وليس هناك استنزاف للنظام الإشعال إضافية. عمليات حجم مثل التركيب الكيميائي وكذلك المعالجات السطحية مع البلازما الشفق يمكن يدعى تطبيقات الشعلة البلازما الميكروويف. دراسات عن تدهور الناجح لغازات النفايات الضارة، وخاصة بالنسبة للغازات الدفيئة مثل المركبات المشبعة بالفلور والتي تستخدم في صناعة أشباه الموصلات متزايد، على تفكك CO 2 إلى CO ويا فضلا عن الانحلال الحراري من الميثان إلى الهيدروجين والكربون لديها بالفعل أجريت. وعلاوة على ذلك، تم استخدام البلازما الشفق لعلاج السطوح لزيادة التصاق من الغراء والطلاء وللأغراض إزالة التلوث والتعقيم. على سبيل المثال، مصدر البلازما يمكن أن تستخدم لإزالة التلوث من سطح سدادات الفلين للحط من trichloroanisole، والذي يسبب ما يسمى العيب الفلين. تطبيق صحيفة أخرىأوجه هو الحد من الجراثيم على السطوح، مثل على مواد التعبئة والتغليف أو على الغذاء.

تقنية عرض كيفية قياس وتيرة ارسال امدادات الطاقة عالية التردد بواسطة محلل الطيف، وكيف يتم قياس تردد الرنين هيكل الرنانة وتعديلها عن طريق محلل شبكة يمكن أيضا أن تطبق على غيرها من مصادر البلازما عالية التردد . كمثال على الصغير للغاية الدقيقة طائرة البلازما الميكروويف والتي تقوم على λ / 4-مرنان يمكن تسمية 25-27.

وأخيرا، فإن الفيلم قدم تؤدي إلى مزيد من التطورات والتحسينات من الضغط الجوي و / أو مصادر البلازما الميكروويف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hong, Y. C., et al. Microwave plasma torch abatement of NF3 and SF6. Phys. Plasma. 13, 033508 (2006).
  2. Kabouzi, Y., et al. Abatement of perfluorinated compounds using microwave plasmas at atmospheric pressure. J. Appl. Phys. 93 (12), 9483-9496 (2003).
  3. Kabouzi, Y., Moisan, M. Pulsed Microwave Discharges Sustained at Atmospheric Pressure: Study of Contraction and Filamentation Phenomena. IEEE Transaction on Plasma Science. 33, 292-293 (2005).
  4. Hong, Y. C., Uhm, H. S. Abatement of CF4 by atmospheric-pressure microwave torch. Phys. Plasma. 10 (8), 3410-3414 (2003).
  5. Leins, M., et al. Development and Characterisation of a Microwave-heated Atmospheric Plasma Torch. Plasma Process. Polym. 6, 227-232 (2009).
  6. Alberts, L., Kaiser, M., Leins, M., Reiser, M. über die Möglichkeit des Abbaus von C-haltigen Abgasen mit atmosphärischen Mikrowellen-Plasmen. Proc. UMTK, VDI-Berichte 2040 P3. , 217-221 (2008).
  7. Leins, M., et al. Entwicklung und Charakterisierung einer Mikrowellen-Plasmaquelle bei Atmosphärendruck für den Abbau von VOC-haltigen Abgasen. Proc. UMTK, VDI-Berichte 2040 P3. , (2008).
  8. Fridman, A. Plasma Chemistry. , Cambridge University Press. New York. (2008).
  9. Azizov, R. I., et al. The nonequilibrium plasma chemical process of decomposition of CO2 in a supersonic SHF discharge. Sov. Phys. Dokl. 28, 567-569 (1983).
  10. Moisan, M., Zakrzewski, Z., Pantel, R., Leprince, P. A. Waveguide-Based Launcher to Sustain Long Plasma Columns Through the Propagation of an Electromagnetic Surface Wave. IEEE Transaction on Plasma Science. 3, 203-214 (1984).
  11. Moisan, M., Pelletier, J. Microwave Excited Plasmas. , Elsevier. New York. (1992).
  12. Moisan, M., Sauvé, G., Zakrzewski, Z., Hubert, J. An atmospheric pressure waveguide fed microwave plasma torch: the TIA design. Plasma. Sources Sci. Technol. 3, 584-592 (1994).
  13. Jin, Q., Zhu, C., Borer, M. W., Hieftje, G. M. A microwave plasma torch assembly for atomic emission spectrometry. Spectorchim. Acta Part B. 46, 417-430 (1991).
  14. Baeva, M., Pott, A., Uhlenbusch, J. Modelling of NOx removal by a pulsed microwave discharge. Plasma Sources Sci. Technol. 11, 135-141 (2002).
  15. Korzec, D., Werner, F., Winter, R., Engemann, J. Scaling of microwave slot antenna (SLAN): a concept for efficient plasma generation. Plasma Sources Sci. Technol. 5, 216-234 (1996).
  16. Tendero, C., Tixier, C., Tristant, P., Desmaison, J., Leprince, P. h Atmospheric pressure plasmas: A review. Spectorchimica Acta Part B. 61, 2-30 (2006).
  17. Ehlbeck, J., Ohl, A., Maaß, M., Krohmann, U., Neumann, T. Moving atmospheric microwave plasma for surface and volume treatment. Surface and Coatings Technology. 174-175, 493-497 (2003).
  18. Pipa, A. V., Andrasch, M., Rackow, K., Ehlbeck, J., Weltmann, K. -D. Observation of microwave volume plasma ignition in ambient air. Plasma Sources Sci. Technol. 21 (3), 035009 (2012).
  19. Baeva, M., et al. Puls microwave discharge at atmospheric pressure for NOx decomposition. Plasma Sources Sci. Technol. 11, 1-9 (2002).
  20. Pott, J. Experimentelle und theoretische Untersuchung gepulster Mikrowellenplasmen zur Abgasreinigung in Gemischen aus Stickstoff, Sauerstoff und Stickstoffmonoxid. , Düsseldorf. (2002).
  21. Rackow, K., et al. Microwave-based characterization of an athmospheric pressure microwave-driven plasma source for surface treatment. Plasma Sources Sci. Technol. 20, 1-9 (2011).
  22. Nowakowska, H., Jasinski, M., Mizeraczyk, J. Electromagnetic field distributions waveguide-based axial-type microwave plasma source. Eur. Phys. J. D. , 1-8 (2009).
  23. Leins, M., Walker, M., Schulz, A., Schumacher, U., Stroth, U. Spectroscopic Investigation of a Microwave-Generated Atmospheric Pressure Plasma Torch. Contrib. Plasma Phys. 52 (7), 615-628 (1002).
  24. Leins, M. Development and Spectroscopic Investigation of a Microwave Plasma Source for the Decomposition of Waste Gases. , Stuttgart. (2010).
  25. Langbein, C. Entwicklung und Optimierung eines mikrowellenbasierten Atmosphärendruck-Mikroplasmas für lokale Oberflächenbehandlungen. , Stuttgart. (2008).
  26. Kamm, C. Spektroskopische Untersuchung eines Mikrowellen-Mikroplasma-Brenners. , Stuttgart. (2011).
  27. Weinrauch, I. Spektroskopische Charakterisierung eines Mikrowellen-Mikroplasmabrenners für die lokale Oberflächenbehandlung. , Stuttgart. (2012).

Tags

الهندسة، العدد 98، في الغلاف الجوي البلازما الضغط، والبلازما الميكروويف، واشتعال البلازما، وهيكل مرنان، مرنان متحد المحور، مرنان أسطواني، الشعلة البلازما، والبلازما مستقرة العملية، عملية مستمرة البلازما، وكاميرا عالية السرعة
كيفية اشعال على الضغط الجوي البلازما الشعلة ميكروويف دون أي اشعال إضافية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Leins, M., Gaiser, S., Schulz, A.,More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter