JPH025399A - Microwave resonance cavity - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はマイクロ波共振空洞に関し、特に分光光源用の
マイクロ波共振空洞に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a microwave resonant cavity, and more particularly to a microwave resonant cavity for a spectroscopic light source.
原子発光分光の分野では、検査又は測定を行う原子を含
む気体プラズマを用いて原子を十分に励起し、原子から
選択された波長の放射線を放出させる。この分野で通常
使用される装置の一つとして、マイクロ波共振空洞の縦
軸に沿って配置された耐熱管を含むマイクロ波誘導プラ
ズマ装置がある。耐熱管の一方の端にヘリウムのような
原子を含むガスを送り込み、共振空洞にマイクロ波エネ
ルギーを加えることによって励起させる。該原子によっ
て発生する光は、検査を行うことが可能な耐熱管のもう
一方の端から軸方向に放出される。同軸ケーブルによっ
てマイクロ波供給源、一般にはマグネトロン電力増幅管
から共振空洞にエネルギーが送られる。In the field of atomic emission spectroscopy, a gaseous plasma containing the atoms to be examined or measured is used to excite the atoms sufficiently to cause them to emit radiation at a selected wavelength. One commonly used device in this field is a microwave induced plasma device that includes a refractory tube placed along the longitudinal axis of a microwave resonant cavity. A gas containing atoms, such as helium, is pumped into one end of the heat-resistant tube and excited by applying microwave energy to the resonant cavity. The light generated by the atoms is emitted axially from the other end of the heat-resistant tube through which the inspection can be performed. A coaxial cable delivers energy from a microwave source, typically a magnetron power amplifier tube, to the resonant cavity.
一般に、ケーブルと直列に配置されるか、あるいは共振
空胴の構造に組み込まれた同調器が設けられている。１
９７６年発行の「スベクトロキミ力 アクタ（ＳＰＥＣ
ＴＲＯＣ旧ＭＩＣＡ ＡＣＴ八）の第３１Ｂ巻、４８３
〜４８６頁に記載された「大気圧下のヘリウム及びアル
ゴン内で処理可能なマイクロ波誘導プラズマのための空
洞（Ａ ｃａｖｉｔｙ ｆｏｒｍｉｃｒｏｉｖａｖｅ−
ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｌａｓｍａｓ ｏｐｅｒａｔｅｄ
ｉｎｈｅｌｉｕｍ ａｎｄ ａｒｇｏｎ ａｔ
ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ） Ｊとい
う表題の下に、シー・アイ・エム・ベーナッカ（Ｃ，１
，Ｍ、 Ｂｅｅｎａｋｋｅｒ）によって書かれた技術小
論文には、一般に用いられている共振空胴の一つのタイ
プが示され、解説されている。Generally, a tuner is provided which is placed in series with the cable or integrated into the structure of the resonant cavity. 1
Published in 1976, “Svector Kimi Power Acta (SPEC)
TROC former MICA ACT 8) Volume 31B, 483
``A cavity for microwave-induced plasma processable in helium and argon at atmospheric pressure'' described on pages 486 to 486.
induced plasma operated
inhelium and argon at
C.I.M. Benacca (C,1
One type of commonly used resonant cavity is presented and explained in a technical essay written by M., M., Beenakker.
上述の共振空胴には幾つかの問題がある。プラズマ及び
マグネトロンの両方とも、ある状況においては負の抵抗
素子になる可能性がある。There are several problems with the resonant cavity described above. Both plasmas and magnetrons can be negative resistance elements in certain situations.
同調のためには臨界的な調整が必要であり、プラズマの
始動、及び安定した動作には様々なセツティングを必要
とするのが普通である。気体流れが変化した後にも通常
は同調を必要とする。Tuning requires critical adjustments, and plasma start-up and stable operation typically require different settings. Tuning is also typically required after changes in gas flow.
同調に僅かな誤差でもあれば幾つかの問題が生じるおそ
れがある。反射してマグネトロンに送り返された場合に
は、多くの電力が浪費されるおそれがある。線条電源の
周波数（通常６０Ｈｚ）に同期して、または音声帯域か
ら１００ＭＨｚ程度までの周波数の超再生振動に同期し
て、電力レベルの振動が生じる可能性がある。このシス
テムでは異なるマグネトロン・モード間で不規則なジャ
ンピングを生じ、電力のステップ変化をもたらす可能性
がある。このような問題の全てが測定誤差に結びつくも
のである。Even a slight error in tuning can cause several problems. If it is reflected back to the magnetron, a lot of power can be wasted. Oscillations in the power level may occur in synchronization with the frequency of the filamentary power source (usually 60 Hz) or in synchronization with super-regenerative vibrations at frequencies from the audio band to about 100 MHz. This system can cause irregular jumping between different magnetron modes, resulting in step changes in power. All of these problems lead to measurement errors.
同調にさらに重大なミスがあると、プラズマが消滅した
り、あるいは全く光を放出しないおそれがある。また、
大部分の電力が同調器や同軸コネクタといった補助装置
によって散逸されるおそれがある。場合によっては、こ
うした装置が過熱やアーク発生によって破壊される可能
性もある。明らかに最適な同調が得られた場合でも、観
測結果によれば、相当量の熱が、マイクロ波誘導プラズ
マ装置に使用されるケーブル及び同調器によって散逸さ
れる。これはマイクロ波エネルギーの多くがプラズマに
直結していないことを意味している。More serious errors in tuning can cause the plasma to disappear or emit no light at all. Also,
Most of the power can be dissipated by auxiliary equipment such as tuners and coaxial connectors. In some cases, these devices can be destroyed by overheating or arcing. Even with apparently optimal tuning, observations show that a significant amount of heat is dissipated by the cables and tuners used in microwave induced plasma devices. This means that much of the microwave energy is not directly connected to the plasma.
当業者に周知の共振空洞の１つとして、「同軸くぼみ形
空洞」がある。かかる空洞形状を利用した場合にあって
も、同調の問題を回避することはできなかった。例えば
、エイチ・ゴルディ（１１，Ｇｏｌｄｉｅ）に対する米
国特許第４、．５７５，６９２号には、耐熱管でのプラ
ズマ放出を促進させるために使用される同軸くぼみ形空
胴が記載されている。しかしながら、なお周波数のドリ
フトに関する問題が潜在しているため、主周波数決定素
子として電源回路構成に該共振空胴を組み込む必要があ
った。One type of resonant cavity well known to those skilled in the art is a "coaxial dimple cavity." Even when such a cavity shape was used, the problem of tuning could not be avoided. For example, US Patent No. 4 to H. Goldie (11, Goldie), . No. 575,692 describes a coaxial dimple-shaped cavity used to enhance plasma emission in refractory tubes. However, there are still potential problems with frequency drift, which necessitates incorporating the resonant cavity into the power supply circuit configuration as the main frequency determining element.
上記問題の幾つかを改善するため、多（の試みがなされ
、その一部は成功した。し２かしながら、それらは同調
及び電力の調整に複雑なシステムを必要としたり、ある
いは同調がより大まかであるが簡便な特別に制作された
同調器を必要とした。［レビュー・オブ・サイエンティ
フィック・インスツルメンツ（ＲＥＶＩＥＷ ０ＦＳＣ
ＩＥＮＴ４ＦＩＣＩＮＳＴＲｔｌＭｌｌｉＮＴＳ）」の
第５４巻（１９８３年発行）の１６６７頁によれば、エ
ル・ジー・マドウス（Ｌ、Ｇ、Ｍａｔｕｓ） 、シー・
ビー・ボス（（：、Ｂ、Ｂｏｓｓ）やエイ・エヌ・リト
ル（Ａ、Ｎ、Ｒｉｄｄｌｅ）などの研究者は、共振空胴
自体の構造に同調手段を組み込むことにより、別個に同
調器を設ける必要を除去した。しかしこの方法では、プ
ラズマの同調が不要という利点が得られないのは明らか
である。他の研究者には、この利点が得られるように複
雑な結合ループを用いた者もある。しかし、この改良に
よっても完全に同調が不要であるというわけにはいかな
い。「アプライド・スペクトロスコーピい（ＡＰＰＬＩ
ＥＤ ５ＰＥＣＴＲＯ５ＣＯＰＹ） Ｊの第３７巻（１
９８２年発行）の第８２頁によれば、デイ・エル・ハー
ス（Ｄ 、 Ｌ、 １（ａａｓ）、ジエー・ダブリユウ
・カーナハン（Ｊ、Ｗ、Ｃａｒｎａｈａｎ）及びジエー
・エイ・カルーソ（Ｊ、Ａ、 Ｃａｒｕｓｏ） らは
複雑な結合ループを利用したが、内部同調手段の利用が
容易になっただけであった。Numerous attempts have been made to ameliorate some of the above problems, some of which have been successful.2 However, they require complex systems for tuning and power adjustment, or require more tuning. It required a specially made tuner, which was crude but simple.[REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS
According to page 1667 of Volume 54 (published in 1983) of ``IENT4FICINSTRtlMlliNTS)'', L. G. Madous (L.G. Matus), C.
Researchers such as B. Boss and A.N. Riddle have attempted to provide a separate tuner by incorporating the tuning means into the structure of the resonant cavity itself. However, it is clear that this method does not have the advantage of not requiring plasma tuning.Other researchers have used complex coupling loops to achieve this advantage. However, even with this improvement, it is not possible to completely eliminate the need for synchronization.
ED 5PECTRO5COPY) Volume 37 of J (1
According to page 82 of D.L. Haas (D. L. 1 (aas), J.W. Carnahan) and J.A. Caruso et al. utilized complex coupling loops, but this only facilitated the use of internal tuning means.
従って本発明の課題は、気体損失が少なく、光源の効率
が向上し、さらに光の輝度が増して、分光の測定が容易
な共振空洞を提供するにあり、さらに同調器が不要であ
り、作動時の安定性に優れたマイクロ波誘導プラズマ装
置を提供するにある。Therefore, it is an object of the present invention to provide a resonant cavity with low gas loss, improved light source efficiency, increased light brightness, and easy spectroscopic measurements, and which does not require a tuner and is operable. An object of the present invention is to provide a microwave induced plasma device having excellent stability over time.
上記課題を解決するために、本発明によれば、間隔をあ
けて配置された側壁と外壁とを備えたハウジングを設け
てなる、気体プラズマの励起に用いられる高周波電磁放
射線の共振空洞が提供される。これらの壁体により前記
側壁を貫通して伸びる軸を有する円筒状チャンバが形成
される。このチャンバは前記軸に隣接しその周囲に位置
する第１の部分を有し、このチャンバの第１の部分にお
いては、第１の部分の周囲に位置する第２の部分に比べ
て前記壁体の間隔が狭くなっている。耐熱管は、前記チ
ャンバの軸に沿って伸び、前記側壁を貫通し、気体プラ
ズマを収容可能に構成される。さらに前記チャンバの第
２の部分の内部において、前記ハウジングの一方の壁の
内面に結合し、高周波電磁放射線を前記チャンバ内に送
るための手段が設けられている。In order to solve the above problems, the present invention provides a resonant cavity for high-frequency electromagnetic radiation used for excitation of gas plasma, which is provided with a housing having spaced apart side walls and an outer wall. Ru. These walls define a cylindrical chamber with an axis extending through the side walls. The chamber has a first portion located adjacent to and circumferentially of the axis, and in the first portion of the chamber, the wall body is larger than the second portion located around the first portion. The distance between them is getting narrower. A heat-resistant tube extends along the axis of the chamber, penetrates the side wall, and is configured to accommodate a gas plasma. Further provided within the second portion of the chamber are means coupled to an inner surface of one wall of the housing for transmitting high frequency electromagnetic radiation into the chamber.
次に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例に
ついて詳述する。Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
最初に第１図を参照すると、本発明のマイクロ波空胴の
一つの形状が、参照番号１０として一般的に示されてい
る。マイクロ波空胴１０はハウジング１２を含み、この
ハウジング１２はフラットなバンクプレート１４と、円
形のフロントプレート１６から構成されている。フロン
トプレート１６はその周辺に環状フランジ１８を有し、
この環状フランジ１８はバックプレート１４に向かって
伸び、バックプレート１４からフロントプレート１６を
離隔している。フロントプレート１６はその中心部に略
円筒状のハブ２０を有し、このハブ２０はバックプレー
ト１４に向かって延びている。ハブ２０には中央に開口
部２２が設けられており、バックプレート１４にはハブ
２０の開口部２２とのアライメントがとれた開口部２４
が設けられている。Referring first to FIG. 1, one shape of the microwave cavity of the present invention is indicated generally by the reference numeral 10. As shown in FIG. Microwave cavity 10 includes a housing 12 consisting of a flat bank plate 14 and a circular front plate 16. The front plate 16 has an annular flange 18 around its periphery;
The annular flange 18 extends toward the back plate 14 and separates the front plate 16 from the back plate 14. The front plate 16 has a substantially cylindrical hub 20 at its center, and the hub 20 extends toward the back plate 14. The hub 20 has an opening 22 in the center, and the back plate 14 has an opening 24 aligned with the opening 22 of the hub 20.
is provided.
バックプレート１４及びフロントプレート１６は、銅、
アルミニウム、黄銅又はステンレス鋼といった金属で作
られており、その内部表面は極めて滑らかな仕上げが施
されている。フロントプレート１６のフランジ１８はバ
ックプレート１４に係合し、マイクロ波エネルギーが漏
れないように固定されている。マイクロ波エネルギーが
漏れないようにするためには、接合面を滑らかに機械加
工し、共振空胴に用いられる周波数の四分の一波長より
はるかに短い間隔で、フランジ１８をバックプレート１
４にねじで固定するばよい。The back plate 14 and the front plate 16 are made of copper,
It is made of metal such as aluminum, brass, or stainless steel, and its internal surfaces have an extremely smooth finish. The flange 18 of the front plate 16 engages with the back plate 14 and is fixed to prevent leakage of microwave energy. To prevent microwave energy from escaping, the mating surfaces must be machined smoothly and the flanges 18 connected to the backplate 1 at a spacing much less than a quarter wavelength of the frequency used for the resonant cavity.
Just fix it with screws in 4.
またフランジ１８とバックプレート１４の間にマイクロ
波吸収弾性シールを設けることも可能である。It is also possible to provide a microwave absorbing elastic seal between the flange 18 and the back plate 14.
バックプレート１４及びフロントプレート１６の間には
、フランジ１８が形成する円筒状外壁とバンクプレート
１４及びフロントプレート１６が形成する側壁を備えた
チャンバ２６が形成されている。A chamber 26 is formed between the back plate 14 and the front plate 16 and has a cylindrical outer wall formed by the flange 18 and a side wall formed by the bank plate 14 and the front plate 16.
チャンバ又は共振空胴２６の外径は、側壁間における共
振空胴２６の幅に比べてかなり大きくなっている。チャ
ンバ２６の継軸に沿って開口部２２及び２４が設けられ
ている。ハブ２０は前方壁面１６から後方壁面１４に向
かって突き出ているため、チャンバ２６の縦軸に隣接し
、その周囲に位置する第１の部分３０においては、第１
の部分３０の周囲に位置しているチャンバ２６の残りの
第２の部分の幅に比べて該チャンバの側壁間の幅が狭く
なっている。チャンバ２６の第１の部分３０の幅は、第
２の部分３２の幅の１７２未満であることが好ましい。The outer diameter of the chamber or resonant cavity 26 is significantly larger than the width of the resonant cavity 26 between the side walls. Openings 22 and 24 are provided along the articulation axis of chamber 26 . Since the hub 20 projects from the front wall 16 toward the rear wall 14, a first portion 30 located adjacent to and around the longitudinal axis of the chamber 26 has a first
The width between the side walls of the chamber 26 is narrower than the width of the remaining second portion of the chamber 26 located around the portion 30 of the chamber. Preferably, the width of the first portion 30 of the chamber 26 is less than 172 times the width of the second portion 32.
耐熱管３４はハブ２０及びバックプレート１４の開口部
２２及び２４をそれぞれ通って伸びており、耐熱管３４
の一方の端３６はハブ２０の内部に配置されている。耐
熱管３４の不図示のもう一方の端は、プラズマを形成す
る気体供給源に接続されている。耐熱管３４は溶融シリ
カ又はアルミナのような融点の高い化学的抵抗力を有す
る材料から構成されている。バックプレート１４の開口
部２４の周囲の凹所４０には密封リング３８が嵌められ
、ナツト４２を凹所４０に螺合することにより、耐熱管
３４に対し保持される。ハブ２０の開口部２２の周囲の
凹所４６には密封リング４４が嵌められ、耐熱管３４に
対し押圧される。こうして、耐熱管３４の周囲の開口部
２４及び２２は、密封リング３８及び４４によって密封
される。密封リング３８及び４４は弾性材料で作ること
が可能である。しかしながら、作業エネルギーが大きい
場合には、密封リング３８及帆４４をグラファイトのよ
うな高温作業に適した材料で作るのが望ましい。A heat resistant tube 34 extends through openings 22 and 24 in the hub 20 and back plate 14, respectively.
One end 36 of is located inside the hub 20. The other end (not shown) of the heat-resistant tube 34 is connected to a gas supply source that forms plasma. Heat resistant tube 34 is constructed from a chemically resistant material with a high melting point, such as fused silica or alumina. A sealing ring 38 is fitted in a recess 40 around the opening 24 in the back plate 14 and is retained against the heat resistant tube 34 by threading a nut 42 into the recess 40. A sealing ring 44 is fitted into a recess 46 around the opening 22 of the hub 20 and pressed against the heat resistant tube 34 . The openings 24 and 22 around the heat resistant tube 34 are thus sealed by the sealing rings 38 and 44. Sealing rings 38 and 44 can be made of a resilient material. However, if the operating energy is high, it may be desirable to make the sealing ring 38 and sail 44 from a material suitable for high temperature operations, such as graphite.
フロントプレート１６にはテフロン又はセラミックのよ
うな電気的に絶縁性の材料からなる排気チャンバ４８が
固定される。排気チャンバ４８は円筒状であり、一方の
端がテーバ状に構成され、ハブ２０の凹所４６に螺合可
能な接続部５０に連続している。接続部５０は密封リン
グ４４に係合し、耐熱管３４に対して圧縮している。排
気孔５２が排気チャンバ４８を通って半径方向に伸び、
排気管５４に連通している。関連する波長範囲について
透過性のガラス窓５６が排気チャンバ４８のもう一方の
端を横切って伸びており、排気チャンバ４８に対してね
じ込みリング５８で固定されている。紫外線・可視光線
領域の波長に対しては、当該ガラス窓５６としては溶融
シリカが好適である。ガラス窓５６、排気チャンバ４８
及びねじ込みリング５８の間には、密封リング６０が設
げられ、その間の接合面を密封している。点火ワイヤ６
２が開口部６３を通って排気チャンバ４８内へ伸びてい
る。An exhaust chamber 48 is secured to the front plate 16 and is made of an electrically insulating material such as Teflon or ceramic. The exhaust chamber 48 is cylindrical and has a tapered configuration at one end and is continuous with a connection 50 that can be screwed into the recess 46 of the hub 20 . Connection 50 engages sealing ring 44 and is compressed against heat resistant tube 34 . An exhaust hole 52 extends radially through the exhaust chamber 48;
It communicates with the exhaust pipe 54. A glass window 56 that is transparent for the relevant wavelength range extends across the other end of the exhaust chamber 48 and is secured to the exhaust chamber 48 by a threaded ring 58 . For wavelengths in the ultraviolet and visible light regions, fused silica is suitable for the glass window 56. Glass window 56, exhaust chamber 48
A sealing ring 60 is provided between the threaded ring 58 and the threaded ring 58 to seal the joint surface therebetween. ignition wire 6
2 extends into the exhaust chamber 48 through the opening 63.
排気チャンバ４８内における点火ワイヤ６２の端は、耐
熱管３４の端部３６近くに配置されている。排気チャン
バ４８外にある点火ワイヤ６２の他方端には端子コネク
タ６４が取付けられ、これを介してテスラコイルや自動
車用の点火系といった点火源に点火ワイヤ６２を接続す
ることが可能になる。The end of the ignition wire 62 within the exhaust chamber 48 is located near the end 36 of the refractory tube 34 . A terminal connector 64 is attached to the other end of the ignition wire 62 outside the exhaust chamber 48, through which the ignition wire 62 can be connected to an ignition source such as a Tesla coil or an automotive ignition system.
点火ワイヤ６２の周囲の開口部６３の間隙はセメントな
どの適当な密封材料６５で密封される。The gap in opening 63 around ignition wire 62 is sealed with a suitable sealing material 65, such as cement.
マイクロ波エネルギーは、カブラ６６を利用したループ
カブラによって共振空洞１０に送られ、このカブラ６６
は自己インピーダンスを最小限に抑えるために、できる
だけ直径を大きくしである。カブラ６６は同軸コネクタ
に接続され、この同軸コネクタは、フロントプレート１
６のフランジ１８に設けられたホール６８を通って伸び
る中心導線６７と、導線６７とホール６８の間に設けら
れた絶縁体７０を備えている。このループカプラには同
軸コネクタからカブラ６６を通る電流経路と、共振空洞
の内部表面に沿った帰還経路が含まれている。このよう
に、導体６７、絶縁体７０及びフランジ１８により、既
知インピーダンスの同軸導体の一部が形成される。所望
の場合には、中心導線６７をカブラ６６と一体にして延
長することも可能である。Microwave energy is delivered to the resonant cavity 10 by a loop coupler utilizing a coupler 66 .
should be as large in diameter as possible to minimize self-impedance. The cover 66 is connected to a coaxial connector, which is connected to the front plate 1.
6, and an insulator 70 provided between the conductive wire 67 and the hole 68. The loop coupler includes a current path from the coaxial connector through the coupler 66 and a return path along the interior surface of the resonant cavity. Thus, conductor 67, insulator 70, and flange 18 form part of a coaxial conductor of known impedance. If desired, the center conductor 67 can be extended integrally with the cover 66.
カブラ６６の自由端は、チャンバ２６の第２の部分３２
の内部において、第１図に示すようにフロントプレート
１６の内面に当接されるか、又はバックプレート１４の
内面に当接される。締まり嵌め処理を行うことにより、
プレートとの良好な電気的接触が得られる。しかしなが
ら、カブラ６６の端とプレートとの間隙が十分に狭けれ
ば、その間隙のキャパシタンスによりカブラ６６の好ま
しくない自己インピーダンスの一部が補償されるため、
実際にはさらに良好な電気的性能を得ることが可能であ
る。従って、実際にはカブラ６６とプレートが接触して
いない場合にも、電気的性能を改善可能である。The free end of the coverr 66 is connected to the second portion 32 of the chamber 26.
In the interior thereof, as shown in FIG. 1, it is brought into contact with the inner surface of the front plate 16 or the inner surface of the back plate 14. By performing interference fitting process,
A good electrical contact with the plate is obtained. However, if the gap between the end of the coupler 66 and the plate is narrow enough, the capacitance of that gap will compensate for some of the unwanted self-impedance of the coupler 66.
In practice it is possible to obtain even better electrical performance. Therefore, electrical performance can be improved even when the cover 66 and the plate are not actually in contact with each other.
導体６７、絶縁体７０及びホール６８によって形成され
た同軸コネクタにより、チャンバ３２の第２の部分の内
部表面、即ちフロントプレート１６とバックプレート１
４のいずれに対しても等しく位置決めを行うことができ
る。このように構成することにより、カブラ６６をフラ
ンジ１８の内部表面にまで伸ばすこともできるし、ある
いはチャンバ３２の第２の部分の幅を横切ってまっすぐ
伸ばすことも可能である。A coaxial connector formed by conductor 67, insulator 70 and hole 68 connects the interior surfaces of the second portion of chamber 32, i.e. front plate 16 and back plate 1.
Positioning can be performed equally for any of 4. This configuration allows the coverr 66 to extend to the interior surface of the flange 18 or to extend straight across the width of the second portion of the chamber 32.
第２図は、カブラ６６及びフロントプレート１６の代替
構成を示すものである。薄い絶縁体ディスク７２がカプ
ラ６６の端部とフロントプレート１６の間の所定位置に
固定されている。絶縁体ディスク７２の直径はカプラワ
イヤの直径に比べて少なくとも３０％は大きく構成され
る。絶縁体ディスク７２の厚さ及び誘電率は、カプラ６
６とフロントプレート１６の間における値のキャパシタ
ンスが得られ、カプラ６６の直列インダクタンスの補償
ができるように選択されている。FIG. 2 shows an alternative configuration of the cover 66 and front plate 16. A thin insulator disk 72 is secured in place between the end of coupler 66 and front plate 16. The diameter of the insulator disk 72 is configured to be at least 30% larger than the diameter of the coupler wire. The thickness and dielectric constant of the insulator disk 72 are the same as those of the coupler 6.
6 and the front plate 16 are obtained and are selected to allow compensation of the series inductance of the coupler 66.
下記の表には、２４５０ＭＨｚで、同軸コネクタのイン
ピーダンスが５０オームの場合の作業に好適な、本発明
の共振空洞１０に関する典型的な寸法が示されている。The table below shows typical dimensions for a resonant cavity 10 of the present invention suitable for operation at 2450 MHz and a coaxial connector impedance of 50 ohms.
一表−１−
チャンバ２６の外径
チャンバの第２の部分３２の幅
ハブ２０の上部直径
ハブ２０の底部直径
チャンバの第１の部分３０の幅
６８．３ｍｍ
１２．９ｍｍ
１７．９ｍｒａ
２７．８ｍｍ
４．２ｍｍ
耐熱管３４の外径
耐熱管３４の内径
カプラの長さ
カプラの高さ
カプラの直径
中心導線６７の直径
ホール６８の直径
絶縁体７０の誘電率
３ 、０ｍｍ
２ 、０ｍｍ
１０．０ｍｍ
４．８ｍｍ
３．２ｍｍ
３．２ｍｍ
９．５ｍｍ
２．１
中心導線６７と組み合わせられたカプラ６６はハウジン
グ１２から外へ伸び、マイクロ波電力源に接続されてい
る。第３図には、マイクロ波共振空胴１０をマグネトロ
ン電ａ７４に接続する方法の一つが示されている。マイ
クロ波共振空胴１ｏは、長めのアルミニウムボックスに
よって形成される導波管７６の一方端に取り付けられて
いる。中心導線６７を介してカプラ６６は導波管７６の
中に伸びた金属アンテナ７８に接続されている。マグネ
トロン電＃７４は、導波管７６の他方端に取り付けられ
、導波管７６の端から一定間隔をおいて配置され、導波
管に対しインピーダンス整合がとれるようになっている
。しかし、カプラ６６を導波管により電源に接続する代
わりに、同軸ケーブルを利用することも可能である。Table 1 - Outer diameter of chamber 26 Width of second section 32 of chamber Top diameter of hub 20 Bottom diameter of hub 20 Width of first section 30 of chamber 68.3 mm 12.9 mm 17.9 mra 27.8 mm 4.2 mm Outer diameter of heat-resistant tube 34 Inner diameter of heat-resistant tube 34 Length of coupler Height of coupler Diameter of coupler Diameter of center conductor 67 Diameter of hole 68 Dielectric constant of insulator 70 3, 0 mm 2 , 0 mm 10.0 mm 4 .8mm 3.2mm 3.2mm 9.5mm 2.1 A coupler 66, associated with a center conductor 67, extends out from the housing 12 and is connected to a microwave power source. FIG. 3 shows one method of connecting the microwave resonant cavity 10 to the magnetron electrode A74. The microwave resonant cavity 1o is attached to one end of a waveguide 76 formed by a long aluminum box. Coupler 66 is connected via center conductor 67 to a metal antenna 78 extending into waveguide 76 . The magnetron #74 is attached to the other end of the waveguide 76 and placed at a constant distance from the end of the waveguide 76, so that impedance matching can be achieved with respect to the waveguide. However, instead of connecting the coupler 66 to the power source via a waveguide, it is also possible to utilize a coaxial cable.
本発明の共振空胴１０を使用する場合には、検査又は測
定を行うべき材料を含むヘリウムのようなガスを、チャ
ンバ２６の第１の部分３０を通っている耐熱管３４に送
り込む。高周波電磁放射線であるマイクロ波エネルギー
はカプラ６６によってチャンバ２６に送られる。点火ワ
イヤ６２で得られるスパークにより気体に点火され、耐
熱管３４内に気体プラズマが発生する。このプラズマに
よって検査又は測定すべき材料の原子が励起され、その
原子から光が放出される。この光は窓５６を介して見る
ことができ、適当な計測機器によって検査又は測定を行
うことができる。耐熱管３４の端３６から流出する気体
は、排気チャンバ４８に通されて捕集される。次に、気
体は排気孔５２及び排気管５４を介して排気チャンバ４
８から流出する。この排気チャンバ４８により、空気の
耐熱管３４内のプラズマへの逆拡散が防止される。When using the resonant cavity 10 of the present invention, a gas, such as helium, containing the material to be tested or measured is pumped into a refractory tube 34 passing through the first portion 30 of the chamber 26 . Microwave energy, which is high frequency electromagnetic radiation, is delivered to chamber 26 by coupler 66 . The spark generated by the ignition wire 62 ignites the gas, and gas plasma is generated within the heat-resistant tube 34 . This plasma excites atoms of the material to be inspected or measured, and light is emitted from the atoms. This light can be viewed through window 56 and inspected or measured by suitable metrology equipment. Gas exiting the end 36 of the refractory tube 34 is passed through an exhaust chamber 48 for collection. Next, the gas passes through the exhaust hole 52 and the exhaust pipe 54 to the exhaust chamber 4.
It flows out from 8. This exhaust chamber 48 prevents air from back diffusing into the plasma within the heat resistant tube 34.
従来の共振空洞の場合、共振空胴内における耐熱管部分
が比較的長く、検査すべき原子の一部は耐熱管の壁面と
反応して失われてしまった。In the case of conventional resonant cavities, the heat-resistant tube section within the resonant cavity is relatively long, and some of the atoms to be examined are lost by reacting with the walls of the heat-resistant tube.
このように、一端反応した原子によっては光は発生しな
い。しかしながら、本発明の共振空洞１０の場合、第１
の部分３０の幅が狭く作られるため、耐熱管３４のほん
の短い部分だけがチャンバ２６内に入り、マイクロ波エ
ネルギーにさらされることになる。従って、検査を受け
る原子がプラズマにさらされる長さが短くなり、この結
果、耐熱管の壁面によって吸収される可能性が低下する
。しかも、本発明の共振空胴１０の場合には、チャンバ
２６の第２の部分３２は広くなっているため、カプラ６
６又は他のエネルギー供給構造を簡単に収容することが
でき、従ってチャンバ２６にマイクロ波エネルギーを簡
単に加えることができる。In this way, light is not generated by the atoms that have once reacted. However, in the case of the resonant cavity 10 of the present invention, the first
The width of portion 30 is made narrow so that only a short portion of refractory tube 34 enters chamber 26 and is exposed to the microwave energy. Therefore, the length that the atoms under examination are exposed to the plasma is reduced, and as a result, the possibility of absorption by the walls of the heat-resistant tube is reduced. Moreover, in the case of the resonant cavity 10 of the present invention, the second portion 32 of the chamber 26 is wide, so that the coupler 6
6 or other energy supply structures, thus allowing microwave energy to be easily applied to the chamber 26.
プラズマを収容する第１の部分３０を狭くするもう一つ
の利点は、狭いプラズマのインピーダンスがかなり低下
する点にある。この結果、エネルギー密度が増してプラ
ズマの輝きも増大する。分光学にとってプラズマが明る
くなるのは好都合な場合が多い。また、短くなった耐熱
管にエネルギーが集中すると、光出力の輝度が増し、光
の検査又は測定がかなり容易になる。Another advantage of narrowing the first portion 30 containing the plasma is that the impedance of the narrow plasma is significantly reduced. As a result, the energy density increases and the brightness of the plasma also increases. A bright plasma is often advantageous for spectroscopy. Also, the concentration of energy in the shortened refractory tube increases the brightness of the light output, making it much easier to inspect or measure the light.
カプラ６６を比較的厚めにし、２４５０Ｍｔ（ｚで作動
する１２ｍｍ幅の共振空胴について直径を少なくとも３
ｍｍにすることによって、共振空洞によって与えられる
負荷と組み合わせられるカブラのインピーダンスを、同
軸導体の特性インピーダンス、一般には５０オームに近
づけることが可能である。しかし、ワイヤの直径が３１
を超えると動作が改善され、ワイヤの直径が約５ｍｍの
場合満足度の高い動作が可能になることが分かった。Make the coupler 66 relatively thick and reduce the diameter by at least 3 mm for a 12 mm wide resonant cavity operating at 2450 Mt (z).
mm, it is possible to bring the impedance of the coupler, combined with the load provided by the resonant cavity, close to the characteristic impedance of the coaxial conductor, typically 50 ohms. However, the diameter of the wire is 31
It has been found that a wire diameter of approximately 5 mm provides satisfactory operation.
また、第２図に示すように、カプラ６６とフロントプレ
ート１６の間に絶縁ディスク７２を配置するとコンデン
サが形成されることになり、ループの自己インピーダン
スに関する悪影響が減少する。Also, as shown in FIG. 2, placing an insulating disk 72 between the coupler 66 and the front plate 16 creates a capacitor, reducing the negative effects on the loop's self-impedance.
本発明の共振空胴１０のもう一つの利点は、同調器を必
要としない点にある。共振空洞とループカプラ双方のＱ
を減少させることにより、同調の必要も減少する。プラ
ズマを短くし、プラズマのコンダクタンスを増加させる
ことにより、共振空胴のＱを低下させることが可能にな
る。Another advantage of the resonant cavity 10 of the present invention is that it does not require a tuner. Q of both resonant cavity and loop coupler
By reducing , the need for entrainment is also reduced. By shortening the plasma and increasing its conductance, it is possible to lower the Q of the resonant cavity.
またカブラ６６のりアクタンスを減少させることにより
、ループカブラのＱを低下させることができる。このよ
うに、Ｑを低下させ、エネルギー供給が増大するため、
本発明に基づく共振空洞１０を普通に使用する場合には
、マイクロ波同調器が不要であることが判明した。Furthermore, by reducing the glue actance of the turncoat 66, the Q of the loop turncoat can be lowered. In this way, Q is lowered and energy supply is increased, so
It has been found that in normal use of the resonant cavity 10 according to the invention, a microwave tuner is not required.
第４図には、本発明に基づく液体冷却式の共振空洞８０
に関する実施例が示されている。液体冷却式の共振空胴
８０にすることによってエネルギーレベルを第１図に示
す共振空胴に比べて高くすることができる。共振空胴８
０はフラットなバックプレート８２から成るハウジング
８１を有し、バックプレート８２は外部表面に中心凹所
８４を備え、さらにこの凹所８４の底部中心を通って伸
びる開口部８６を有している。円形のフロントプレート
８８は環状フランジ９０を備え、この環状フランジ９０
はその周囲においてバックプレート８２に向かって延び
ている。フロントプレート８８は共振空胴１０に関連し
て説明したのと同じ方法でバンクプレート８２に対して
固定される。フロントプレート８８は中心ハブ９２を有
し、このハブ９２はバックプレート８２に向かって、た
だし間隔をあけるように突出している。ハブ９２の中心
を通る開口部９４はバックプレート８２の開口部８６と
アライメン１−がとれている。バックプレート８２とフ
ロントプレート８８によってチャンバ９６が形成される
が、この場合、バックプレート８２とフロントプレート
８８は該チャンバの側部をなし、フランジ９０が該チャ
ンバの外壁をなす。チャンバ９６は、その開口部８６及
び９４に隣接し、その周囲に位置する第１の部分９８を
有し、この第１の部分においては、第１の部分９８のま
わりにある第２の部分１００に比べると側壁の間隔が狭
くなっている。FIG. 4 shows a liquid-cooled resonant cavity 80 according to the present invention.
An example is shown. By having a liquid-cooled resonant cavity 80, the energy level can be increased compared to the resonant cavity shown in FIG. Resonant cavity 8
0 has a housing 81 consisting of a flat back plate 82 with a central recess 84 in its outer surface and an opening 86 extending through the center of the bottom of this recess 84. The circular front plate 88 includes an annular flange 90 .
extends toward the back plate 82 at its periphery. Front plate 88 is secured to bank plate 82 in the same manner as described in connection with resonant cavity 10. Front plate 88 has a central hub 92 that projects toward, but spaced apart from, back plate 82. An opening 94 passing through the center of the hub 92 is aligned with an opening 86 of the back plate 82. Back plate 82 and front plate 88 form a chamber 96, with back plate 82 and front plate 88 forming the sides of the chamber and flanges 90 forming the outer walls of the chamber. The chamber 96 has a first portion 98 adjacent to and surrounding the openings 86 and 94, and a second portion 100 located about the first portion 98. The spacing between the side walls is narrower than in the previous model.
チャンバ９６の第１の部分９８の内部には、非金属管１
０２が設けられており、該非金属管１０２の縦軸は開口
部８６及び９４の縦軸とアライメントがとれている。非
金属管１０２はバックプレート８２からハブ９２にわた
る長さを備えており、それらに対し密封されている。非
金属管１０２の内径は少なくとも開口部８６及び９４の
直径と同程度である。非金属管１０２は溶融シリカのよ
うなマイクロ波エネルギーの吸収率が低い材料で作られ
る。Inside the first portion 98 of the chamber 96 is a non-metallic tube 1.
02, the longitudinal axis of the non-metallic tube 102 is aligned with the longitudinal axes of the openings 86 and 94. Non-metallic tube 102 has a length extending from back plate 82 to hub 92 and is sealed thereto. The inner diameter of non-metallic tube 102 is at least as large as the diameter of openings 86 and 94. Non-metallic tube 102 is made of a material that has low absorption of microwave energy, such as fused silica.
バックプレート８２の外部表面には第１の冷却プレート
１０４が取り付けられて、ボルト１０６で固定されてい
る。冷却プレート１０４の中心ハブ１０８はバックプレ
ート８２の凹所８４に嵌まるが、凹所の底部からは間隔
をあけ、冷却空胴１１０を形成する。冷却プレート１０
４とバックプレート８２の間に位置する環状の密封リン
グ１１２によって冷却空胴１１０が密封される。インレ
ット通路１１４が冷却プレート１０４を通って冷却空胴
１１０にまで伸び、インレットバイブ１１６がインレフ
ト通路１１４に接続されている。開口部１１８は冷却プ
レート１０４の中心を通って伸び、バックプレート８２
の開口部８６とアライメントがとれている。密封リング
１２０が開口部１１８の周囲の凹所１２２に嵌め込まれ
ており、該凹所１２２には環状ナツト１２４が螺合され
、密封リング１２０を押圧している。A first cooling plate 104 is attached to the outer surface of the back plate 82 and secured with bolts 106. A central hub 108 of cooling plate 104 fits into a recess 84 in backplate 82 but is spaced from the bottom of the recess to form a cooling cavity 110. cooling plate 10
The cooling cavity 110 is sealed by an annular sealing ring 112 located between the cooling cavity 110 and the back plate 82 . An inlet passage 114 extends through the cooling plate 104 into the cooling cavity 110 and an inlet vibe 116 is connected to the inlet left passage 114. Opening 118 extends through the center of cooling plate 104 and extends through the center of cooling plate 82.
It is aligned with the opening 86 of. A sealing ring 120 is fitted into a recess 122 around the opening 118 and an annular nut 124 is threaded into the recess 122 to press against the sealing ring 120.
フロントプレート８８の外部表面には第２の冷却プレー
ト１２６が取り付けられ、ボルト１２８で固定されてい
る。第２の冷却プレート１２６のハブ１３０がフロント
プレート８８のハブ９２の中に伸びているが、ハブ９２
の外部表面とは間隔をあけて、その間に冷却空胴１３２
を形成している。第２の冷却プレート１２６とフロント
プレート８８の間には環状の密封リング１３４が設けら
れ、冷却空胴１３２を密封している。アウトレット通路
１３６が第２の冷却プレート１２６を通って冷却空胴１
３２から冷却プレート１２６の外縁にまで伸びており、
アウトレットパイプ１３８がアウトレット通路１３６に
接続されている。第２の冷却プレート１２６のハブ１３
０には、フロントプレート８８のハブ９２に設けられた
開口部９４とのアライメントがとれた中心開口部１４０
が備わっている。開口部１４０の周囲の凹所１４４には
環状の密封リング１４０が嵌め込まれている。A second cooling plate 126 is attached to the outer surface of the front plate 88 and secured with bolts 128. A hub 130 of the second cooling plate 126 extends into a hub 92 of the front plate 88;
spaced apart from the external surface of the cooling cavity 132 therebetween.
is formed. An annular sealing ring 134 is provided between the second cooling plate 126 and the front plate 88 to seal the cooling cavity 132. An outlet passage 136 passes through the second cooling plate 126 to the cooling cavity 1.
32 to the outer edge of the cooling plate 126,
An outlet pipe 138 is connected to outlet passage 136. Hub 13 of second cooling plate 126
0 includes a central opening 140 aligned with an opening 94 in the hub 92 of the front plate 88.
It has. An annular sealing ring 140 is fitted into a recess 144 around the opening 140 .
冷却プレート１０４及び１２６は導電性であり、バック
プレート８２及びフロントプレート８８に対しそれぞれ
ぴったりと電気的に接触している。Cooling plates 104 and 126 are conductive and in tight electrical contact with back plate 82 and front plate 88, respectively.
これによって米国特許第４，６５４，５０４号に開示さ
れているような、共振空胴から冷却路を介して生じる漂
遊電磁エネルギーの望ましくない漏出が防止される。This prevents unwanted leakage of stray electromagnetic energy from the resonant cavity via the cooling path, as disclosed in US Pat. No. 4,654,504.
第１図に示す共振空胴１０の耐熱管３４と同様の細長い
耐熱管１４６が、第１の冷却プレート１０４、バックプ
レート８２、フロントプレート８８及び第２の冷却プレ
ート１２６の、それぞれアライメントのとれた開口部１
１Ｂ、８６．９４及び１４０と非金属管１０２を貫通し
て伸びている。耐熱管１４６の一方の端１４８は、第２
の冷却プレート１２６に設けられた開口部１４０を少し
越、えて突き出している。耐熱管１４６の不図示のもう
一方の端は、プラズマを形成する気体の供給源に接続さ
れている。耐熱管１４６の外径は開口部８６及び９４、
及び非金属管１０２の直径に比べて僅かに小さくなって
おり、耐熱管１４６と各開口部及び非金属管との管に通
路１４７が形成されて、冷却液が第１の冷却空胴１１０
から第２の冷却空胴１３２へ流れるようになっている。Elongated heat-resistant tubes 146, similar to heat-resistant tubes 34 of resonant cavity 10 shown in FIG. Opening 1
1B, 86, 94 and 140 and extends through the non-metallic tube 102. One end 148 of the heat-resistant tube 146 is connected to a second
It protrudes slightly beyond an opening 140 provided in the cooling plate 126 of the cooling plate 126 . The other end (not shown) of the heat-resistant tube 146 is connected to a source of gas that forms plasma. The outer diameter of the heat-resistant tube 146 is the openings 86 and 94;
A passage 147 is formed between the heat-resistant tube 146 and each opening and the non-metallic tube, so that the cooling liquid flows into the first cooling cavity 110.
to the second cooling cavity 132.
ナツト１２４により密封リング１２０が耐熱管１４６に
押圧され、また密封リング１４２も耐熱管１４６に押圧
されて、耐熱管１４６に沿った冷却路の両端が密封され
る。The sealing ring 120 is pressed against the heat-resistant tube 146 by the nut 124, and the sealing ring 142 is also pressed against the heat-resistant tube 146, so that both ends of the cooling path along the heat-resistant tube 146 are sealed.
電気絶縁材料からなる円筒状の排気チャンバ１５０が第
２の冷却プレート１２６のハブ１３０内に伸び、螺合さ
れる。排気チャンバ１５０の一方の端１５２は凹所１４
４に嵌合され、密封リング１４０を耐熱管１４６に押圧
する。排気孔１５４が排気チャンバ１５０を通って伸び
、排気管１５６が排気孔１５４に接続されている。ガラ
ス窓１５８が排気チャンバ１５０のもう一方の端を横切
って伸び、ねじ込みリング１６０によって固定されてい
る。ガラス窓１５８、排気チャンバ１５０及びねじ込み
リング１６０の間には密封リング１６２が挿入されてい
る。点火ワイヤ１６４が密封材料１６７で密封された通
路１６５を通って排気チャンバ１５０の中まで伸びてい
る。排気チャンバ１５０内における点火ワイヤ１６４の
一方端は耐熱管１４６の端１４８に隣接している。排気
チャンバ１５０の外部における点火ワイヤ１６４の他方
端には端子コネクタ１６６を備えている。A cylindrical exhaust chamber 150 made of electrically insulating material extends into and is threaded into the hub 130 of the second cooling plate 126 . One end 152 of the exhaust chamber 150 is connected to the recess 14
4 and presses the sealing ring 140 against the heat-resistant tube 146. An exhaust hole 154 extends through the exhaust chamber 150 and an exhaust pipe 156 is connected to the exhaust hole 154. A glass window 158 extends across the other end of the exhaust chamber 150 and is secured by a threaded ring 160. A sealing ring 162 is inserted between the glass window 158, the exhaust chamber 150 and the threaded ring 160. An ignition wire 164 extends into the exhaust chamber 150 through a passageway 165 that is sealed with a sealing material 167 . One end of ignition wire 164 within exhaust chamber 150 is adjacent end 148 of refractory tube 146 . The other end of the ignition wire 164 outside the exhaust chamber 150 is provided with a terminal connector 166 .
チャンバ９６の内部には、第１図に示す共振空胴１０の
カプラ６６と同様のカプラ１６８が設けられている。カ
プラ１６８はフロントプレート８８のフランジ９０に設
けられた開口部１７０を通って伸びるコネクタワイヤ１
６９を含む同軸コネクタに接続されている。カプラ１６
８の端部は、例えばフロントプレート８８の内側表面の
ようなチャンバ９６の壁面の一つの内部表面に係合して
いる。開口部１７０内において、コネクタワイヤ１６９
のまわりには絶縁体１７２が取り付けられている。こう
してコネクタワイヤ１６９、絶縁体１７２及び開口部１
７０の壁面によって同軸導体が形成される。Inside chamber 96 is a coupler 168 similar to coupler 66 of resonant cavity 10 shown in FIG. Coupler 168 extends connector wire 1 through an opening 170 in flange 90 of front plate 88.
69. coupler 16
The end of 8 engages an interior surface of one of the walls of chamber 96 , such as the interior surface of front plate 88 . Within the opening 170, the connector wire 169
An insulator 172 is attached around the . Thus connector wire 169, insulator 172 and opening 1
The wall surface of 70 forms a coaxial conductor.
同軸コネクタワイヤ１６９の外側端部は、カブラ１６８
をマイクロ波電力源に接続するための手段に接続されて
いる。The outer end of the coaxial connector wire 169 is connected to a coupler 168
to a means for connecting the microwave power source to a microwave power source.
第４図に示す共振空胴８０は、第１図に示す共振空胴１
０に関連して既述の方法と同じしように作動する。ただ
し、共振空胴８０の場合、空胴内に水のような冷却液が
流されている。液体はインレットパイプ１１６から入り
、インレット通路１１４を通って冷却チャンバ１１０に
流れ込む。次に、冷却液は耐熱管１４６の周囲の通路１
４７に沿って流れ、冷却空洞１３２に流れ込む。冷却液
は冷却空洞１３２からアウトレット通路１３６を通り、
アウトレットパイプ１３８を介して流出する。前述のよ
うに、共振空胴８０を通る冷却液のこの流れによって、
共振空洞を高エネルギーレベルで動作させることが可能
になる。冷却液の代わりに空気のような冷却ガスを利用
して共振空胴を冷却することも可能である。The resonant cavity 80 shown in FIG. 4 is similar to the resonant cavity 1 shown in FIG.
It operates in the same way as the method described above in connection with 0. However, in the case of the resonant cavity 80, a coolant such as water is flowing within the cavity. Liquid enters through inlet pipe 116 and flows through inlet passageway 114 into cooling chamber 110 . Next, the cooling liquid flows through the passage 1 around the heat-resistant tube 146.
47 and into the cooling cavity 132. Coolant passes from cooling cavity 132 through outlet passage 136;
It flows out via outlet pipe 138. As previously mentioned, this flow of coolant through the resonant cavity 80 causes
It becomes possible to operate the resonant cavity at high energy levels. It is also possible to cool the resonant cavity using a cooling gas such as air instead of a cooling liquid.
下記表には冷却液として水を利用し、同軸部分のインピ
ーダンスを５０オームにして、２４５０ＭＨｚで作動さ
せるに好適な、本発明の共振空洞８０の典型的な寸法が
示されている。The table below shows typical dimensions for a resonant cavity 80 of the present invention suitable for operation at 2450 MHz, utilizing water as the coolant and a coaxial section impedance of 50 ohms.
Ｉ−
チャンバ９６の外径 ６３．９ｍｍチ
ャンバの第２の部分１００の幅 １２．９ｍｍハブ９
２の上部直径 １６．７ｍｍハブ９２の
底部直径 ２６．１ｍｍチャンバの第１
の部分９８の幅 ３．９ｍｍ耐熱管１４６の外径
３．０ｍｍ耐熱管１４６の内径
２．０ｍｍ非金属管１０２の外径
４．８ｍｍ非金属管１０２の内径
３．２ｎｕａ〔発明の効果〕
このように、本発明によれば、気体プラズマの長さが極
めて短くい、気体プラズマに用いられる共振マイクロ波
空洞を得ることができる。I- Outer diameter of chamber 96 63.9 mm Width of second portion 100 of chamber 12.9 mm Hub 9
2 top diameter 16.7 mm bottom diameter of hub 92 26.1 mm chamber 1st
Width of portion 98 3.9 mm Outer diameter of heat resistant tube 146 3.0 mm Inner diameter of heat resistant tube 146
2.0mm outer diameter of nonmetallic tube 102
Inner diameter of 4.8mm nonmetallic tube 102
3.2nua [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a resonant microwave cavity used for gas plasma in which the length of the gas plasma is extremely short.
この結果、耐熱管の高温の壁面に吸収されるガスの損失
が最少になり、従って、光源の効率が向上する。さらに
、光の輝度が増して、光の測定が容易になる。また、本
発明の共振空洞は、同調器が不要であり、動作時の安定
性が増す。This results in minimal loss of gas absorbed by the hot walls of the refractory tube, thus increasing the efficiency of the light source. Furthermore, the brightness of the light is increased, making it easier to measure the light. The resonant cavity of the present invention also eliminates the need for a tuner, increasing stability during operation.
第１図は本発明に基づく共振空洞の形状の断面図であり
、
第２図は本発明に基づく共振空洞内にエネルギーを送る
ためのループカブラの別の実施例を示した部分拡大図で
あり、
第３図は本発明に基づく共振空洞を電源に接続するシス
テムの概略図であり、
第４図は本発明に基づく共振空洞の別の実施例を示した
断面図である。
１０、８０・・・共振空洞、
１２、８１・・・ハウジング、
１４、８２・・・バックプレート、
１６、８８・・・フロントプレート、
１８、９０・・・環状フランジ、
２０、９２・・・ハブ、
２６、９６・・・チャンバ（共振空洞部）、３０、９８
・・・チャンバの第１の部分、３２、１００・・・チャ
ンバの第２の部分、３４、１４６・・・耐熱管、
４８．１５０・・・排気チャンバ、
５２、１５４・・・排気孔、
５４．１５６・・・排気管、
５６、１５８・・・ガラス窓、
６２．１６４・・・点火ワイヤ、
６６．１６８・・・カブラ、
７２・・・絶縁体ディスク、
７４・・・マグネトロン電源、
７６・・・導波管、
ｆ０４，１２６・・・冷却プレート、
１１０、１３２・・・冷却空洞、FIG. 1 is a cross-sectional view of the shape of a resonant cavity according to the invention; FIG. 2 is a partially enlarged view of another embodiment of a loop coupler for transmitting energy into the resonant cavity according to the invention; FIG. 3 is a schematic diagram of a system for connecting a resonant cavity to a power source according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of another embodiment of a resonant cavity according to the present invention. 10, 80... Resonance cavity, 12, 81... Housing, 14, 82... Back plate, 16, 88... Front plate, 18, 90... Annular flange, 20, 92... Hub, 26, 96... Chamber (resonant cavity), 30, 98
...First part of the chamber, 32, 100... Second part of the chamber, 34, 146... Heat-resistant tube, 48.150... Exhaust chamber, 52, 154... Exhaust hole, 54.156...Exhaust pipe, 56,158...Glass window, 62.164...Ignition wire, 66.168...Cobra, 72...Insulator disk, 74...Magnetron power supply, 76... Waveguide, f04, 126... Cooling plate, 110, 132... Cooling cavity,
Claims (1)
ウジングであって、これらの壁体により前記側壁を貫通
して伸びる軸を有する円筒状チャンバが形成され、この
チャンバは前記軸に隣接しその周囲に位置する第１の部
分を有し、このチャンバの第１の部分においては、第１
の部分の周囲に位置する第２の部分に比べて前記壁体の
間隔が狭くなっているようなハウジングと； 前記チャンバの軸に沿って伸び、前記側壁 を貫通し、気体プラズマを収容可能に構成された耐熱管
と；さらに、 前記チャンバの第２の部分の内部において、前記ハウジ
ングの一方の壁の内面に結合し、高周波電磁放射線を前
記チャンバ内に送るための手段とを設けたことを特徴と
する、気体プラズマの励起に用いられる高周波電磁放射
線の共振空洞。(1) a housing having spaced apart side walls and an outer wall, the walls defining a cylindrical chamber having an axis extending through the side wall; a first portion adjacent to and located at the periphery of the chamber;
a housing having narrower spacing between the walls than a second part located around the second part; extending along the axis of the chamber, penetrating the side wall, and capable of accommodating a gas plasma; a heat-resistant tube configured; further comprising means coupled to an inner surface of one wall of the housing within the second portion of the chamber for transmitting high frequency electromagnetic radiation into the chamber; It features a resonant cavity for high-frequency electromagnetic radiation used to excite gas plasma.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US13730487A | 1987-12-23 | 1987-12-23 | |
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| US4623822A (en) * | 1984-09-26 | 1986-11-18 | Internorth, Inc. | Electrodeless discharge resonance lamp |
-
1988
- 1988-12-08 EP EP19880120527 patent/EP0321792A3/en not_active Withdrawn
- 1988-12-23 JP JP63325717A patent/JPH025399A/en active Pending
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| Publication number | Publication date |
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