TW432903B - Device for generating plasma - Google Patents

Description

A7 432903 B7 五、發明說明（f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明關係一種在一真空室内利用電磁交變埸而產生 罨漿之裝置，其間在真空室内至少有一捍狀導體***於 由絕緣材料製成之管件，且絕緣管之内徑比導體之直徑 大，絕緣管至少有一端固定於真空室壁上而Μ外表面與 其枏對密合，而旦導體至少有一端聯接至產生電磁交變 場之源頭。 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 —棟習知產生電漿之裝置（DE 195 03 205)可Κ在一 界定之操作範圍内（程序範圍、氣賄壓力、微波電路） 產生供表面處理和镀層技術用之電漿。此種習知裝置主 要由一裝於真空室内之圓苘玻璃管和一存在於其中之金 鼷導性管所構成，其間在玻璃管內部為大氣壓力所支配 ，微波功能是在兩側Μ兩個輸入線路和兩個由内専線和 外導線構成之金雇同岫導線，穿過真空操作室壁而引入 。在真空操作室内同袖導線所短少之外導線是用一俚電 漿放射器代替，其為在充份的引發條件（氣體壓力）下 猙由微波功能引發而予保持，其間徹波功能可以由兩傾 金颳同軸電路構成而經由真空操作室内之玻璃管發出。 電漿從外面包圍圓筒形玻璃管，並與内電路共同構成一 傾具有高度穩定層面之同袖電路。Κ固定之雙面输入的 撤波功力，真空掸作室的氣體壓力可以被校準，使電漿 明顯均匀而沿裝置發射，其間在真空操作室内部無同釉 電路之外線路。 另一在處理室中用微波激勵法局部產生電漿之已知裝 置（DE 41 36 297)，其為Μ —可嵌入壁中之凸緣或壁之 -3 * 本紙張尺度適用中回國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 〇3 A7 B7 五、發明說明（> ) <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本身分隔成為一内部和一外部，在外部設一微波產生裝 置，其微波經過一個微波圍入裝置而被専引至内部，其 間微波園人裝置備有一個由絕緣材料構成之波導，通遇 凸緣向外引導，進行於一由金靥製成之内導線，在其中 微波從微波激勵裝置被圍入於内導線之中。 最後，曾有提出在一真空室中利用電磁交變埸產生電 漿之裝置（DE 197 22 272,2),在其中有一捍狀導體， 穿過真空室而在一絕緣材料構成之管件之内，且絕緣管 内徑大於専體直徑，絕緣管兩端保持於真空室之壁中， 並對向壁上Μ外表面密合，且在兩端之導體各與一懾電 磁交變場之第一產生源聯结，其間各稈狀導體分別在穿 過兩壁指向中間部位之範圍内與遠離管件而由導電性物 質構成之塊件連接，該兩管件緊接於絕緣管，且接合一 個電磁交變場之第二產生源，於由絕緣管與各管件所形 成之環狀圓筒形空間。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本發明之課題，是針對有問題之技藝，削作一種裝置 ，缠合用於避免因出現微波界限場而在隔離層之中發生 浮動◊此種裝置除須Κ特別適宜之價格而產製外，尤須 锻免為求保護微波送波器免於反射效應而用價格昂貴之 單向電路結構；亦即天線之構成，每一天線除固有的幅 射特性之外，更應具有發射高頻波之性質，使不在應用 畤（例如電漿）再接受反射的效應。 此項課題藉由本發明而獲解決，其為使伸人於具空室 範_之桿吠導賭部位成螺旋狀，所繞長度部份約當一波 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 432903 _B7_ 五、發明說明（々） ' 長λ,與10° <α <15°之鉅距角。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在一較佳具艚例中，由絕緣材料所成之管，其內之桿 狀導體穿興空室，絕緣管之内徑大於導體直徑，且絕緣 管之兩端被固定於壁上而其外表面被密封，導體連接於 一電磁交變場之產生滬，其間伸入於真空室範圍之稈狀 専體部份，形狀揉旋吠，且此兩部份之旋捲長度大約相 當於波長λ和10° 之角度。在另一改變之具體 例中，在絕緣材料所成之管内，桿狀導體通過真空室， 絕緣管内徑大於専體半徑，而絕緣管以其一端固定於真 空室壁上，且Μ其對表面密封於壁上，其每一導體以其 一端於電磁交變場之產生源上，桿狀導體伸入真空室範 阐内之部份成為螺旋狀，且此兩部份之螺旋捲長度大約 相當於一波長λ和10° <α<15°之螺距角。 本發明可有各_實_可行性，其中三種Μ附圖來說明。 _式之簡單說明 第〗画裝置之剖面，有一揉旋和一封合於真空室側之 絕緣管。 第2廳單獨表示典型之螺旋。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 第2a圖鏍旋之展開。 第3圖表示第1圖裝置在TiM態運作中之電漿雲。 第3a閬表示第1圖裝置在T〇狀態蓮作中之電漿雲。 第4蹰說明在一具賻例中之電漿雲，有兩饀相對設置 之螺旋，各被封於絕緣管中。 第5圖說明在與第4圖相似裝置中之電漿雲，但有一 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） 4329 0 3 a7 _B7_ 五、發明說明（4 ) ' 共同包容兩個螺旋的絕緣管。 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第〗圖中所示之裝置關係一個螺旋天線，在11狀態 中埋作，其間有圓形狀化的微波輻射從螺旋開放端沿中 軸放射，並激發電漿放電而予保持。 微波功能是從微波產生器用一直角中空導體10輸人， Μ有適當m抗之元件11, 12傳至同袖電路4 。天線螺旋 2是用同輪電路4之内導體聯接，並將同軸電路之横向 電磁波轉變成為圓形狀化波，穿過一真空密封但可透過 微波之管5 ,放射於真空室3之内。真空室3之金靨導 電壁6在其中作為回向波之反射屏。 所述型式之許多裝置可K在一個相同的電漿處理室中 發出微波功能（第4圓），其在K微波技術解除耦合於已 預定相對而設之裝置中，各緬單一的天線具有相對的繞 捲方向（螺旋性）。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 確言之；裝置在一邊的裝置如具有石旋性，則裝設於 另一邊之裝置必須為左旋性。在理想狀況下，右螺旋形 天猓（螺旋天線）之左圓形吠化撤波射線不被吸收，反之 亦然。_形狀化微波射線在金鼷導電性平坦表面上反射 而改變其各別之狀化方向。 每兩個相對存在而根據本發明之裝置，可被安置於一 假共用的真空密封而撤波可K穿透的管内，如第5圖所 示，其間兩個裝置具有相對之螺旋性。 根撺本發明裝置，於前進方向射出之微波功能產生電 漿放電，從波動力學親點，因而製成對微波射線有吸收 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） 43290 3 A? _B7 五、發明說明（Γ ) <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 忡的介電質，在其中微波感受到強烈的遏抑。為求減輕 此棟逷抑，並因而改變電漿的幾何形狀（特別是：在長 的方向延伸），其較佳者可以在兩届裝置中間創造一蹈 無電漿的聯合通道。若能適當選擇操作因數，在兩個根 據本發明相對設立之裝置之間將產生一個封閉的電漿柱 ，完全無駐波場現象。 發射微波所用之螺旋桿狀天線（亦稱為「螺旋」）是被 構成而使被運作於所諝1'1模式中。第2圖表示一個大 約有第4圈的螺旋天線，所用微波功能經由同軸電路予 以供應。「螺旋」的射出特性首要取決於媒圈直徑D對 所胞用微波之波長λ 〇之比例，次為鏍圈之螺距角ct而 決定。「螺旋天線」依據此等參數之選擇而在極端狀態 中Μ兩種不同的模式發射，其顯示深入而充份發射特性 如第3矚所示。 T i祺式： 旋捲長®L2C/c〇s(a),相當於接近波長λ〇而 】0° <15° 者。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 在呔運作狀況中，螺旋天線以一種強烈顧示的主要最 大限度和小的次要最大限度，集中於螺旋中軸發射而無 螺旋尾（尾大）。Μ至少4圈之螺旋天線而言，所發射者 擁有欏為圓筒之搔化，天線之螺旋性之旋轉方向感被固 定。此棟螺旋天線被稱為Kraus-線圈（單絲，軸向摸式 TiRi)。詳見於「天線」•第2版，John D. Kraus, McGraw-Hill Book Company,第7章。可用之天線繞法 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4329 0 3 a? _B7_ 五、發明說明（k ) ' 依螺旋幾何形吠而定，如線圈直徑、線圈螺距角和總長 度等，並貝可Μ達到15dB之量•然而幾乎與管吠金屬専 電衬科之直徑W及其特有的電阻無關（參考HEmerson ，间家無線電天文台，天線 要，第4 第64-68頁 ,1995, AARL印行）。 T 〇横式： 旋捲長度L = C/ cos(ot),遠小於波長λ〇而10fl <α< 15° 者。 在此運作狀況中，螺旋Κ密集之分佈發射，其最大限 度接近與螺旋中袖垂直而發生，所Μ為徑向，近似於直 的桿狀天線。此種運作吠況是根據公開公告DE 41 36 297 或專利公告DE 195 03 205之裝置之基礎。To模式對本 發明之吠況並無肋益。 T 2 、T 3….等横式： 旋捲長度L = C/ cos(c()遠大於波長λ 〇而10° <α<15° 者。 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 -8 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） ^329 0 3 A7 _B7 五、發明說明（7 ) 符號之說明 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 2 嫘 旋 3 真 空 室 4 稈 狀 導 體 5 絕 緣 管 6 室 壁 8 產 生 源 9 產 生 源 10 直 角 中 空 導 體 11 有 適 當 姐 抗 之 元 件 12 有 適 當 阻 抗 之 元 件 13 螺 旋 14 絕 燦 管 15 桿 狀 導 體 16 m 緣 管 (請先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁) •i-rOJ· .線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 432903 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 - 1. 一樺在一真空室（3)中利用電磁交變場產生電漿的裝 置，其間以一桿狀導體（4)引入於一由絕緣材料所成 而穿入真空室（3)之管子（5>之内部，且絕緣管（5) 之内掙大於導體（4)之直徑，其間絕緣管（5)至少Μ 一端固定於真空室（3)之壁（6, 7)上，與壁相對而密 封於其外表面；導體（4)至少有一端與電磁交變場之 第一產生源（8或9 )連接，其間捍狀導體（4)在其伸 入於真空室（3)之範圃形成螺旋（2)狀，此部份之螺 旋長度1,以波長久〇=10°<«<15°計算，1^(：/(：〇5U )。 2. —種在一真空室（3>中利用電磁交變場產生電漿的裝 置，其間以一桿狀導體（4,15>引入於一由絕緣材料所 成而穿人真空室（3)之管子（14)之内部，且絕緣管 (U)之内徑大於導髖（4,15)之直徑，其間絕緣管（14) 之兩端固定於真空室（3)各壁（6, 7>上，各與壁（6,7) 相對而密封於其外表面；各導骽（4,15)分別與其自有 之罨磁交變場產生源（8或9 )連接，其間桿狀専體 (4,15)在其伸入於真空室（3)之範画内形成螺旋（2 或13)狀，此兩部份之旋捲畏度L,L’，Κ波長λ 〇 = 10° <α<15° 計算，L = C/cos ( α ) 〇 3. — _在一真空室（3)中利用電磁交變場產生電漿的裝 置，其間Μ桿狀導體（4 , 1 5丨引入於由絕緣材料所成而 穿入真空室（3)各管子（5,16)之内部，各絕緣管（5, 16)之內徑分別大於各導體（4,15)之直徑，且絕掾管 -10- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ 本紙張尺度適用中画國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公嫠） 3ο 9 2 3 4 ABCD 〜、申請專利範圍 - (5,16>分別其一端固定於真空室（3)各壁（6，7)上， 各與壁（6, 7)枏對而密封於其外表面；而各導體（4, 15)之一端各與電磁交變埸之產生源（8或9 )連接， 其間桿吠導髖（4,15)伸入於真空室（3>範圍内之部份 成為螺旋狀（2,13),此兩部份之旋捲長度L,L',大約 依波長人〇=10°<£*<15°，而1^ = (；/(：〇3((^)〇 (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) .^· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐）