[发明专利]稳定的表面波等离子源

权利要求书

1.一种表面波等离子源，包括：

电磁波发射器，其被配置为通过在邻近等离子的所述电磁波发射器的等离子表面上生成表面波，来以所需的电磁波模式将电磁能量耦合于等离子，其中，所述电磁波发射器包含开槽天线，所述开槽天线具有贯穿于其中所形成的多个槽，被配置为将所述电磁能量从所述开槽天线上的第一区域耦合至所述开槽天线下的第二区域；

共振板，其位于所述第二区域，并具有包含所述电磁波发射器的等离子表面的所述共振板的下表面；

第一凹穴结构，其在所述等离子表面被形成，所述第一凹穴结构与所述多个槽中的第一排槽基本对齐；

第二凹穴结构，其在所述等离子表面被形成，所述第二凹穴结构与所述多个槽中的第二排槽部分对齐，或不与所述多个槽中的所述第二排槽对齐；和

功率耦合系统，其耦合于所述电磁波发射器，并被配置为将所述电磁能量提供至所述电磁波发射器来形成所述等离子。

2.如权利要求1所述的表面波等离子源，其中，所述功率耦合系统包括：

同轴馈源，其用于将电磁能量耦合于所述电磁波发射器，且

所述开槽天线包括：

耦合于所述同轴馈源的内导体的一端；和

耦合于所述同轴馈源的外导体的另一端。

3.如权利要求1所述的表面波等离子源，其中，所述电磁波发射器进一步包括：

慢波板，其位于所述第一区域，并被配置为相对自由空间中的所述电磁能量的波长来减少所述电磁能量的有效波长。

4.如权利要求3所述的表面波等离子源，其中，所述慢波板和所述共振板各自由石英或高介电常数材料所组成，所述高介电常数材料具有＞4的介电常数值。

5.如权利要求1所述的表面波等离子源，其中，所述功率耦合系统包括：

微波源，其被配置为在2.45GHz中产生微波能量；

波导，其耦合于所述微波源的排出口；

绝缘体，其耦合于所述波导，并被配置为防止微波能量传播回所述微波源；和

同轴转换器，其耦合于所述绝缘体，并被配置为将所述微波能量耦合于同轴馈源，其中，所述同轴馈源进一步耦合于所述电磁波发射器。

6.如权利要求1所述的表面波等离子源，其中，所述多个槽被成对排列，且每个成对的槽中第一槽正交于第二槽。

7.如权利要求1所述的表面波等离子源，其中，所述第一凹穴结构包括：

第一多个圆柱形凹穴，所述第一多个圆柱形凹穴的每一个以第一深度和第一直径为特征；或

第一环形架，所述第一环形架以第一架深和第一架宽为特征；或

第一环形通道，所述第一环形通道以第一通道深度、第一内通道半径、和第一外通道半径为特征；或

上述两个或更多的组合。

8.如权利要求7所述的表面波等离子源，其中，所述第一凹穴结构靠近所述等离子表面的外区域。

9.如权利要求7所述的表面波等离子源，其中，所述第二凹穴结构包括：

第二多个圆柱形凹穴，所述第二多个圆柱形凹穴的每一个以第二深度和第二直径为特征；或

第二环形架，所述第二环形架以第二架深和第二架宽为特征；或

第二环形通道，所述第二环形通道以第二通道深度、第二内通道半径、和第二外通道半径为特征；或

上述两个或更多的组合。

10.如权利要求9所述的表面波等离子源，其中，所述第二凹穴结构靠近所述等离子表面的内区域。

11.权利要求9所述的表面波等离子源，其中，所述共振板包括：

具有板直径和板厚度的介电板。

12.如权利要求11所述的表面波等离子源，其中，所述电磁能量包含在所述共振板中传播的有效波长λ，且其中：

所述第一直径为所述有效波长的一半λ/2；

所述第二直径为所述有效波长的一半λ/2或所述有效波长的四分之一λ/4；

所述板厚度和所述第一深度之间的第一差异、所述第一架深、或所述第一通道深度为所述有效波长的一半λ/2或所述有效波长的四分之一λ/4；以及

所述板厚度和所述第二深度之间的第二差异、所述第二架深、或所述第二通道深度为所述有效波长的一半λ/2或所述有效波长的四分之一λ/4。