[发明专利]电感耦合等离子体喷枪及等离子体设备

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体技术领域，特别是涉及一种电感耦合等离子体喷枪及应用其的等离子体设备。

背景技术

等离子体是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，被称为物质的第四态，广泛应用于冶炼、镀膜、晶体生长、喷涂和焊接等技术领域。

等离子体可通过自然产生(如北极光和闪电)，也可通过人工产生。人工产生等离子体的方式主要包括：直流弧光放电法、交流工频放电法、高频感应放电法、辉光放电法和燃烧法。

其中，利用高频感应放电法生成等离子体所用的设备通常为电感耦合等离子体喷枪。目前的电感耦合等离子体喷枪耐热性较差，在使用过程中容易发生破裂，不仅不能满足连续生产的需要，而且存在很大的安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种耐热性能良好的电感耦合等离子体喷枪及等离子体设备。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电感耦合等离子体喷枪，包括

放电室，所述放电室由第一空心管材围设而成，所述第一空心管材为氮化硅管或碳化硅管；

气体导入装置，所述气体导入装置与所述放电室连通；

冷却装置，所述冷却装置包括第二空心管材、冷却剂导入组件和冷却剂导出组件，所述第二空心管材围设在所述第一空心管材的外侧，且所述第二空心管材的内侧壁与所述第一空心管材的外侧壁之间存在第一间隙，所述冷却剂导入组件和所述冷却剂导出组件均与所述第一间隙连通；

电感线圈，所述电感线圈设置在所述第二空心管材的外侧。

在其中一个实施例中，所述气体导入装置包括反应气体导入管，所述反应气体导入管中设置有进气通道和冷却剂流通通道，所述冷却剂流通通道围绕所述进气通道进行设置，所述进气通道与所述放电室连通。

在其中一个实施例中，所述冷却剂流通通道包括相互连通的第一冷却通道和第二冷却通道；

所述第一冷却通道、所述第二冷却通道与所述进气通道同轴设置，所述第一冷却通道围设在所述进气通道的外侧，所述第二冷却通道围设在所述第一冷却通道的外侧；

所述第一冷却通道上设置有冷却剂入口，所述第二冷却通道上设置有冷却剂出口。

在其中一个实施例中，所述第一冷却通道的横截面积与所述进气通道的横截面积之比为2:1～4:1，所述第一冷却通道的横截面积与所述第二冷却通道的横截面积相等。

在其中一个实施例中，所述气体导入装置还包括等离子体气体导入组件，所述等离子体气体导入组件上设置有径向导气口和切向导气口，所述径向导气口和所述切向导气口均与所述放电室连通。

在其中一个实施例中，所述反应气体导入管的一端套装在所述第一空心管材中，所述反应气体导入管的外侧壁与所述第一空心管材的内侧壁之间存在第二间隙，所述径向导气口和所述切向导气口均通过所述第二间隙与所述放电室连通。

在其中一个实施例中，所述第二间隙的大小为1mm～5mm。

在其中一个实施例中，所述第一间隙的大小为1mm～10mm。

在其中一个实施例中，所述第一空心管材的内径为40mm～80mm，所述第一空心管材的厚度为1mm～3mm。

在其中一个实施例中，所述第二空心管材的内径为48mm～90mm，所述第二空心管材的厚度为2mm～4mm。

在其中一个实施例中，所述冷却剂导入组件和所述冷却剂导出组件均固定在所述第二空心管材的外侧壁上，且所述冷却剂导入组件位于所述第二空心管材的底端，所述冷却剂导出组件位于所述第二空心管材的顶端。

在其中一个实施例中，所述电感耦合等离子体喷枪还包括固定部件和调节环；

所述反应气体导入管通过所述固定部件进行固定；

所述反应气体导入管的顶端沿径向设置有凸出部，所述调节环设置在所述凸出部和所述固定部件之间，所述反应气体导入管通过所述调节环进行轴向位置的调节。

一种等离子体设备，包括所述的电感耦合等离子体喷枪。

本发明的有益效果如下：

本发明的电感耦合等离子体喷枪及等离子体设备中，放电室由氮化硅或碳化硅材料制成，该种材料具有良好的热导率和优异的耐高温性能，大大提高了电感耦合等离子体喷枪在使用过程中的稳定性，有效避免了由于高温造成的破裂，从而满足了连续生产的需要，降低了安全隐患；并且，在第一空心管材的周侧设置冷却装置进行降温，进一步防止了第一空心管材110的烧坏或破裂，提高了安全性能；另外，该电感耦合等离子体喷枪采用电感线圈进行感应耦合，避免了电极的使用，降低了材料成本和材料污染。