[发明专利]一种微波等离子体激发装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波等离子体激发装置，特别是涉及一种微波等离子体激发装置的冷却系统。

背景技术

微波加热、激发相比于其他加热、激发方式具有速度快、均匀性好、操作方便、洁净性好、节能环保等优势，因此微波系统被广泛应用于加热、离子激发设备。一般地，微波系统包括微波源、微波传导系统，在部分设备中还包括了耦合天线系统、微波窗口等部件。微波系统中的磁控管、变压器等部件是主要的发热部件，而微波磁控管的使用温度过高会大大降低磁控管的使用寿命，现有技术中，往往采用单一的水冷或风冷的冷却方式，而水冷要达到足够好的冷却效果，需要铺设大量/大面积的冷却水流道，大量/大面积的冷却水流道的铺设对设备的使用设计造成较大限制，而且单一水冷却效果欠佳，不能满足冷却要求。同时，单一的水冷方式也会大幅度缩短微波传输系统、微波窗口等部件的使用寿命。

现有技术中，微波窗口处的冷却一般仅仅采用冷却水进行冷却，然而微波窗口的面积较大，而且窗口材料（如石英）往往导热系数不高，从而导致微波窗口中心温度降低困难，材料温度分布不均匀，从而导致材料内应力、腐蚀、体积变化等问题，对材料的使用寿命和密封效果产生不好的影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种微波等离子体激发装置，以解决现有微波等离子体激发装置工作过程中冷却效果不理想的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种微波等离子体激发装置，包括磁控管、转换器、微波窗口和腔体，所述磁控管的输出端与转换器的输入端通过第一微波传输机构连通，所述转换器的输出端通过第二微波传输机构与微波窗口对接，所述微波窗口置于腔体上，所述第二微波传输机构的底侧设有出风口；还包括气冷系统，气冷系统将气体导入磁控管，所述气体依次流过磁控管、第一微波传输机构、转换器和第二微波传输机构后从出风口流出。

作为本发明的一种实施方式，所述气冷系统包括鼓风机和气体流道，所述鼓风机的出风口通过气体流道与磁控管连通。

作为本发明的另一种实施方式，所述气冷系统包括压缩气体罐和气体流道，所述压缩气体罐的出气口通过气体流道与磁控管连通。

进一步地，所述磁控管的周围设有风扇，所述风扇直接将气体吹向磁控管，以促使磁控管冷却。

进一步地，所述磁控管的周围设有第一冷却液流道，所述第一冷却液流道与冷却液供应机构连通。

进一步地，所述第一冷却液流道呈螺旋状，且缠绕于磁控管外侧。

进一步地，所述第一冷却液流道包括多根直管，绑扎于磁控管外。

进一步地，所述冷却液供应机构包括冷却液储存罐、冷却液储存槽中的一种或多种。

进一步地，所述冷却液体包括水、乙二醇型冷却液、甘油型冷却液、酒精型冷却液中的一种或多种。进一步地，所述冷却液也可为其他商用冷却液体。

进一步地，所述转换器周围设有第三冷却液流道，转换器上设有与第三冷却液流道连通的第一进液口和第一出液口。

进一步地，所述第二微波传输机构主要由导热材料制成，以加快微波窗口的散热。

优选的，所述的导热材料为金属材料，如铜、铝、铁、钛、镁等合金。

优选地，所述出风口的数量为多个，以第二微波传输机构的中心轴线为中心呈辐射状分布，以加快第二微波传输机构与微波窗口接触部位附近热量的散除，并保证微波窗口各处温度均匀分布。进一步地，第二微波传输机构的底端壁可设计得较厚，以增大与微波窗口的接触面积，进一步提升散热效果。

进一步地，所述第二微波传输机构包括微波传输管道。

进一步地，所述微波窗口周围设有第二冷却液流道，所述第二冷却液流道的壁直接或间接与微波窗口接触。这样可在向第二冷却液流道内注入冷却液，将微波窗口处的热量带出，以降低温度。所述的直接接触包括流道的侧壁直接与微波窗口接触，所述的间接接触包括流道侧壁与微波窗口之间还包括垫圈、密封胶等部件，无论是直接或间接接触，其最终实现的效果是微波窗口上的部分热量能传递到第二冷却流道中的冷却液中。

作为本发明的一种实施方式，所述第二冷却液流道设置于第二微波传输机构侧壁内，第二微波传输机构上设有与第二冷却液流道连通的第二进液口和第二出液口。微波窗口的热量通过第二微波传输机构传导如第二冷却液流道的冷却液中，加快微波窗口处热量的传递，从而加速冷却。优选地，第二进液口设置于第二出液口的下方。

作为本发明的一种方案，所述第一冷却液流道、第二冷却液流道、第三冷却液流道并联于同一冷却液供应机构上。