[发明专利]一种微波激发常压等离子体射流的结构和阵列结构

说明书

本申请提供一种微波激发常压等离子体射流的结构和阵列结构。旨在提供一种无电极，制造成本低，易于加工的激发等离子体的结构，避免对激发的等离子体造成二次污染。包括：同轴接头、激发结构包括：馈入传输线结构、第一金属层、介质基片层和第二金属层；第一金属层通过馈入传输线结构连接同轴接头内导体，第二金属层连接同轴接头外导体；基底沿长度方向排布多个金属过孔，将第一金属层和第二金属层连通，金属过孔围合形成介质基片层区域，基底上开设的通孔中插入石英管；石英管外第一和第二金属圈，分别与第一和第二金属层相连；同轴接头将微波信号传输到介质基片层，金属过孔将微波信号限制在介质基片层区域，以将石英管内气体激发为等离子体。

技术领域

本发明涉及微波激发常压等离子技术领域，特别是涉及一种微波激发常压等离子体射流的结构和阵列结构。

背景技术

随着电子技术的高速发展，微波常压等离子体广泛应用于多个领域，包括材料表面改性处理、生物医疗、食品保鲜、镀膜、环境保护等，具有无需外置真空设备，气体温度低，电子密度高，活性粒子丰富，不会污染周边环境，系统能量利用率高和使用寿命长等优势。

目前，常用的常压等离子体射流通常采用介质阻挡放电（DBD），同轴，微带等结构，然而，这些结构一般都有电极，在激发等离子体后，等离子体容易造成电极的腐蚀，影响器件寿命；同时，被腐蚀的电极材料也会存在等离子体中，在降解等应用的同时引入二次污染。采用压缩波导的微波等离子体炬可以在石英管中实现微波无极等离子体的激发，然而，压缩波导制造成本较高，体积大，且激发所需的微波功率大。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种微波激发常压等离子体射流的结构和阵列结构，旨在提供一种无电极，且制造成本低，易于加工的微波激发常压等离子体射流的结构和阵列结构，从而避免对激发的常压等离子体造成二次污染。

本申请第一方面，提供了一种微波激发常压等离子体射流的结构，所述结构包括：同轴接头，与所述同轴接头连接的激发结构，所述激发结构包括基底和馈入传输线结构，所述基底由上至下包括第一金属层、介质基片层和第二金属层；其中，所述第一金属层通过所述馈入传输线结构连接所述同轴接头内导体，所述第二金属层与同轴接头外导体相连；

所述基底的相邻的至少两条边上沿各边的长度方向排布有多个金属过孔，所述多个金属过孔用于将所述第一金属层和所述第二金属层连通，其中，所述基底上所述多个金属过孔围合形成介质基片层区域，所述介质基片层区域中开设有通孔；

所述通孔中插入石英管，所述石英管内充斥有待激发的气体。

可选地，所述基底的三条边上沿各边的长度方向排布有多个金属过孔，其中，所述通孔位于所述第一金属层的中心位置。

可选地，所述微波激发常压等离子体射流的结构还包括，匹配结构；所述第一金属层和所述馈入传输线结构分别与所述匹配结构连接。

可选地，所述馈入传输线结构和所述介质基片层区域组成的微波信号传输线的阻抗，通过所述匹配结构匹配为预设阻抗值。

可选地，所述微波激发常压等离子体射流的结构还包括，金属圈；所述金属圈内壁面紧贴所述石英管外壁面；

所述金属圈包括：第一金属圈和第二金属圈；

所述第一金属圈位于所述第一金属层一侧，并与所述第一金属层相连，所述第二金属圈位于所述第二金属层一侧，并与所述第二金属层相连。

可选地，包括至少两个所述激发结构，其中，至少两个所述激发结构分别连接到所述同轴接头，且至少两个所述激发结构阵列排布，其中，相邻两个激发结构的相邻边共用一排金属过孔。

可选地，所述基底的二条相邻边上沿各边的长度方向排布有多个金属过孔，其中，所述通孔位于第一金属层中与所述二条相邻边的交点呈对角线的端点上。