[发明专利]一种2450MHz大功率微波烧结熔炼用真空密封窗

说明书

本发明公开了一种2450MHz大功率微波烧结熔炼用真空密封窗，包括位于真空端的第一波导和位于馈入端的第二波导，以及位于第一波导和第二波导之间的介质窗；微波在介质窗中传播形成的波峰处于介质窗外。采用本发明的一种2450MHz大功率微波烧结熔炼用真空密封窗，在微波熔炼金属材料时，保证微波能量馈入至真空熔炼炉中，不会在密封窗处打火烧蚀。

技术领域

本发明涉及一种2450MHz大功率微波烧结熔炼用真空密封窗，属于微波熔炼技术领域。

背景技术

传统加热是依靠发热体将热能通过对流、传导或辐射方式传递至被加热物而使其达到某一温度的方式。微波烧结利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法。与常规烧结相比，微波烧结具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染的优点，并能提高产品的均匀性和成品率。因其清洁、高效、操作方便的优点，在陶瓷材料、金属材料研究领域得到广泛应用。

在金属材料的微波熔炼烧结中，为避免金属材料与空气接触导致金属材料的氧化，多在真空条件下进完成，真空密封窗则是必不可少的组件。

如中国专利申请2021105687509的微波熔炼装置就需要使用真空密封窗。

现在常用的2450MHz微波源功率小，输出功率1kW左右，系统如没有真空要求多不采用介质窗，如果有真空要求采用的介质窗多采用陶瓷，氧化铍等材料，按照理论计算均能保证微波通过，但由于功率小，只会在介质窗处产生少许热量(产生的热量有限，多采用热设计手段予以处理)，而不会打火烧蚀。

熔炼用大功率2450MHz微波源输出功率大(平均功率大于10kW)，会使介质窗处产生更多的热量，在波导馈线传输过程中会出现强场区，输出功率越大，场强越强。如果设计不得当，由于介质材料的介电损耗便会迅速产生热量，温度升高造成窗片烧蚀、打火，造成密封窗的损坏。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种2450MHz大功率微波烧结熔炼用真空密封窗，本发明在微波熔炼金属材料时，保证微波能量馈入至真空熔炼炉中，不会在密封窗处打火烧蚀。

本发明采用的技术方案如下：

一种2450MHz大功率微波烧结熔炼用真空密封窗，包括位于真空端的第一波导和位于馈入端的第二波导，以及位于第一波导和第二波导之间的介质窗；

所述介质窗的厚度为微波在介质窗中传播的半波长或半波长的整倍数。

在本发明中，使用时第一波导与真空熔炼装置连接，第二波导与微波源连通，2450MHz大功率(大于10kW)微波从第二波导通过介质窗进入真空熔炼装置进行微波熔炼，微波在介质窗中传播会周期性的形成波峰和波谷，其中波峰能量最大场强最大，在波峰附近形成强场区。通过设置介质窗的厚度为微波在介质窗中传播的半波长或半波长的整倍数，可以使微波在介质窗中传播形成的波峰处于介质窗外，介质窗处于强场区外，从而微波不会在介质窗产生大量热量，引起烧蚀、打火造成介质窗的损坏。

需要说明的是，介质窗的厚度非常关键，介质窗的厚度过低会使的介质窗落在强场区内，而介质窗厚度过厚同样会使的介质窗落在强场区内。通过仿真计算，介质窗的厚度为微波在介质窗中传播的半波长或半波长的整倍数时，微波在介质窗中传播形成的波峰处于介质窗外，介质窗处于微波的强场区外，从而不会在密封窗处打火烧蚀。

作为优选，所述第一波导和第二波导设置法兰盘，通过螺栓连接固定第一波导和第二波导。

在上述方案中，通过法兰固定第一波导和第二波导简单方便。

作为优选，所述第一波导和第二波导为BY22圆波导。