DE19628949B4

DE19628949B4 - Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma

Info

Publication number: DE19628949B4
Application number: DE1996128949
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr.-Ing. Räuchle; Horst Mügge; Fritz Konstantin Räuchle
Original assignee: Muegge Electronic GmbH
Current assignee: Muegge GmbH
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2016-07-19
Also published as: DE19628949A1

Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma in einem Unterdruckbehälter mit Hilfe von elektromagnetischen Wechselfeldern, wobei ein stabförmiger Leiter innerhalb eines Rohres aus isolierendem Werkstoff durch den Unterdruckbehälter geführt ist, wobei der Innendurchmesser des Rohres größer als der Durchmesser des Leiters ist, wobei das Rohr an beiden Enden durch Wände des Unterdruckbehälters gehalten und gegenüber den Wänden an seiner Außenfläche abgedichtet ist und wobei mehrere aus je einem stabförmigen Leiter und einem Rohr bestehende Vorrichtungen in dem Unterdruckbehälter angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiter an beiden Enden an Quellen zur Erzeugung der elektromagnetischen Wechselfelder angeschlossen ist, dass zur Zuführung der elektromagnetischen Wechselfelder zu den Leitern (51 bis 58) mehrerer jeweils nebeneinander liegender Rohre (41 bis 48) an jeweils einem der Enden ein Verteiler (14 bis 17) mit einem Eingang, mit sich verzweigenden Koaxialleitungen (18 bis 21) und mit Ausgängen vorgesehen ist, die jeweils mit einem der Leiter (51 bis 58) verbunden...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma in einem Unterdruckbehälter mit Hilfe von elektromagnetischen Wechselfeldern, wobei ein stabförmiger Leiter innerhalb eines Rohres aus isolierendem Werkstoff durch den Unterdruckbehälter geführt ist, wobei der Innendurchmesser des Rohres größer als der Durchmesser des Leiters ist, wobei das Rohr an beiden Enden durch Wände des Unterdruckbehälters gehalten und gegenüber den Wänden an seiner Außenfläche abgedichtet ist und wobei mehrere aus je einem stabförmigen Leiter und einem Rohr bestehende Vorrichtungen in dem Unterdruckbehälter angeordnet sind.
Bei einer derartigen im Hauptpatent beschriebenen Vorrichtung ist es für verschiedene Anwendungen vorteilhaft, die einzelnen Rohre dicht nebeneinander anzuordnen – beispielsweise Rohre mit einem Durchmesser von 30 mm in einem Abstand von 60 mm. Die Zuführung der Wechselfelder erfolgt bei bekannten Vorrichtungen, beispielsweise gemäß DE 41 36 297 A1 durch einen Hohlleiter, der senkrecht zu mehreren nebeneinander angeordneten Mikrowellen-Erzeugungseinrichtungen verläuft. Für jede der Mikrowellen-Erzeugungseinrichtungen ist im Hohlleiter eine Koppeleinrichtung vorgesehen, welche die Auskopplung eines Teils der in dem Hohlleiter geführten Energie zur jeweiligen Plasmaerzeugungseinrichtung vornimmt. Dabei ist der Abstand der einzelnen Koppeleinrichtungen und damit der Plasmaerzeugungseinrichtungen auf die Hälfte der Wellenlänge oder auf ein ganzzahliges Vielfaches davon beschränkt. Bei vielen Anwendungsfällen der Vorrichtung nach dem Hauptpatent ist es jedoch vorteilhaft, die einzelnen Rohre (Mikrowellen-Erzeugungseinrichtungen) dichter nebeneinander anzuordnen.
Die Zuführung der elektromagnetischen Wechselfelder zu den Leitern an mehreren jeweils nebeneinander liegenden Rohren ist es aus EP 0 334 184 A2 oder DE 2 226 597 A bekannt, einen Verteiler mit einem Eingang und mit sich verzweigenden Koaxialleitungen zu verwenden, die jeweils mit einem der Leiter verbunden sind. Eine derartige Ausgestaltung der Verteiler ist jedoch aufwendig und teuer.
Aus EP 0 547 868 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas mittels Mikrowellenenergie beschrieben, bei der die Mikrowellenenergie über Koppeleinrichtungen an gegenüberliegenden Enden von Koaxialleitern eingekoppelt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma die Zuführung der Wechselfelder auch bei dicht nebeneinander liegenden Rohren in einfacher Weise zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeder Leiter an beiden Enden an Quellen zur Erzeugung der elektromagnetischen Wechselfelder angeschlossen ist, dass zur Zuführung der elektromagnetischen Wechselfelder zu den Leitern mehrerer jeweils nebeneinander liegender Rohre an jeweils einem der Enden ein Verteiler mit einem Eingang, mit sich verzweigenden Koaxialleitungen und mit Ausgängen vorgesehen ist, die jeweils mit einem der Leiter verbunden sind und dass der Verteiler jeweils aus einem massiven Metallblock besteht, in welchem die Koaxialleitungen in Form von Kanälen mit jeweils einem Innenleiter eingebracht sind.
Dabei wird eine stabile, betriebssichere und zur Übertragung hoher Leistungen geeignete Vorrichtung insbesondere dadurch erzielt, dass ein Verteiler jeweils aus einem Aluminiumblock besteht, in welchem die Koaxialleitungen in Form von Kanälen mit jeweils einem Innenleiter eingebracht sind.
Je nach Voraussetzungen im Einzelnen können durch einen Verteiler zwei, vier oder auch mehr Leiter mit Wechselfeldern versorgt werden. Bei einer größeren Anzahl von Leitern bzw. Rohren können mehrere Verteiler angeordnet werden, wobei dann vorzugsweise vorgesehen ist, dass dem Eingang jeweils eines Verteilers das Wechselfeld über einen Hohlleiter zuführbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Unterdruckbehälter 1, von dem lediglich zwei Wände 2, 3 dargestellt sind, in denen Glasrohre 41 bis 48 gelagert sind, in denen sich jeweils ein stabförmiger Leiter 51 bis 58 befindet. Einzelheiten zur Lagerung der Glasrohre sowie zur Abdichtung gegenüber den Wänden 2, 3 sind dem Hauptpatent entnehmbar.
Den stabförmigen Leitern 51 bis 58 werden von beiden Enden hochfrequente Wechselfelder zugeführt. Dazu dient jeweils ein Mikrowellen-Generator 6, 7, dessen Ausgang mit einem Hohlleiter 8, 9 verbunden ist. Jeweils zwei Koppeleinrichtungen 10, 11; 12, 13 in den Hohlleitern 8, 9 koppeln einen Teil der Energie aus den Hohlleitern 8, 9 aus und führen ihn in jeweils eine Eingangsöffnung 22, 23, 24, 25 eines Verteilers 14, 15; 16, 17. Die durch die Öffnungen 22, 23, 24, 25 eingekoppelten Leistungen können durch die Öffnungsdurchmesser, durch die geometrische Form der Koppeleinrichtungen sowie durch Abstimmstifte individuell angepasst werden, so dass von Rohr zu Rohr eine homogene oder beabsichtigte inhomogene Plasmabildung erfolgt.
Zwei in Richtung der Doppelpfeile bewegliche Abstimmstifte 26, 27 sind beispielhaft in der Figur dargestellt. Diese wirken auf die Leistung aller an die Verteiler 15, 17 angeschlossenen Rohre 45 bis 48. Abstimmstifte können auch in den verzweigten Teilen der Koaxialleitungen angeordnet sein, wobei sie dann auf die jeweils angeschlossenen Rohre oder einzelne Rohre wirken. In der Figur sind die Abstimmstifte 26, 27 in der Zeichenebene dargestellt, um deren Verschiebbarkeit zu veranschaulichen. Sie können jedoch auch in einem anderen Winkel angeordnet sein, beispielsweise senkrecht zur Zeichenebene.
Die Koaxialleitung 18, 19, 20, 21 verzweigt sich jeweils zu vier Ausgängen, die mit jeweils einem Ende der stabförmigen Leiter 51 bis 58 verbunden sind. Die Innenleiter können durch Abstandshalter aus Nichtleitern, beispielsweise Teflon oder Keramik, gestützt sein. Durch die Koaxialleitungen kann ein Kühlmittel, beispielsweise Luft, strömen.

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma in einem Unterdruckbehälter mit Hilfe von elektromagnetischen Wechselfeldern, wobei ein stabförmiger Leiter innerhalb eines Rohres aus isolierendem Werkstoff durch den Unterdruckbehälter geführt ist, wobei der Innendurchmesser des Rohres größer als der Durchmesser des Leiters ist, wobei das Rohr an beiden Enden durch Wände des Unterdruckbehälters gehalten und gegenüber den Wänden an seiner Außenfläche abgedichtet ist und wobei mehrere aus je einem stabförmigen Leiter und einem Rohr bestehende Vorrichtungen in dem Unterdruckbehälter angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiter an beiden Enden an Quellen zur Erzeugung der elektromagnetischen Wechselfelder angeschlossen ist, dass zur Zuführung der elektromagnetischen Wechselfelder zu den Leitern (51 bis 58) mehrerer jeweils nebeneinander liegender Rohre (41 bis 48) an jeweils einem der Enden ein Verteiler (14 bis 17) mit einem Eingang, mit sich verzweigenden Koaxialleitungen (18 bis 21) und mit Ausgängen vorgesehen ist, die jeweils mit einem der Leiter (51 bis 58) verbunden sind, und dass der Verteiler (14 bis 17) jeweils aus einem massiven Metallblock besteht, in welchem die Koaxialleitungen (18 bis 21) in Form von Kanälen mit jeweils einem Innenleiter eingebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (14 bis 17) jeweils aus einem Aluminiumblock besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Eingang jeweils eines Verteilers (14 bis 17) das Wechselfeld über einen Hohlleiter (8, 9) zuführbar ist.