微波等离子体调研报告

2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
出版物来源
结论
微波热等离子体论文发表的主要期刊是 SPECTROCHIMICA ACTA PART B ATOMIC SPECTROSCOPY IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE JOURNAL OF ANALYTICAL ATOMIC SPECTROMETRY
结论
1. intermediary compounds are shown in Figs. (a)and (b), disappeared in Figs.(c) 2. Perfect oxidation in Figs.(c)
2015-5-7
APPLIED PHYSICS LETTERS92, 071503 (2008)
Density of DMMP 124g/mole
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
Appl. Phys. Lett. 92, 071503 (2008)
加装短路活塞的常规型波导谐振腔
inner dimensions 86.1 x 42.9 ram2
gas, temperatures 25 000 K
2015-5-7 中科院等离子体物理研究所
窄边双向渐变压缩型波导谐振腔
inner diameters of the needles 0.14 to 0.92 mm
Outer diameters of the needles 0.32 to 1.28 mm
gas flow rate was 5 0– 800 mL/min
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
短路活塞的位置不同电场分布
2015-5-7 (a)L=130mm; (b)L=140mm; (c)L=150mm; (d)L=160mm;
结论：大概在130.5左右 微波能量达到最大
2015-5-7 中科院等离子体物理研究所
可以用ansoft HFSS 对谐振腔 内部电场进行模 拟
微波热等离子体炬
报告人： 林启富
指导老 师：倪 国华
中科院等离子体物理研究所
2015-5-7
报告提纲
微波热等离子 体研究状况 微波热等离子 体实验装置
微波热等离子 体调试与分析
微波热等离子 体应用
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
微波热等离子体研究状况
国家与 地区 研究方 向 出版年 份 出版物 来源
GC spectra of samples of the intermediary compounds collected from the inner surface of the reaction chamber after 2 min of DMMP de-struction in the plasma torch for the additional oxygen at rates of (a) 0l/ m,(b) 20 l / m, and (c) 40 l / m.
结论
the TEM micrographs did not show clearly met al particles a t the nanotube ends
2015-5-7
Materials Science and Engineering C 26 (2006) 1189 – 1193
微波等离子体制备粉体材料
Fig. 3. TEM micrograph of carbon nanotubes deposited on Si/SiO2/Fe substrate (gas flow of Ar 1000 sccm, H2 300 sccm, CH4 50 sccm, substrate temperature 970 K).
结论
The CNTs prepared at the above given conditions exhibited a high density and a good vertical alignment perpend icular to the substrate
2015-5-7
Materials Science and Engineering C 26 (2006) 1189 – 1193
结论
1. intermediary compounds are shown in Figs. (a)and (b), disappeared in Figs.(c) 2. The intensity of co2 increased
2015-5-7
APPLIED PHYSICS LETTERS92, 071503 (2008)
由上面两幅图可 知，短路活塞距 离耦合天线中心 轴在L=130mm左 右时电磁场最大
对于波导波长为λ，则 L=3 λ/4
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
微波等离子体谐振腔电磁场分布
TE103模电磁场强度分布
2015-5-7 中科院等离子体物理研究所
TE10模电磁场结构图
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
2015-5-7
Int J Adv Manuf Technol34: (2007) 316 –322
微波等离子体进行原子光谱分析
Fig. 3. Schematic diagram in which the TIA is used to create a freely expanding plasma. The emission signal of the plasma is guided through an optical fiber and focused onto the entrance slit of a monochromator. Spectra are acquired with a CCD camera. Basically the same set-up is used for GS experiments.
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
国家与地区
结论
微波热等离 子体的主 要研究国 家是美国， 中国和韩 国
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
出版年份
结论
06年左右是 微源自文库热等 离子体的 黄金发展 期
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
研究方向
结论
微波热等离 子体主要 应用方向 是物理学， 化学，光 谱学和材 料科学
2015-5-7 中科院等离子体物理研究所
微波热等离子体装置
微波热等离 子体装置图 微波 等离 子体 优缺 点 微波等离子 体参数
2015-5-7 中科院等离子体物理研究所
微波 的产 生
微波热等离子体装置图
磁控管 耦合天 线 环形器
谐振腔 体
水负载
短路活 塞
定向耦 合器
石英管
2015-5-7
销钉调 配器 模式转 换器 中科院等离子体物理研究所
2015-5-7 中科院等离子体物理研究所
各种放电等离子体参数范围
等离子体发生 方法 直流弧光放电 直流辉光放电 电晕放电 高频放电 Ne/cm3 >104 109—1012 106 108 -109 E/(V/cm) <20 50—10000 >2*104 100—500 p/(torr) >100 <100 >100 <100 ~104 ~104 ~104 ~104 Te/K Tg/K ~104 ~7*102 ~4*102 ~7*102
2015-5-7
Surface & Coatings Technology 202 (20 08) 5275– 5279
微波等离子体的应用
微波等 离子体 化学气 相沉积
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
dimethyl methylphosphonate (DMMP)甲基膦酸二甲 酯 chemical warfare agents
Fabrication of diamond nanopowder using microwave plasma torch technique
2015-5-7
Int J Adv Manuf Technol34: (2007) 316 –322
结论
the larger flow rate of Ar or greater pressure of the reaction chamber indicates the bigger synthesized nanoparticles
郭硕鸿，电动力学(高等教育出版社)
不同喷嘴结构下电场分布(a)突变型(b)渐变型
2015-5-7 中科院等离子体物理研究所
喷嘴的位置
• (a)突出
2015-5-7
(b)平齐
中科院等离子体物理研究所
(c)缩进
0.1cm表示喷嘴在谐振腔内部距离谐振腔表面的 距离 0cm 0.2cm 0.4cm喷嘴伸出谐振腔表面的距离
微波放电(冷)
微波放电(热)
2015-5-7
1011
1014
<100
~104
~6*103
~103
~6*103
中科院等离子体物理研究所
微波热等离子体优缺点
无电极放电，等离子体纯净而且密度高
对气体放电的谱带很宽，更能增强气体分 子的激发，电离和离解过程 利用磁场来传送等离子体，实现工艺加工 区域与放电区域相分离 大气压微波等离子体无需抽真空，简化设 备，减少投资
两种生长模式
2015-5-7
许根慧，等离子体技术及应用(化学工业出版社，2006)
Fig.2. SEM micrograph of carbon nanotubes deposited on Si/SiO2/Fe substrate (gas flow of Ar 1000 sccm, H2 300 sccm, CH4 50 sccm, substrate temperature 970 K).
Gas densities 0.64 ~ 5.1 x 10 20 m -3
2015-5-7
J. Jonkers et al. / Spectrochimica Acta Part B 51 (1996) 1385 1392
装置调试与分析
短路活 塞的位 置
喷嘴的 形状
装置调试与分析
喷嘴的 位置
通气量
Power:1.2kW destruction rate:1.14l/L
2015-5-7
APPLIED PHYSICS LETTERS92, 071503 (2008)
The FTIR spectra of the discharge gas from DMMP destruction with additional oxygen at rates of (a) 0l/ m,(b) 20 l / m,co and (c) 40 l / m. 2
2015-5-7
Int J Adv Manuf Technol34: (2007) 316 –322
结论
the larger flow rate of N2 or greater pressure of the reaction chamber indicates the bigger synthesized nanoparticles
• 微波是由特殊装置把直流电或者交流电转 换而来
磁控管 电真空器件(电子管) 多腔速调管 行波管 半导体器件
• 微波主要器件分类
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
微波等离子体参数
微波频率分为 915MHz和2450MHz 微波等离子体放电是自持 放电 一般情况下，微波等离子体是非平 衡的冷等离子体 谐振腔腔体部分密度可达1014/cm3
微波等离子体制备碳纳米管
Carbon nanotubes(CNT) synthesis in microwave plasma torch
2015-5-7
Materials Science and Engineering C 26 (2006) 1189 – 1193
碳纳米管的制备原理
两个形成阶段：核化，生长
工作气压范围广，从几个大气压到10-3
2015-5-7 中科院等离子体物理研究所
微波热等离子体两大研究方向
微波等离子体发生器装置的 设计，腔体内电磁场的分布。
微波等离子体的应用
2015-5-7 中科院等离子体物理研究所
微波波导腔体谐振腔四种结构
加装短路活塞的常规型波 导谐振腔 窄边阶梯型压缩波导谐振 腔 窄边渐变型压缩波导谐振 腔 窄边双向渐变压缩型波导 谐振腔
2015-5-7
中科院等离子体物理研究所
Ne 5.0–8.0 ( ×1014)cm−3 Tempreture:6000K
Plasma radius:10mm
2015-5-7
Plasma Sources Sci. Technol. 15(2006) S26–S34
Power 1.2kW
Injection rate 1.15l/h