产生等离子体的微波天线.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201080037782.6

申请日:

2010.07.06

公开号:

CN102612863A

公开日:

2012.07.25

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H05H 1/24申请日:20100706|||公开

IPC分类号:

H05H1/24; H05H1/34

主分类号:

H05H1/24

申请人:

韩国基础科学研究院

发明人:

刘铉锺; 章守旭; 郑熔镐; 李奉柱

地址:

韩国大田市

优先权:

2009.08.24 KR 10-2009-0078248; 2009.11.30 KR 10-2009-0117397

专利代理机构:

北京攀腾专利代理事务所(普通合伙) 11374

代理人:

彭蓉;陈纤

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内容摘要

本发明涉及利用微波产生均匀的大面积等离子体的新结构的天线,本发明的产生等离子体的微波天线包括,波导管,天线体,以及,同轴结构连接部,其通过电连接上述波导管和上述天线体,上述天线体设置有多个槽的环状导电体块,在上述导电体块的多个槽之间形成有凹槽,在上述凹槽中插入有多个永磁体。上述多个槽可为贯通上述导电体块的内外部,并且上述多个槽可以具有反复的方波形状。根据本发明,永磁体直接安装于天线体,从而通过ECR产生的高能电子(energetic?electrons)利用磁场梯度和曲率所引起的作用力,分布于微波天线体中,高能电子重新离子化周围的中性粒子,从而产生具有均匀大面积以及均匀对称性的等离子体。

权利要求书

1.一种产生等离子体的微波天线,其包括,波导管;天线体;以及,同轴结构连接部,其对所述波导管和所述天线体进行电连接,其中,所述天线体:设置有多个槽的环状的导电体块,在所述导电体块的所述多个槽之间形成凹槽,在所述凹槽中插入有多个永磁体。2.根据权利要求1所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:所述多个槽贯通所述导电体块的内外部。3.根据权利要求1所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:所述天线体还包括盖子,其防止所述永磁体向外部脱离。4.根据权利要求1或2所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:所述多个槽具有反复的方波脉冲形状。5.根据权利要求4所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:所述多个槽的所述导电体块的高度方向及圆周方向的长度为根据使用频率确定的波长1/2的长度,所述多个槽在端部中短路(short)。6.根据权利要求1或2所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:所述多个永磁体被插入在所述导电体块的所述多个槽之间形成的凹槽中,并排列成上部为N极,下部为S极,或者上部为S极,下部为N极。7.根据权利要求1所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:所述天线体还包括与所述同轴结构连接部进行电连接的外部导电体连接部以及内部导电体连接部。8.根据权利要求1或2所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:根据所述天线体内部的磁场倾斜度和曲率的高能电子的移动通过下述公式进行控制, V ‾ d = m e e ( V | | 2 + 1 2 V ⊥ 2 ) B ‾ × R c ‾ B 2 R 2 ]]>在此,Vd为漂移速度向量,V||为磁场方向速度向量,V⊥为磁场和直角方向速度,B为磁场向量,Rc为磁场曲率向量。9.根据权利要求1或2所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:所述同轴结构连接部形成为大直径同轴结构,其包括,内部导电体;外部导电体,其设置在所述内部导电体的外部;以及,陶瓷绝缘体,其覆盖所述内部导电体的一端部。10.根据权利要求9所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:所述同轴结构连接部还包括冷却堆,其冷却所述内部导电体以及所述外部导电体。11.根据权利要求9所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:所述同轴结构连接部还包括天线体连接部。12.根据权利要求9所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于:所述内部导电体插入于所述波导管,从而将所述波导管内的微波耦合为同轴结构,进而传达功率。

说明书

产生等离子体的微波天线

技术领域

本发明涉及能够产生均匀的大面积等离子体的微波天线。更详细地说,
本发明涉及如下微波天线:永磁体直接安装在天线体本身,由ECR产生的
高能电子(energetic electrons)根据磁场均匀地分布于整个天线体,由
上述高能电子而离子化的等离子体具有均匀的对称性。该微波天线用于产
生所述等离子体。

背景技术

一般地,ECR(Electronic Cyclotron Resonance;电子回旋加速器共
振)等离子体源是很有效的等离子体产生源,其将等离子体的流动及工艺领
域可扩大到低压力(例如,10-4Torr)的领域。

并且,在利用等离子体的蚀刻及蒸镀等多种半导体工艺(Plasma 
processing)中,为了满足产业要求的极限特性和收益率,逐渐要求更大
面积(large-area)的等离子体产生源。并且,同时大面积的等离子体应
当均匀(uniformity)地分布。

与此相关地,利西塔诺(Lisitano)状天线的圆形形状的利西塔诺线
圈,与现有的微波等离子体不同,其直径不限于规定的波的波长大小,而
与波长大小无关地将其线圈的直径可调整为所需的大小,能够产生对应
的大面积等离子体的有效天线结构。

但是,利西塔诺线圈具有如下缺点:(i)等离子体分布(profile)的
非轴对称性(nonaxisymmetry)和(ii)使用非冷却同轴电缆(coaxial cable)
所引起的规定功率的限制等。所以被认为不适作为大面积均匀等离子体源
的天线。

发明内容

由此,考虑到上述问题,本发明提供能够产生具有良好的等离子体分
布对称性、较少的规定功率限制的均匀的大面积等离子体的微波天线。

根据本发明的一个实施例的产生等离子体的微波天线,包括:波导管;
天线体;以及同轴结构连接部,其将上述波导管和上述天线体进行电连接。
上述天线体形成为设置有多个槽的环状的导电体块,在上述导电体块的多
个槽之间形成有凹槽,在上述凹槽中插入多个永磁体。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述多个槽形成为能够贯通
上述导电体块的内外部。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述天线体还包括盖子,用
来防止上述永磁体向外部脱离。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述多个槽能够形成为反复
的方波脉冲形状。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述多个槽的高度方向及圆
周方向的长度都形成为根据使用频率确定的波长的1/2,上述多个槽在端部
短路。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述多个永磁体被插入于形
成在上述导电体块的多个槽之间的凹槽中,可排列成上部为N极,下部为S
极。并且,在上述凹槽中的永磁体的排列可形成为上部为S极,下部为N
极。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述天线体还包括:同轴结
构连接部;电连接的外部导电体连接部;以及,内部导电体连接部。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,根据上述天线体内部的磁场
梯度(gradient)和曲率(curvature)的高能电子的运动是根据以下公式
进行控制的。

V d = m e e ( V | | 2 + 1 2 V 2 ) B × R c B 2 R 2 ]]>

在此,Vd为漂移速度向量,

V||为磁场方向速度向量,

V⊥为磁场和垂直方向速度,

B为磁场向量,

Rc为磁场曲率向量。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述同轴结构连接部形成为大
直径同轴结构,其可包括:内部导电体;外部导电体,其设置在上述内部
导电体的外部;以及,陶瓷绝缘体,其覆盖上述内部导电体的一端部。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述同轴结构连接部,还包括:
冷却堆,其冷却上述内部导电体以及外部导电体。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述同轴结构连接部还包括:
天线体连接部。

在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述内部导电体被插入于上述
波导管,从而将波导管内的微波耦合为同轴结构,进而传达功率。

根据本发明,将永磁体直接安装在天线体,从而经由ECR产生的高能电
子(energetic electrons)利用根据磁场梯度和曲率的作用力,分布于微
波天线体中,高能电子重新对周围的中性粒子进行离子化,从而产生具有
均匀大面积和均匀对称性的等离子体。

附图说明

图1是表示根据本发明的产生等离子体的微波天线的透视图。

图2是在图1中表示的本发明的产生等离子体的微波天线的视图。

图3是在图2中表示的同轴结构连接部及波导管的概略的部分结构示
意图。

图4是在图2中表示的天线体的概略的分解视图。

图5是表示根据本发明的产生等离子体的微波天线体内部的磁场梯度
和曲率的高能电子移动(Vd)的示意图。

具体实施方式

有关特定结构或功能的描述,在此仅仅是为了针对根据本发明概念的
实施例进行说明,并且,根据本发明概念的实施例可通过多种不同的方式
进行实施,而不只是限定于本说明书所陈述的实施例。

根据本发明的概念的实施例可进行多种变更且可具有多种形态,因此,
将特定的实施例通过附图来表述,并且在本说明书中进行详细的说明。但
是,根据本发明概念的实施例并不只是限定于本文所披露的具体形态或方
式,而应当包括本发明构思及其技术范围所包含的所有变更、替换或等同
内容。

第一以及/或者第二等术语可用于说明多种构成要素,但上述构成要素
不限定于上述术语中。上述术语是以使一个构成要素区别于其他构成要素
为目的的,例如,不脱离根据本发明概念的权利范围,第一构成要素可命
名为第二构成要素,同样地,第二构成要素可命名为第一构成要素。

当提到任何构成要素“连接”或者“耦合”于其他构成要素时,可直
接连接或者耦合于其他构成要素中,也可理解为在中间存在其他的构成要
素。相反地,当提到任何构成要素“直接连接”或者“直接耦合”于其他
构成要素时,应理解为在中间不存在其他的构成要素。用于说明构成要素
之间关系的其他表达,即,“在~之间”和“刚好在~之间”或者“在~
邻接”和“在~直接邻接”等的表达也同上述一样理解。

在本说明书使用的术语只是为了说明特定的实施例而使用的,因此没
有限定本发明的意图。单数的表达在文脉上没有明确地指出其他的意思的,
包括复数的表达。在本说明书中,“包括”或者“具有”等术语应理解为
是指所设置的特征、数字、阶段、动作、构成要素、部件或者组合上述部
分的存在,而不排除一个或者一个以上的其他特征或者数字、阶段、动作、
构成要素、部件或者组合上述部分的存在或者附加可能性。

只要不做其他定义,包括技术性或者科学性的术语,在此使用的全部
术语与根据在属于本发明的技术领域中具有基本知识的技术人员的一般地
理解具有同样的意思。一般所使用的事先已定义的术语应理解为具有与相
关技术文脉上所具有的意思相一致的意思,只要在本说明书没有明确地定
义,就不能理解为理想性或者过于形式性的意思。

以下,参照附图对本发明的优选实施例进行描述,从而对本发明的内容
加以详细的说明。在各图中所采用的同样标号表示同样的部件。

图1表示根据本发明的产生等离子体的微波天线的透视图,图2是在图
1中表示的本发明的产生等离子体的微波天线的视图。如图所示,本发明的
产生等离子体的微波天线,包括:天线体100;波导管300;以及,同轴结
构连接部200,其对上述波导管和天线体进行电连接。上述天线体100形成
为设置有多个槽120的环状的导电体块110,在上述导电体块的多个槽之间
形成有凹槽170,在上述凹槽170中插入有多个永磁体130。上述多个槽120
形成为能够贯通上述导电体块的内外部(参照图5),并形成为方波脉冲状
(垂直地下来,在圆周方向延伸后,垂直地上去,又在圆周方向延伸,并
重新垂直地下来的模式的形状,形状)(参照图2及图4)。如图
4所示,插入永磁体130的凹槽170形成在设置于天线体100的导电体块
110的多个槽120之间,在上述凹槽170中可形成有盖子140,其防止永磁
体130向外部脱离。例如,上述盖子140可形成为铁板。上述多个槽120
的导电体块的高度方向和圆周方向的长度形成为根据本发明的微波天线的
使用频率确定的波长的1/2长度。上述多个槽120在端部短路。

上述多个永磁体130插入于形成在上述导电体块110的凹槽170,并排
列成天线体100的外侧的上部为N极,下部为S极。相反地,也可排列成
天线体100的外侧的上部为S极,下部为N极。

由此,参照图1至图3,对根据本发明的产生等离子体的微波天线的同
轴结构连接部200进行说明。

图3是在图2中表示的同轴结构连接部及波导管的概略的部分结构示意
图。在本发明中,天线体100根据外部导电体连接部150以及内部导电体
连接部160,电连接于同轴结构连接部200。同轴结构连接部200的天线连
接部250连接于天线体100。

如图3所示,上述外部导电体220设置在内部导电体210的外部。上述
同轴结构连接部200形成为大直径同轴结构,并包括,内部导电体210;外
部导电体220;以及陶瓷绝缘体230,其覆盖上述内部导电体的一端部。如
上所述,利用大直径同轴结构,从而能够充分地传达引入同轴结构的功率。
并且,如上所述,本发明的天线的功率连接结构,使得陶瓷绝缘体230对
插入于波导管300内的内部导电体210的端部进行覆盖,从而不需要具有
高费用的绝缘体-导体接合,或者使用遇到热就不稳定的密封结构
(sealing)(例如,0型圈等)的电导入机(feedthrough)。

并且,上述同轴结构连接部200还包括冷却堆240,其冷却上述内部导
电体210以及外部导电体220。上述冷却堆240可形成为水进行循环的冷水
炉。如上所述地,如果同轴结构连接部200包括冷却堆240,则能够消除以
下问题:根据由现有的在同轴电缆(coaxial cable)中由导电及介电损耗
(conduction & dielectric loss)而引起的加热,可使同轴电缆或者电
导入机(feedthrough)破损。上述冷却堆240为了冷却上述内部导电体210
以及外部导电体220,根据其形成在内部导电体的外部周围,而表现为不具
有电导入机的强制冷却型(forced cooled)。

并且,上述同轴结构连接部200的内部导电体210插入于上述波导管
300,从而将波导管内的微波耦合为同轴结构。为了有效地耦合上述内部导
电体210和上述波导管300,应适当地调整内部导电体210的直径(Φ)和
插入长度(l)(参照图3)。

并且,上述同轴结构连接部200包括天线连接部250。

并且,供给至同轴结构连接部200的微波电流,通过内部导电体210流
动至天线体的内部导电体连接部160。微波电流重新随着形成在天线体的方
波脉冲形状的槽120进行流动,通过外部导电体220流出。如此形成的天
线体内的电流流动将用于产生等离子体的磁场形成在天线内部。

如上所示,规定功率作为从波导管(waveguide)直接耦合(coupling)
于同轴结构连接部200的结构(即,在波导管300的内部插入有同轴结构
连接部200的内部导电体210并耦合的结构),波导管和同轴结构连接部
直接进行连接,并与利西塔诺(Lisitano)线圈一同通过水强制地进行冷却。

上述波导管300可使用端面为四边形形状的WR340规格。

下面,对根据本发明的产生等离子体的微波天线的作用进行说明。

本发明的产生等离子体的微波天线形成为如上所述的结构,则插入在天
线体100的导电体块110的槽120之间形成的凹槽170中的永磁体130的
排列,将根据磁场梯度(gradient)和曲率(curature)的作用力传达给
(根据ECR产生的)高能电子(energetic electrons)。并且,在产生等
离子体中具有主要作用的高能电子在利用上述作用力沿着天线内壁进行漂
移(drift)旋转的同时,有利于离子化,并确保等离子体的对称性,并通
过有利于离子化的高能电子的漂移(drift)旋转而获得等离子体的对称性。

图5表示根据上述天线体内部的磁场梯度和曲率的高能电子的流动
(Vd)示意图。如图所示,永磁体的排列将根据磁场梯度和曲率的力量传
达给(根据ECR产生的)高能电子。由此,上述高能电子利用上述作用力
向圆周方向漂移旋转的同时,有利于离子化,并如此产生的等离子体能够
有效地确保对称性。

并且,根据上述天线体内部的磁场梯度和曲率的高能电子的流动是
V d = m e e ( V | | 2 + 1 2 V 2 ) B × R c B 2 R 2 , ]]>

在此,Vd为漂移速度向量,V||为磁场方向速度向量,V⊥为磁场和垂直方向
速度,B为磁场向量,Rc为磁场曲率向量。

如上说明的本发明并不限定于上述的实施例及附图,在不脱离本发明技
术构思的范围内,可以进行各种置换、变更或调整,这对于本领域技术人
员来说是很清楚的。因此,基于上述实施例的所作的调整或者变更方案均
应属于本发明所要求的专利保护范围。

根据本发明的用于均匀的大面积的微波等离子体源的永磁体安装型天
线中,永磁体置入/排列在天线体中,因此等离子体具有均匀的和大面积的
分布,并且能够通过该永磁体安装型天线实现利用不具有电导入机的强制
冷却型大直径同轴结构的均匀的大面积微波等离子体源。

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1、(10)申请公布号 CN 102612863 A (43)申请公布日 2012.07.25 C N 1 0 2 6 1 2 8 6 3 A *CN102612863A* (21)申请号 201080037782.6 (22)申请日 2010.07.06 10-2009-0078248 2009.08.24 KR 10-2009-0117397 2009.11.30 KR H05H 1/24(2006.01) H05H 1/34(2006.01) (71)申请人韩国基础科学研究院 地址韩国大田市 (72)发明人刘铉锺 章守旭 郑熔镐 李奉柱 (74)专利代理机构北京攀腾专利代理事务所 (普通合伙。

2、) 11374 代理人彭蓉 陈纤 (54) 发明名称 产生等离子体的微波天线 (57) 摘要 本发明涉及利用微波产生均匀的大面积等离 子体的新结构的天线,本发明的产生等离子体的 微波天线包括,波导管,天线体,以及,同轴结构连 接部,其通过电连接上述波导管和上述天线体,上 述天线体设置有多个槽的环状导电体块,在上述 导电体块的多个槽之间形成有凹槽,在上述凹槽 中插入有多个永磁体。上述多个槽可为贯通上述 导电体块的内外部,并且上述多个槽可以具有反 复的方波形状。根据本发明,永磁体直接安装于天 线体,从而通过ECR产生的高能电子(energetic electrons)利用磁场梯度和曲率所引起的作用。

3、 力,分布于微波天线体中,高能电子重新离子化周 围的中性粒子,从而产生具有均匀大面积以及均 匀对称性的等离子体。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.02.24 (86)PCT申请的申请数据 PCT/KR2010/004406 2010.07.06 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/025143 KO 2011.03.03 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/2页 2 1.一种产生等离子体的微波天线,其包括,波导管;天。

4、线体;以及,同轴结构连接部,其 对所述波导管和所述天线体进行电连接,其中,所述天线体: 设置有多个槽的环状的导电体块, 在所述导电体块的所述多个槽之间形成凹槽, 在所述凹槽中插入有多个永磁体。 2.根据权利要求1所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 所述多个槽贯通所述导电体块的内外部。 3.根据权利要求1所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 所述天线体还包括盖子,其防止所述永磁体向外部脱离。 4.根据权利要求1或2所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 所述多个槽具有反复的方波脉冲形状。 5.根据权利要求4所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 所述多个槽的所述导电体块的高。

5、度方向及圆周方向的长度为根据使用频率确定的波 长1/2的长度, 所述多个槽在端部中短路(short)。 6.根据权利要求1或2所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 所述多个永磁体被插入在所述导电体块的所述多个槽之间形成的凹槽中,并排列成上 部为N极,下部为S极,或者上部为S极,下部为N极。 7.根据权利要求1所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 所述天线体还包括与所述同轴结构连接部进行电连接的外部导电体连接部以及内部 导电体连接部。 8.根据权利要求1或2所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 根据所述天线体内部的磁场倾斜度和曲率的高能电子的移动通过下述公式进行控制, 在此,V。

6、 d 为漂移速度向量, V | 为磁场方向速度向量, V 为磁场和直角方向速度, B为磁场向量, R c 为磁场曲率向量。 9.根据权利要求1或2所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 所述同轴结构连接部形成为大直径同轴结构,其包括,内部导电体;外部导电体,其设 置在所述内部导电体的外部;以及,陶瓷绝缘体,其覆盖所述内部导电体的一端部。 10.根据权利要求9所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 所述同轴结构连接部还包括冷却堆,其冷却所述内部导电体以及所述外部导电体。 11.根据权利要求9所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 所述同轴结构连接部还包括天线体连接部。 12.根据权利。

7、要求9所述的产生等离子体的微波天线,其特征在于: 权 利 要 求 书CN 102612863 A 2/2页 3 所述内部导电体插入于所述波导管,从而将所述波导管内的微波耦合为同轴结构,进 而传达功率。 权 利 要 求 书CN 102612863 A 1/5页 4 产生等离子体的微波天线 技术领域 0001 本发明涉及能够产生均匀的大面积等离子体的微波天线。更详细地说,本发明 涉及如下微波天线:永磁体直接安装在天线体本身,由ECR产生的高能电子(energetic electrons)根据磁场均匀地分布于整个天线体,由上述高能电子而离子化的等离子体具有 均匀的对称性。该微波天线用于产生所述等离子。

8、体。 背景技术 0002 一般地,ECR(Electronic Cyclotron Resonance;电子回旋加速器共振)等离子体 源是很有效的等离子体产生源,其将等离子体的流动及工艺领域可扩大到低压力(例如, 10 -4 Torr)的领域。 0003 并且,在利用等离子体的蚀刻及蒸镀等多种半导体工艺(Plasma processing)中, 为了满足产业要求的极限特性和收益率,逐渐要求更大面积(large-area)的等离子体产 生源。并且,同时大面积的等离子体应当均匀(uniformity)地分布。 0004 与此相关地,利西塔诺(Lisitano)状天线的圆形形状的利西塔诺线圈,与现有。

9、的 微波等离子体不同,其直径不限于规定的波的波长大小,而与波长大小无关地将其线圈的 直径可调整为所需的大小,能够产生对应的大面积等离子体的有效天线结构。 0005 但是,利西塔诺线圈具有如下缺点:(i)等离子体分布(profile)的非轴对称性 (nonaxisymmetry)和(ii)使用非冷却同轴电缆(coaxial cable)所引起的规定功率的限 制等。所以被认为不适作为大面积均匀等离子体源的天线。 发明内容 0006 由此,考虑到上述问题,本发明提供能够产生具有良好的等离子体分布对称性、较 少的规定功率限制的均匀的大面积等离子体的微波天线。 0007 根据本发明的一个实施例的产生等离。

10、子体的微波天线,包括:波导管;天线体;以 及同轴结构连接部,其将上述波导管和上述天线体进行电连接。上述天线体形成为设置有 多个槽的环状的导电体块,在上述导电体块的多个槽之间形成有凹槽,在上述凹槽中插入 多个永磁体。 0008 在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述多个槽形成为能够贯通上述导电体 块的内外部。 0009 在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述天线体还包括盖子,用来防止上述 永磁体向外部脱离。 0010 在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述多个槽能够形成为反复的方波脉冲 形状。 0011 在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述多个槽的高度方向及圆周方向的长 度都形成为根据。

11、使用频率确定的波长的1/2,上述多个槽在端部短路。 0012 在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述多个永磁体被插入于形成在上述导 说 明 书CN 102612863 A 2/5页 5 电体块的多个槽之间的凹槽中,可排列成上部为N极,下部为S极。并且,在上述凹槽中的 永磁体的排列可形成为上部为S极,下部为N极。 0013 在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述天线体还包括:同轴结构连接部; 电连接的外部导电体连接部;以及,内部导电体连接部。 0014 在本发明的产生等离子体的微波天线中,根据上述天线体内部的磁场梯度 (gradient)和曲率(curvature)的高能电子的运动是根据以下。

12、公式进行控制的。 0015 0016 在此,V d 为漂移速度向量, 0017 V | 为磁场方向速度向量, 0018 V 为磁场和垂直方向速度, 0019 B为磁场向量, 0020 R c 为磁场曲率向量。 0021 在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述同轴结构连接部形成为大直径同轴 结构,其可包括:内部导电体;外部导电体,其设置在上述内部导电体的外部;以及,陶瓷绝 缘体,其覆盖上述内部导电体的一端部。 0022 在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述同轴结构连接部,还包括:冷却堆, 其冷却上述内部导电体以及外部导电体。 0023 在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述同轴结构连接部。

13、还包括:天线体连 接部。 0024 在本发明的产生等离子体的微波天线中,上述内部导电体被插入于上述波导管, 从而将波导管内的微波耦合为同轴结构,进而传达功率。 0025 根据本发明,将永磁体直接安装在天线体,从而经由ECR产生的高能电子 (energetic electrons)利用根据磁场梯度和曲率的作用力,分布于微波天线体中,高能 电子重新对周围的中性粒子进行离子化,从而产生具有均匀大面积和均匀对称性的等离子 体。 附图说明 0026 图1是表示根据本发明的产生等离子体的微波天线的透视图。 0027 图2是在图1中表示的本发明的产生等离子体的微波天线的视图。 0028 图3是在图2中表示的。

14、同轴结构连接部及波导管的概略的部分结构示意图。 0029 图4是在图2中表示的天线体的概略的分解视图。 0030 图5是表示根据本发明的产生等离子体的微波天线体内部的磁场梯度和曲率的 高能电子移动(Vd)的示意图。 具体实施方式 0031 有关特定结构或功能的描述,在此仅仅是为了针对根据本发明概念的实施例进行 说明,并且,根据本发明概念的实施例可通过多种不同的方式进行实施,而不只是限定于本 说 明 书CN 102612863 A 3/5页 6 说明书所陈述的实施例。 0032 根据本发明的概念的实施例可进行多种变更且可具有多种形态,因此,将特定的 实施例通过附图来表述,并且在本说明书中进行详细。

15、的说明。但是,根据本发明概念的实施 例并不只是限定于本文所披露的具体形态或方式,而应当包括本发明构思及其技术范围所 包含的所有变更、替换或等同内容。 0033 第一以及/或者第二等术语可用于说明多种构成要素,但上述构成要素不限定于 上述术语中。上述术语是以使一个构成要素区别于其他构成要素为目的的,例如,不脱离根 据本发明概念的权利范围,第一构成要素可命名为第二构成要素,同样地,第二构成要素可 命名为第一构成要素。 0034 当提到任何构成要素“连接”或者“耦合”于其他构成要素时,可直接连接或者耦合 于其他构成要素中,也可理解为在中间存在其他的构成要素。相反地,当提到任何构成要素 “直接连接”或。

16、者“直接耦合”于其他构成要素时,应理解为在中间不存在其他的构成要素。 用于说明构成要素之间关系的其他表达,即,“在之间”和“刚好在之间”或者“在邻 接”和“在直接邻接”等的表达也同上述一样理解。 0035 在本说明书使用的术语只是为了说明特定的实施例而使用的,因此没有限定本发 明的意图。单数的表达在文脉上没有明确地指出其他的意思的,包括复数的表达。在本说明 书中,“包括”或者“具有”等术语应理解为是指所设置的特征、数字、阶段、动作、构成要素、 部件或者组合上述部分的存在,而不排除一个或者一个以上的其他特征或者数字、阶段、动 作、构成要素、部件或者组合上述部分的存在或者附加可能性。 0036 只。

17、要不做其他定义,包括技术性或者科学性的术语,在此使用的全部术语与根据 在属于本发明的技术领域中具有基本知识的技术人员的一般地理解具有同样的意思。一般 所使用的事先已定义的术语应理解为具有与相关技术文脉上所具有的意思相一致的意思, 只要在本说明书没有明确地定义,就不能理解为理想性或者过于形式性的意思。 0037 以下,参照附图对本发明的优选实施例进行描述,从而对本发明的内容加以详细 的说明。在各图中所采用的同样标号表示同样的部件。 0038 图1表示根据本发明的产生等离子体的微波天线的透视图,图2是在图1中表示 的本发明的产生等离子体的微波天线的视图。如图所示,本发明的产生等离子体的微波天 线,。

18、包括:天线体100;波导管300;以及,同轴结构连接部200,其对上述波导管和天线体进 行电连接。上述天线体100形成为设置有多个槽120的环状的导电体块110,在上述导电 体块的多个槽之间形成有凹槽170,在上述凹槽170中插入有多个永磁体130。上述多个槽 120形成为能够贯通上述导电体块的内外部(参照图5),并形成为方波脉冲状(垂直地下 来,在圆周方向延伸后,垂直地上去,又在圆周方向延伸,并重新垂直地下来的模式的形状, 形状)(参照图2及图4)。如图4所示,插入永磁体130的凹槽170形成在设置于 天线体100的导电体块110的多个槽120之间,在上述凹槽170中可形成有盖子140,其防。

19、 止永磁体130向外部脱离。例如,上述盖子140可形成为铁板。上述多个槽120的导电体块 的高度方向和圆周方向的长度形成为根据本发明的微波天线的使用频率确定的波长的1/2 长度。上述多个槽120在端部短路。 0039 上述多个永磁体130插入于形成在上述导电体块110的凹槽170,并排列成天线体 100的外侧的上部为N极,下部为S极。相反地,也可排列成天线体100的外侧的上部为S 说 明 书CN 102612863 A 4/5页 7 极,下部为N极。 0040 由此,参照图1至图3,对根据本发明的产生等离子体的微波天线的同轴结构连接 部200进行说明。 0041 图3是在图2中表示的同轴结构连。

20、接部及波导管的概略的部分结构示意图。在本 发明中,天线体100根据外部导电体连接部150以及内部导电体连接部160,电连接于同轴 结构连接部200。同轴结构连接部200的天线连接部250连接于天线体100。 0042 如图3所示,上述外部导电体220设置在内部导电体210的外部。上述同轴结构 连接部200形成为大直径同轴结构,并包括,内部导电体210;外部导电体220;以及陶瓷绝 缘体230,其覆盖上述内部导电体的一端部。如上所述,利用大直径同轴结构,从而能够充分 地传达引入同轴结构的功率。并且,如上所述,本发明的天线的功率连接结构,使得陶瓷绝 缘体230对插入于波导管300内的内部导电体21。

21、0的端部进行覆盖,从而不需要具有高费 用的绝缘体-导体接合,或者使用遇到热就不稳定的密封结构(sealing)(例如,0型圈等) 的电导入机(feedthrough)。 0043 并且,上述同轴结构连接部200还包括冷却堆240,其冷却上述内部导电体210以 及外部导电体220。上述冷却堆240可形成为水进行循环的冷水炉。如上所述地,如果同轴 结构连接部200包括冷却堆240,则能够消除以下问题:根据由现有的在同轴电缆(coaxial cable)中由导电及介电损耗(conduction & dielectric loss)而引起的加热,可使同轴电 缆或者电导入机(feedthrough)破损。

22、。上述冷却堆240为了冷却上述内部导电体210以及 外部导电体220,根据其形成在内部导电体的外部周围,而表现为不具有电导入机的强制冷 却型(forced cooled)。 0044 并且,上述同轴结构连接部200的内部导电体210插入于上述波导管300,从而将 波导管内的微波耦合为同轴结构。为了有效地耦合上述内部导电体210和上述波导管300, 应适当地调整内部导电体210的直径()和插入长度(l)(参照图3)。 0045 并且,上述同轴结构连接部200包括天线连接部250。 0046 并且,供给至同轴结构连接部200的微波电流,通过内部导电体210流动至天线体 的内部导电体连接部160。微。

23、波电流重新随着形成在天线体的方波脉冲形状的槽120进行 流动,通过外部导电体220流出。如此形成的天线体内的电流流动将用于产生等离子体的 磁场形成在天线内部。 0047 如上所示,规定功率作为从波导管(waveguide)直接耦合(coupling)于同轴结构 连接部200的结构(即,在波导管300的内部插入有同轴结构连接部200的内部导电体210 并耦合的结构),波导管和同轴结构连接部直接进行连接,并与利西塔诺(Lisitano)线圈 一同通过水强制地进行冷却。 0048 上述波导管300可使用端面为四边形形状的WR340规格。 0049 下面,对根据本发明的产生等离子体的微波天线的作用进行。

24、说明。 0050 本发明的产生等离子体的微波天线形成为如上所述的结构,则插入在天线体100 的导电体块110的槽120之间形成的凹槽170中的永磁体130的排列,将根据磁场梯度 (gradient)和曲率(curature)的作用力传达给(根据ECR产生的)高能电子(energetic electrons)。并且,在产生等离子体中具有主要作用的高能电子在利用上述作用力沿着天 线内壁进行漂移(drift)旋转的同时,有利于离子化,并确保等离子体的对称性,并通过有 说 明 书CN 102612863 A 5/5页 8 利于离子化的高能电子的漂移(drift)旋转而获得等离子体的对称性。 0051 。

25、图5表示根据上述天线体内部的磁场梯度和曲率的高能电子的流动(Vd)示意图。 如图所示,永磁体的排列将根据磁场梯度和曲率的力量传达给(根据ECR产生的)高能电 子。由此,上述高能电子利用上述作用力向圆周方向漂移旋转的同时,有利于离子化,并如 此产生的等离子体能够有效地确保对称性。 0052 并且,根据上述天线体内部的磁场梯度和曲率的高能电子的流动是 0053 在此,V d 为漂移速度向量,V | 为磁场方向速度向量,V 为磁场和垂直方向速度,B 为磁场向量,R c 为磁场曲率向量。 0054 如上说明的本发明并不限定于上述的实施例及附图,在不脱离本发明技术构思的 范围内,可以进行各种置换、变更或。

26、调整,这对于本领域技术人员来说是很清楚的。因此,基 于上述实施例的所作的调整或者变更方案均应属于本发明所要求的专利保护范围。 0055 根据本发明的用于均匀的大面积的微波等离子体源的永磁体安装型天线中,永磁 体置入/排列在天线体中,因此等离子体具有均匀的和大面积的分布,并且能够通过该永 磁体安装型天线实现利用不具有电导入机的强制冷却型大直径同轴结构的均匀的大面积 微波等离子体源。 说 明 书CN 102612863 A 1/3页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102612863 A 2/3页 10 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102612863 A 10 3/3页 11 图5 说 明 书 附 图CN 102612863 A 11 。

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