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2023-08-04 05:06:03来源:wattsine
随着当今时代科学技术的飞速发展,微波等离子体技术日趋成熟,其各种发明和成果也广泛应用于工业生产和日常生活中。
微波等离子体以其高电子温度、高电子密度、高电离度、工作气压范围宽和无电极污染等优点,受到了行业内的认可与青睐。与此同时,作为微波等离子体设备的供能单元及核心部分——微波发生器,它输出功率的高低与稳定性的强弱却时刻制约着微波等离子体技术的发展。
微波供电系统是为微波等离子体装置提供能量的单位,它可把电能变换为额定频率(915MHz 和2.4GHz )的微波的能量,并实现对微波功率的调控。
作为提供能量的部分,微波发生器需要维持等离子体设备进行长时间连续平稳运行,如等离子表面处理、制备大面积金刚石薄膜等。同时微波发生器的功率大小以及平稳性的高低直接决定了等离子体的多个性能,并间接影响目标物的性能及参数。
例如在进行等离子刻蚀时,若微波发生器输出功率的纹波系数过高,则会导致出现刻蚀缺陷,影响成品率;在进行本实验室MPCVD 技术沉积金刚石薄膜的实验时,若在制备过程中微波能量输出功率过低的情况下,将会产生金刚石薄膜品质降低,以及制备速度降低的现象,若在微波发生器在高功率工作状态下输出功率不稳定的情况下,将会使金刚石薄膜受力不均,致使外侧产生不完整的现象。
因此,微波发生器是不是能够在较高功率下平稳的长期连续工作,是一个十分重要的关注点。
当前主流微波发生器主要有磁控管和固态微波源。
从世界前端的研究动向来看,固态的微波源成为了微波发生器新的发展趋势:一方面由于固态的微波器件本身具有高可靠性,因而显著增加了其可靠性;另一方面由于各种功能和性能指标的固态组件或模块已经基本商品化设计者只需合理选择使用即可,使得系统设计快速简便;同时,固态的微波源所需空间少,质量小,成本低廉,这更加迎合行业标准与需求。
随着金刚石薄膜在前沿的化学、军事、光学和民用等领域的大量应用,如何大量稳定的生产金刚石薄膜已然成为万众瞩目的研究方向。
大功率高稳定的微波发生器可提高等离子体的密度和体积,提高制备速度,金刚石薄膜的质量也被微波源输出的微波功率能否稳定均一的输出而影响着。
若无法保证微波功率稳定,则金刚石薄膜的完整性和性能将大为降低,甚至影响产品合格率。
因此,微波发生器的微波输出功率的在微波等离子体设备的工作过程中有着极为重要的地位。为满足这一特性,微波功率源需要具有快速的响应能力和在一定程度的干扰下正常工作的能力。