266106

266306 Союа Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства У л. 211 т, 16/1220784/26-25 аявлено 26 11,1 1 риоритетОпубликовано 17.11 51 т Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров СССР.138(088.8) 970. Бюллетень М Дата опубликования описания 28 Л 11.19 ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПЛАЗМАТР НИЗКО" споль Для получения средних давления стно использован боты СВЧ-генер повторения импу ты повторения р к увеличению вк ности и, следова греву,с присоединением заявкиИзобретение относится к источникам температурной плазмы и может быть и зовано, например, при проведении х технологических процессов.Известны плазматроны, содержащие кварцевую трубку с патрубком для осевой или тангенциальной подачи газа и систему возбуждения электромагнитного поля,Однако разработанные до сих пор СВЧ- плазматроны приспособлены для работы, в основном, в непрерывном режиме, а при использовании известных конструкций для работы от импульсного СВЧ-генератора необходимо применение специального дорогостоящего ферритового устройства для развязки плазматрона и СВЧ-генератора, так как во время возникновения и развития СВЧ-плазмы чрезвычайно велико обратное отражение СВЧ-энергии, которое может вывести СВЧ- генератор из строя. неравновеснои плазмы при х (50 - 100 лм рт. ст,) извеие импульсного режима ра атора с высокой частотой льсов, Но увеличение частоабочих импульсов приводит лада в плазму средней мощтельно, ее чрезмерному наЦель изобретения - получение непрерывного ионизированного потока неравновесной плазмы, температура газа которой не превышает 200 - 500 С, позволяющего без отражения вкладывать СВЧ-энергию в разряд и избегать тем самым применения дорогостоящих развязывающих устройств, обеспечивающего одновременную работу плазматрона от импульсного и непрерывного СВЧ-генераторов. Одновременное вкладывание в плазму импульсной и непрерывной СВЧ-энергий позволяет получить высокую степень ионизации газа за счет большой величины импульсной мощности и увеличить время деионизации плазмы за счет подогрева электронов плазмы от непрерывного СВЧ-генератора в паузе между импульсами, Увеличение времени деионизации при подогреве электронов происходит, во-первых, за счет того, что коэффициент рекомбинации заряженных частиц очень быстро падает с ростом температуры электронов, а во-вторых, за счет продолжающейся в паузе ионизации нейтральных частиц.В предлагаемом плазматроне коаксиально с кварцевой трубой расположен круглый волновод, с внешней стороны которого через окно ввода подсоединен прямоугольной волновод так, что его широкая стенка перпендикулярна оси круглого волновода для воз. буждения волны типа Ео 1 от импульсного5 1 О 15 го 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 СВЧ-генератора. В плазматроне имеется и другой прямоугольный волновод с широкой стенкой, параллельной оси круглого волновода для возбуждения волны типа Нот непрерывного СВЧ-генератора, С целью согласования трактов и уменьшения отражения волны оба прямоугольных волновода размещены на некотором расстоянии один от другого по длине круглого волновода с одной его стороны. Окна ввода перекрыты металлическими проволочками для устранения перекрестного влияния волн. С противоположной стороны круглого волновода симметрично установлены идентичные волноводные секции с согласованны ми водяными нагрузка ми.На фиг, 1 представлена схема СВЧ-плазма- трона; на фиг, 2 - блок-схема СВЧ-установки.Конструкция описываемого СВЧ-плазматрона представляет собой отрезок круглого волновода 1 с кварцевой трубкой 2 по оси, возбуждаемого на волне Ео при работе от импульсного СВЧ-генератора и на волне Н при работе от непрерывного СВЧ-генератора, Использование разных типов волн позволяет практически полностью развязать непрерывный и импульсный СВЧ-генераторы. Возбуждение волны Е производится при помощи прямоугольного волновода 3, присоединяемого к круглому так, что его широкая стенка перпендикулярна оси круглого волновода. Возбуждение волны Н производится при помощи прямоугольного волновода 4, присоединяемого к круглому так, что широкая стенка прямоугольного волновода палаллельна оси круглого. Оба ввода энергии расположены в одной плоскости один против другого, благодаря чему паразитная волна Н, возникающая при возбуждении волны Е, не проникает в тракт непрерывного режима, так как плоскость поляризации паразитной волны Ни перпендикулярна плоскости поляризации специально возбуждаемой волны Ни в непрерывном режиме. Окна вводов перекрыты рядом металлических проволочек для уменьшения их возмущающего воздействия на другой тип волны. Длина круглого волновода выбирается из условия почти полного поглощения СВЧ-энергии, которое оценивается по измерениям мощности, проходящей в нагрузке, и зависит от рода используемого газа. В концах волновода, противоположных вводам энергии, устанавливаются подобные же устройства вывода (б, б) энергии, к которым присоединяются согласованные водяные нагрузки, Последние служат для поглощения проходящей через плазматрон СВЧ-энергии во время развития разряда, благодаря чему обеспечивается малое отражение СВЧ-энергии от плазматрона. Выбор рабочих волн типа Еи Ни обеспечивает малое отражение СВЧ-энергии как до зажигания плазмы, так и после ее зажигания, благодаря легкости перехода волны Ев коаксиальную волну ТЕМ и волны Нв коаксиальную волну Нпосле зажигания плазмы, постоянные распространения которых близки к постоянным распространениям волн Еи Н при выборе величины диаметра 0 круглого волновода так, чтобы рабочая длина волны была гораздо меньше критической волны. Разряд зажига. ется внутри кварцевой трубки 2, которая крепится в специальных полуволновых дросселях 7, 8, благодаря которым в области уплотнения достигается минимум электрического поля, что предотвращает искрения в этой области и нагрев уплотняющей резины. В принципе кварцевая трубка может быть заменена керамической, которая может быть припаяна к металлической конструкции. Ввод газа осуществляется через специальную головку 9 либо тангенциально, либо по оси, либо одновременно часть газа тангенциально, а часть по оси, Вывод газа происходит через сопла 10.Разработанная установка использовалась для получения чистого кремния из тетрахлорсилана. Пары тетрахлорсилана вводились по оси плазматрона. Тангенциально вводится аргон.Продукты разложения тетрахлорсилана - порошок чистого кремния, собираются на выходе сопла при помощи специального фильтра. Степень разложения тетрахлорсилана достигает 50 э/О при температуре газа 200 - 300 С.Установка состоит из импульсного 11 и непрерывного 12 источников СВЧ-энергии, собственно плазматрона 18, устройств 14, 15 подачи исходных продуктов в плазматрон и устройства 1 б сбора продуктов плазменно-химического процесса и форвакуумного насоса 17. Предм ет изобретения 1. Высокочастотный плазматрон, содержащий кварцевую трубку с патрубком для осевой или тангенциальной подачи газа и систему возбуждения электромагнитного поля, отличающийся тем, что, с целью получения непрерывного ионизированного потока неравновесной плазмы с температурой газа 200 - 500 С, коаксиально с кварцевой трубой расположен круглый волновод, с внешней стороны которого через окно ввода подсоединен прямоугольный волновод так, что его широкая стенка перпендикулярна оси круглого волновода для возбуждения волны типа Ео от импульсного СВЧ-генератора, и другой прямоугольный волновод с широкой стенкой, параллельной оси круглого волновода для возбуждения волны типа Н от непрерывного СВЧ-генератора,2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью согласования трактов и уменьшения волны, оба прямоугольных волновода размещены на некотором расстоянии один от другого по длине круглого волновода с одной его стороны, окна ввода перекрыты ме./О ЯФиг, 1 Составитель В. П. КононовРедакгор И. Д. Воликова Техред А. А, Камышникова Корректор А. И. Зимина Заказ 1929/8 Тираж 480 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 таллическими проволочками для устранения перекрестного влияния волн, а с противоположной стороны круглого волновода симметрично установлены идентичные волноводные секции с согласованными водяными нагрузками.