УСТРОЙСТВО, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ПО СУЩЕСТВУ ДЛЯ РЕЗОНИРОВАНИЯ, ПОДХОДЯЩЕЕ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ РАДИОЧАСТОТНОЙ МОЩНОСТИ, А ТАКЖЕ ГРУППА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ В СЕБЯ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО И ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ПЛАЗМЫ

1. Устройство, по существу выполненное с возможностью резонирования (2), подходящее для передачи РЧ мощности, в частности, используемой для генерации плазмы, и выполненное с возможностью электрического соединения ниже по потоку от радиочастотного источника (3) питания, имеющего постоянную или переменную частоту, содержащее:
по меньшей мере один индуктивный элемент (Lр), который при использовании может быть запитан от упомянутого по меньшей мере одного источника (3) питания;
по меньшей мере один емкостной элемент (Cр), электрически соединенный с выводами упомянутого по меньшей мере одного индуктивного элемента (Lр);
причем упомянутое по меньшей мере одно устройство (2) имеет резонансную круговую частоту, равную
,
отличающееся тем, что
упомянутый емкостной элемент (Cр) и упомянутый индуктивный элемент (Lр) имеют каждый такие значения что, в состоянии резонанса они обеспечивают эквивалентный импеданс, измеренный на выводах упомянутого устройства (2), по существу резистивного типа и намного выше, чем паразитный импеданс выше по потоку от выводов упомянутого устройства (2), так что при использовании эффект упомянутого паразитного импеданса является по существу незначительным.
2. Устройство по п.1, в котором упомянутый по меньшей мере один индуктивный элемент (Lр) может быть запитан непосредственно упомянутым источником (3) питания, то есть без размещения между ними дополнительных электрических компонентов.
3. Устройство по п.1, содержащее по меньшей мере один трансформатор или автотрансформатор (4), включающий в себя в свою очередь: одну первичную цепь упомянутого одного трансформатора или автотрансформатора (4), снабженную по меньшей мере одной катушкой (L1) с n1 витками, и одну вторичную цепь, снабженную по меньшей мере одним индуктивным элементом (Lр), имеющим n2 витков, причем упомянутая катушка (L1) упомянутой первичной обмотки непосредственно запитана упомянутым источником (3) питания.
4. Устройство по любому из пп.1-3, содержащее по меньшей мере одну опорную конструкцию (5), выполненную из электроизоляционного материала, имеющего одну внутреннюю поверхность (5a) и одну внешнюю поверхность (5b), причем упомянутая опорная конструкция (5) ограничивает изнутри рабочую зону (5c) для упомянутого устройства.
5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором упомянутый по меньшей мере один индуктивный элемент (Lр) поддерживается упомянутой опорной конструкцией в продольном направлении вокруг него и в контакте с ним.
6. Устройство по п.5, в котором упомянутый по меньшей мере один емкостной элемент (Cр) содержит внешний конденсатор (9), электрически соединенный с упомянутым по меньшей мере одним индуктивным элементом (Lр) и поддерживаемый снаружи и на расстоянии от упомянутой опорной конструкции (5).
7. Устройство по п.6, в котором реофоры упомянутого внешнего конденсатора (9) соединены напрямую, то есть без размещения между ними дополнительных электрических компонентов, с выводами упомянутого индуктивного элемента (8).
2
8. Устройство по п.7, в котором упомянутые реофоры имеют сечение 10-20 мм и длину, меньшую или равную 10-15 см.
9. Устройство по любому из пп.4-8, в котором упомянутый по меньшей мере один емкостной элемент (Cр) выполнен как одно целое внутри упомянутой опорной конструкции (5).
10. Устройство по п.9, в котором упомянутый емкостной элемент (Cр) содержит по меньшей мере одну пару пластинчатых элементов (10, 11), выполненных из электропроводного материала и наложенных на упомянутую опорную конструкцию (5) на одном ее конце и на противоположных сторонах, причем упомянутые пластинчатые элементы (10, 11) таким образом образуют две пластины конденсатора (Cʹx) с диэлектрическим материалом между ними.
11. Устройство по любому из пп.4-9, в котором упомянутый по меньшей мере один емкостной элемент (Cр) содержит две пары пластинчатых элементов (10, 11), выполненных из электропроводного материала, приложенные один изнутри, а другой снаружи по отношению к упомянутой опорной конструкции (5), при этом каждая пара упомянутых пластинчатых элементов (10, 11) накладывается на один конец упомянутой опорной конструкции (5) и электрически соединяется последовательно с другой парой посредством по меньшей мере одного соединительного элемента (12), выполненного из электропроводного материала, при этом упомянутые пары таким образом образуют два конденсатора (Cʹx) с диэлектрическим материалом между ними и электрически соединены последовательно с выводами упомянутого по меньшей мере одного индуктивного элемента (Lр).
12. Устройство по любому из пп.4-11, в котором упомянутый по меньшей мере один емкостной элемент (Cр) задается паразитной емкостью (Cx) упомянутого по меньшей мере одного индуктивного элемента (Lр).
13. Устройство по любому из пп.4-12, содержащее по меньшей мере один пластинчатый электрод (14), наложенный на упомянутую опорную конструкцию (5) на одном ее конце и электрически соединенный с упомянутым по меньшей мере одним индуктивным элементом (Lр), причем упомянутый пластинчатый электрод (14) запитан с электрическим потенциалом, который является синхронным или возможно несовпадающим по фазе по отношению к напряжению питания упомянутого устройства (2).
14. Устройство по любому из пп.4-13, содержащее по меньшей мере один электрод (15) проволочного типа, аксиально поддерживаемый внутри упомянутой опорной конструкции (5) в упомянутой рабочей зоне (5c).
15. Устройство по любому из пп.4-14, в котором упомянутый по меньшей мере один индуктивный элемент (Lр) поддерживается изнутри и/или снаружи упомянутой опорной конструкцией (5).
16. Устройство по любому из пп.4-15, в котором упомянутый по меньшей мере один индуктивный элемент (Lр) содержит один или более слоев, причем каждый слой поддерживается изнутри и/или снаружи упомянутой опорной конструкцией (5).
17. Устройство по любому из пп.4-16, зависимому от п.3, в котором упомянутая катушка (L1) поддерживается снаружи упомянутой опорной конструкцией (5).
18. Устройство по п.17, содержащее средство (7) соединения для электрического соединения с упомянутым источником (3) питания, предусмотренное на концах упомянутой катушки (L1).
19. Устройство по любому из пп.1-18, в котором упомянутый по меньшей мере один емкостной элемент (Cр) можно получить с одним или несколькими конденсаторами, соединенными последовательно и/или параллельно.
20. Устройство по любому из пп.10-18, в котором упомянутые пластинчатые элементы, выполненные из электропроводного материала, разрезаются в продольном направлении во избежание короткого замыкания катушек.
21. Устройство по любому из пп.1-18, в котором упомянутый по меньшей мере один индуктивный элемент (Lр) можно получить с одной или несколькими катушками индуктивности, соединенными последовательно и/или параллельно.
22. Устройство по п.3 или любому из пп.4-19, зависимому от п.3, в котором отношение между упомянутыми n2 витками упомянутого по меньшей мере одного индуктивного элемента (Lр) и упомянутыми n1 витками упомянутой по меньшей мере одной катушки (L1) равно или больше 5, если упомянутое устройство напрямую электрически соединено с выходными выводами РЧ источника питания, имеющего выходное напряжение между 50 В и приблизительно 200 В.
23. Устройство по п.3 или любому из пп.4-21, зависимому от п.3, в котором отношение между упомянутыми n2 витками упомянутого по меньшей мере одного индуктивного элемента (Lр) и упомянутыми n1 витками упомянутой по меньшей мере одной катушки (L1) меньше 5, если упомянутое устройство напрямую электрически соединено с выходными выводами РЧ источника питания, имеющего выходное напряжение более 100 В.
24. Группа для передачи мощности, содержащая:
по меньшей мере один радиочастотный (РЧ) источник питания, работающий на постоянной или переменной частоте;
устройство, по существу выполненное с возможностью резонирования (2), по любому из предыдущих пунктов и электрически соединенное с упомянутым по меньшей мере одним радиочастотным источником (3) питания.
25. Группа по п.24, содержащая по меньшей мере одно средство измерения (MM), выполненное с возможностью подключения между упомянутым по меньшей мере одним радиочастотным источником (3) питания и упомянутым по меньшей мере одним устройством (2), выполненным с возможностью измерения сдвига по фазе между напряжениями и токами, которые вырабатывает упомянутый по меньшей мере один источник (3) питания на входе упомянутого устройства (2).
26. Группа по п.24 или 25, содержащая по меньшей мере один модуль адаптера (AS), выполненный с возможностью подключения между упомянутым по меньшей мере одним радиочастотным источником (3) питания и упомянутым по меньшей мере одним устройством (2), причем упомянутый модуль адаптера (AD) содержит по меньшей мере ряд резонансных LC-фильтров, при этом упомянутый по меньшей мере один радиочастотный источник (3) питания представляет собой источник питания прямоугольного напряжения.
27. Группа по любому из пп.24-26, содержащая одно устройство (2) по любому из пп.2-23.
28. Способ работы группы для передачи мощности на радиочастоте, содержащий следующие этапы:
размещение группы (1) по любому из пп.24-27;
подача питания на упомянутое по меньшей мере одно устройство (2) из упомянутой группы (1) на частоте, по существу соответствующей резонансной частоте упомянутого по меньшей мере одного устройства (2).
29. Способ по п.28, в котором предусмотрено выбирать компонент упомянутого по меньшей мере одного устройства (2) таким образом, чтобы резонансная частота упомянутого устройства (2) соответствовала рабочей частоте упомянутого по меньшей мере одного радиочастотного источника (3) питания.
30. Способ по п.28 или 29, в котором упомянутый этап подачи питания на упомянутое по меньшей мере одно устройство (2) на одной частоте, соответствующей резонансной частоте упомянутого по меньшей мере одного устройства (2), предусматривает подэтап выбора, в диапазоне частот, который может вырабатывать упомянутый по меньшей мере один радиочастотный источник (3) питания, причем частота соответствует резонансной частоте упомянутого по меньшей мере одного устройства (2).
31. Способ по п.30, в котором упомянутый подэтап выбора, в диапазоне частот, который может вырабатывать упомянутый по меньшей мере один радиочастотный источник (3) питания, частоты, соответствующей резонансной частоте упомянутого по меньшей мере одного устройства (2), содержит:
измерение сдвига по фазе между напряжением и током на входе упомянутого по меньшей мере одного устройства (2); и
регулировку частоты упомянутого источника (3) питания, если упомянутый сдвиг по фазе не равен нулю, до тех пор, пока упомянутый измеренный сдвиг по фазе не станет по существу равен нулю.
32. Аппаратура для генерации плазмы, начинающейся с газа, содержащая:
по меньшей мере одну группу (1) по любому из пп.24-27;
средство подачи упомянутого газа в упомянутое по меньшей мере одно устройство (2); а также
одно входное отверстие для газа;
одно выходное отверстие для плазмы;
одну рабочую зону (5c), продолжающуюся от упомянутого входного отверстия до упомянутого выходного отверстия.
33. Аппаратура по п.32, причем упомянутая группа (1) содержит по меньшей мере одно устройство (2), включающее в себя опорную конструкцию (5), причем оно содержит средство (18) фокусировки и при этом упомянутое средство подачи и упомянутое средство (18) фокусировки размещены на противоположных сторонах упомянутой опорной конструкции (5).
34. Аппаратура по п.32 или 33, содержащая средство фокусировки плазмы (18) в выходном отверстии для плазмы упомянутого устройства (2), причем упомянутое средство (18) фокусировки содержит одну или несколько обмоток, которые могут быть запитаны постоянным током.
35. Аппаратура по любому из пп.32-34, причем упомянутая аппаратура работает, при использовании, на одной частоте, по существу равной резонансной частоте упомянутого устройства (2), когда в упомянутую рабочую зону (5c) подается упомянутый газ.