用于小功率微波等离子体源的微带环缝谐振器的研究

摘要

等离子体源的小型化研究一直是等离子体源研究的难点，而基于微带型的小型化等离子体源更是该研究的重点。随着MEMS工艺的广泛应用，基于MEMS工艺实现的微型等离子体源越来越受到关注，一度以来成为研究的热点。这种等离子体源体积很小、方便携带、可在常温常压下工作。现已广泛应用于微生物分析系统，生物MEMS的杀菌消毒、微化学分析系统，小型材料处理以及微型推进器中。本文主要研究一种新型的用于微等离子体激励源系统的核心器件-微带环缝谐振器，包括理论研究及工程设计两个方面。首先从传输线的基本知识着手，分析了微带线谐振器的各种理论，在此基础上，对微带环缝谐振器进行准静态理论分析，得出了一些优化设计的结论，以指导这种谐振器的优化设计；在工程设计上，最终制作一个用于小功率微波等离子体激励系统的微带环缝谐振器实物，测量比较。 本课题的主要工作和创新如下： 1.总结传统小型化等离子体源的发展，并指出其相关设计中的优势和不足 2.详细论述了气体放电和低温等离子体产生的原理 3.基于准静态理论分析微带线谐振器特别是两端开路端的微带线谐振器，研究品质因数和其他参数的关系。 4.基于准静态理论对微带环缝谐振器进行分析，推导出环缝谐振器的输入阻抗、缝隙电势差以及电场分布公式，为谐振器的阻抗匹配、优化设计做基础。 5.通过数值仿真，研究相关参数的变化对谐振器谐振特性的影响，以指导最终的实物设计。 6.制作一个用于小功率微波等离子体源激励系统的微带环缝谐振器，测试结果和仿真结果比较基本吻合。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章气体放电和等离子体的形成

第三章微带谐振器结构的理论分析

第四章微带环缝谐振器的准静态理论分析

第五章微带环缝谐振器的性能研究

第六章微带环缝谐振器的设计

总结和展望

参考文献

作者研究生期间发表的论文

致谢