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PECVD 微波产生原理 缪国芳 李佳良 微波功率系统组成 微波功率系统简图 微波电源的功能 磁控头的构造 微波的传导 1微波功率系统组成( 1) 以上为主机通过 CAN通讯方式控制微波电源及 所有磁控头的图列。 2微波功率系统简图( 1) 以上为主机通过通过微波电源控制磁控头产生微波的简图。主要有 3点 1,微波电源 X2与磁控头 X1相连,磁控头灯丝电源供给,磁控头温度保护; 2, X3接头是磁控头检测到反射功率反馈给微波电源; 3, X4为磁控头给微波头磁控管阴极提供受控的负直流高压。 所有指令有主机发出控制,微波电源及磁控头的数据信息最终都反馈给主机。 (图 1) 2微波功率系统简图( 2) 此为微波电源、磁控头及 辅助器件的单管连接图 (图 2) 3微波电源功能( 1) 微波电源内部电路图 (图 3) 3微波电源功能( 2) 微波电源的主要功能主要有以下三点(根据微波电源内部图) 一,通过 X4输出的负直流高压产生 1,外部 380V电压输入 X1,进入 A1模块(三相电源经 A1电路后,将滤除电网上可能出现的高次 谐波和尖锋脉冲进入电源设备,同时微波电源系统工作产生的高压脉冲谐波、 数字化噪声,经过滤波电路抑制,大大降低了对工业电网的污染。 A1电路是 电器设备执行电源抗扰度和骚扰度电磁兼容标准而设计的。) 2,从 A1模块滤波后进入 A2模块 A2模块是三相全桥整流电路,出来是一个有纹波动的直流电压。 3, A2输出有纹波动的直流电压进入 A3模块 。 A3为一个滤波电路,把有纹波动的直流电压进行滤波处理。 4,再进入 A4模块,形成一个高频高压脉冲输出。 A4为一个高压逆变功率产生电路,主要产生高频高压脉冲。 5, A5为一个高压产生电路 把 A4输入的高频正选波( 15KHZ--25KHZ),形成一个负直流高压,最终供给磁控头。 滤波 整流 滤波 高压逆变 负直流高压 X4 (图 4) 2kw的为 -3500V 3kw的为 -5000V 3微波电源功能( 3) 二, X3接头为反射功率监控 主要有 A11模块完成。 A11 三, X2接头为控制微波头磁控管灯丝电路继电器的吸合加电流的加热启动。 灯丝供电主要有输入电源 X1端口输入( 2相 230V),经模块 A7,再有 X2端口供给 为 2相 230V。 另外有 A8模块通过 X2监控其他引脚监控磁控头的温度,超过 50度断开,磁控头停止 工作。 一,磁控头的功能概括 磁控管从原理上来讲是一种特殊的二极管,它有一个圆筒状的阴极以及一个与之同 轴的阳极。在工作过程中阴极发射出的 电子流在外部直流电场中获得动能,并将动 能的一部分转换成振荡体系的交变电场,就使振荡体系维持稳定的振荡过程,振荡 体系通过天线耦合发射出微波。 4磁控头的构造( 1) 二,磁控头的组成 包括黑球、密封垫片、射频密封垫圈、磁铁、散热片、滤波组件及外部结构架子。 具体如下图 黑球 射频密封垫圈密封垫片 磁铁 散热片滤波组件 支架组件 4磁控头的构造( 2) 磁控管由灯芯,波导及散热部分组成。大体分为风冷和水冷两种,风冷一般用于断续工作 环境,如微波炉,水冷用于工业连续环境,灯芯的寿命取决于冷却模式和使用方式,灯芯 的 standby电压和工作电压及功率是选型的重要考虑点,灯芯的寿命有限又为核心部件,定 性为耗件,无维修意义。 天线帽 绝缘环 均压环 阳极筒 灯丝 天线 磁极 A侧 阳极板 磁极 K侧 管芯构造 (图 6)磁控管构造(图 5) 5微波的传导( 1) short bar,用于调节发射功率 中间插微波天线的立方体及筒状管 applicator,用于微 波的水平方向传导 下方为 MW head,用于吸收和传导磁控管发射波。 微波头结构图(图 7) 磁控头接口介绍 磁控头接口分为三种,一是电路接口,二是磁路接口,三是冷却水接口。 电路接口主要为高压功率接口,控制接口,反射检测接口(如图 1 ; 磁路接口分为 如图 8) 1号磁控管输入接口。 2号主功率输出接口, 3号反射接口; 冷却水 inout ,作为负载带走反射能量(如图 1 。 端口定义 1,微波头结合 applicator的一端称为 2端口。 2,微波头结合磁控管的一端称为 1端口。 3,微波头右侧连接发射功率板的口为 3端口。 微波头磁路接口图(图 8) 5微波的传导( 2) 微波走向 如图( 9)图( 10)磁控管发射震荡波至强磁场下的谐振腔体,微波经三叉型波导管水平传 送至 2端口,微波经过 2端口处的锥形体(施波器)反射而改变传输方向为竖直向上传输, 再经过 applicator处的锥形体反射(施波器)而改变方向朝水平方向沿着微波天线传输至设 备腔体,为 NH3SiH4吸收。一定比例的微波由三叉型波导管导向至 3端口,微波由耦合电 路(反射功率检测模块)检测,能量为冷却水吸收。 若 2号口功率没有被负载完全吸收,微波会反射至 3号口,反射功率将增大。 若 2号口负载小至极点, 1号口功率被全反射至 3号口,可利用以判断磁控管状态。波导和谐 振腔为微波头的关键,可判断微波头的好坏。 3端口 2端口 1端口 2端口 施波器天线 微波走向图(图 9) 微波走向图(图 10) 微波进入腔体 5微波的传导( 3) 以上以上 谢谢谢谢
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