冲动
专家介绍

“反射功率，是指微波功率中未被耦合到工艺中并返回到发生器的那部分功率。在微波工艺中，它是用于评估微波能量转移到材料中的效率的重要参数。本文将介绍反射功率值的含义，哪些参数会影响微波的反射以及如何最小化反射功率。 微波等离子体系统的优点之一是，与RF（射频）等离子体系统不同，反射功率不会造成任何直接损害，并可用于工艺优化。 微波（等离子）系统的说明 在下面的示例中，采用大气燃烧器模型来描述典型的微波等离子体系统。 图1：微波系统的功能模型，包括（1）微波发生器； （2）隔离器； （3）3销钉调谐器； （4）大气燃烧器（代表任意一种应用） 由高压电源（通常是开关电源）驱动的微波发生器通过磁控管产生微波功率；在图1中，频率为2.45 GHz。 隔离器是一个两端口设备，允许微波功率通过微波发生器传输到负载，但如果反射功率发生，则不能返回到磁控管/发生器。它最常见的用途是保护磁控管免受反射功率可能产生的破坏性作用。在隔离器的入口处，反射功率（通常是由吸收微波能力差的负载产生）被转移到完美匹配的水负载并吸收，作为热量散发到循环水中。 三销钉调谐器是一个可选组件，通过使磁控管的阻抗与负载（例如，等离子）的阻抗相匹配，从而为系统提供更宽的工艺窗。对于动态大的工艺，自动调谐器很有用。但是，如果工艺参数变化很小，即对于微波耦合是稳定的，则从工艺之初就可以永久匹配阻抗。在这种情况下，可以通过独立的、固定的调整元件进行匹配。 常压等离子源（APS）代表的负载 阻抗不匹配导致的反射功率 根本原因 当等离子系统的组件（即微波发生器和等离子源）匹配不正确时，总会产生反射功率。在微波工艺中，波导几何形状改变、传输线路几何形状（同轴导体，直波导等）改变会造成匹配不正确。工艺腔中介电负载的变化也会导致匹配不正确。因此，微波耦合可以因工艺的材料、蒸汽、等离子体起辉、温度、压力等变化而变化，则需要调节阻抗匹配以减小反射功率。这些变化越突然，用单个匹配元件补偿不匹配的难度就越大。 所有这些效应都可以通过阻抗匹配来解释，并可通过史密斯图可视化。可以为发生器和负载分配（取决于频率）复合阻抗，并通过一个复合匹配网络进行匹配。匹配网络由理想的无电阻电感和电容构成。在图1的情形中，就是调谐器的三个调谐销钉，可调节其在波导中的不同深度。 对微波工艺的意义 由于有隔离器作为保护元件，对于微波应用中的硬件，产生反射功率并不是什么主要问题：反射功率被隔离器的水负载吸收并转化为热量，即便反射功率达到微波发生器功率的100％。 反射功率通常是在隔离器上测量，因此，使用者能计算出负载吸收了多少功率。 通常，微波工艺应在反射功率的最小值下运行，以便使工艺效率最大化。 对RF（射频）工艺的意义 微波频率相比，RF等离子在较低的频率下工作（如13.56 MHz对于2.45 GHz），因此在RF等离子工艺中无法使用隔离器，这样一来反射功率就变得至关重要。 …