从美国ASTeX Inc.公司的发展看微波等离子体在高新技术领域的应用前景

本文就美国“应用科学技术公司ＡＳＴｅＸ Ｉｎｃ．”近几年来在研制、生产和销售先进的微波源，系列反应腔和成套微不皮等离子体加工设备等方面的快速发展状况，说明微波等离子体在新材料、微电子等高新科技领域的应用前景，并对比分析我国的现状和发展方向。     

弱强度微波与液相小分子基元反应体系相互作用中非热效应的机理初探

微波与化学反应体系相互作用中是否存在非热效应，这是一个争论不休的问题。本文结合分子化学反应动力学从理论上证明弱（设E数量级为103V／m）微波与液胡小分子基元反应体系相互作用中不存在非热效应。此中要求反应体系组元物质的μ=μ0。但不排除其中个别反应类型，机理奇特，超出本论文所涉猎的范围，或许存在非热效应。对于复杂反应，如大分子反应、固相反应，特别是生物体中的生物化学反应，尚须研究，不排除其中微波非热效应存在的可能性。     

低温微波水热法制备氧化钇稳定氧化锆

微波水热合成法是新型的纳米粉体材料制备方法，它与常规水热法相比，反应时间更短、反应温度更低，并且微波的非热效应影响产物晶型的形成。立方相氧化钇稳定氧化锆（YSZ）陶瓷材料是制作氧传感器、固体氧化物燃料电池及高温湿度传感器等多种功能元器件的核心原材料。采用可程序化控制的MARS-5微波消解仪实现了微波水热合成，反应温度100-120℃，反应时间1-5h，在强碱环境下制备氧化钇稳定氧化锆纳米粉体，而常规水热法制备氧化锆的温度一般为190-250℃。采用X射线衍射、热分析等方法，研究了温度、时间、pH和Y2O3含量对产物粒度和晶型的影响，使用了Rietveld方法进行定量分析、粒度计算。结果显示，与常规水热法相比，微波水热法不仅缩短了反应时间，并且影响产物的结构组成。分析表明，微波加速反应的机理可以用晶粒旋转驱动的晶粒聚合解释，而微波的介电加热效应，微波离子传导损耗等是加速化学反应的主要原因。     

适用于化学合成的微波炉的改造与性能测定

普通微波炉已不适用于微波化学的进一步研究需要。在微波炉腔上下壁打孔．并装上一段截止波导及扼流装置，可便于安装冷凝回流管及搅拌器等．使微波炉改造为适用于化学合成。其微波泄漏可低于1mW／cm2。在炉腔内装入250ml以上极性溶剂可满足微波炉磁控管正常工作需要，而非极性溶剂则难以满足。本文也给出微波化学合成的一些初步结果，显示微波对加速化学合成的巨大潜力。     

微波热效应在食品工业中的应用

微波作为一种新的加热能源,在食品工业中的应用发展极为迅速。本文介绍了微波热效应、微波加热的原理和特点及微波萃取、微波干燥、微波膨化、微波杀菌和微波灭酶保鲜等方面在食品工业中的应用和发展。     

精细结构陶瓷材料烧结技术的研究动向

本文介绍国外精细结构陶瓷烧结技术的研究动向。重点叙述最近研制成的几种烧结技术，诸如微波、激光、自已燃烧烧结或燃烧合成法，低温无压烧结以及中子照射超低温烧结陶瓷等新技术。并介绍了用上述新技术制备的一些陶瓷材料的工艺及其性能。     

高功率脉冲微波系统的研制

介绍了高功率脉冲微波系统的工作机理及应用,提出了采用刚管高压脉冲调制器作为激励源技术,利用脉冲磁控管输出高功率脉冲微波以及谐振腔体处理物料的设计思路。详细阐述了高压脉冲调制器、微波头、谐振腔体三个部分的设计方案,通过合理的结构设计完成了整机的研制,为探索脉冲微波的非热效应机理研究及应用提供了有利依据。     

微波生物非热效应的量子理论及其机理

根据已有的微波生物非热效应的实验,应用量子力学推导出微波生物非热效应的公式。该公式表明:微波生物非热效应与辐射功率无关,仅取决于生物组织的结构。根据共振吸收的普遍性和生物组织的结构所具有的自适应性,提出“共振自适应”理论,并用其来解释微波生物非热效应。     

微波等离子体刻蚀技术研究

以Corial 200M型干法刻蚀机的三种刻蚀模式为基础,分析了微波等离子体刻蚀技术的优缺点．并讨论了下电极结构对干法刻蚀形貌、一致性和重复性的影响。利用微波等离子体刻蚀技术与反应离子刻蚀技术相结合,实现了SiO2各向同性刻蚀,成功应用于质量控制和失效分析等环节。     

一种基于矩形波导缝隙天线的微波低压等离子体装置

低压等离子体以其放电面积大、均匀性较好、适用于大规模工业应用等优势备受关注。相比于低频等离子体,微波激发的等离子体在电子密度、电离度、活性和装置能量利用率方面性能更优越,应用场景更广阔。本文基于矩形波导缝隙天线及谐振腔结构,设计了一种工作于2.45 GHz的微波低压大面积均匀等离子体装置,为增加等离子体的激发面积且使其更均匀,在馈波波导与反应腔体间设置了多个漏波缝隙,并优化了缝隙的位置和大小,使得腔体内部电场更加均匀。仿真结果显示,优化后反应腔体内部电场分布均匀性良好。实验测试结果表明,反应腔体内部不同位置的等离子体电子密度和等离子体电子温度均呈现均匀状态,证明了该装置激发产生了均匀等离子体。     

微波辐射对稠油脱水降粘的影响及其工艺研究

针对目前稠油开采和利用存在脱水、降粘难等问题,基于微波热效应与非热效应的原理,利用自行设计的微波辐射实验设备进行研究,系统分析了微波辐射功率和时间对脱水率的影响,以及辐射对胶质和沥青质的影响,并详细介绍了微波辐射工艺中的具体流程。结果表明：微波辐射平均脱水率为90.7%,与普通加热脱水技术的脱水率为34.8%相比,脱水效率高;频率为915 MHz、功率为1 kW 的微波作用1min 后（热效应）,油样温度迅速升高到71.2℃,反应速度快;微波辐射（非热效应）后运用四组分测定法,测得油样中沥青质含量减少了2.5%和胶质含量减少了1.2%,油样粘度在低温区发生明显的改变。研究结论为该项技术在工业应用中提供了重要的参考和展望,证明了该技术具有良好的应用前景。     

高功率微波对等离子体限幅器加热效应分析

等离子体限幅器利用入射的高功率微波电离气体,产生等离子体;该等离子体反射和吸收微波能量,保护电子设备不受来袭高功率微波损毁.基于射线跟踪理论,研究高功率微波透射功率随等离子体频率和电子碰撞频率的变化规律,分析加热效应对等离子体限幅器件防护性能的影响.对于长脉冲高功率微波,计算结果表明:随着温度升高,等离子体频率增高,使得微波透射功率减小,防护效果得以改善.在低气压限幅器中,考虑电子碰撞频率影响,选用Xe作为电离气体产生等离子体,能使限幅器更有效地发挥效能.     

微波ECR等离子体技术及其在材料加工中的应用

本文简要介绍了微波ＥＣＲ等离子体技术的原理，评述了近年来这种技术在ＣＶＤ、ＰＶＤ、刻蚀等方面的研究和应用的进展。     

汽车尾气净化技术现状及发展

综述了汽车尾气治理的常用方法,介绍了微波技术与等离子体技术在汽车尾气净化中的应用现状，指出用微波与廉价催化剂相结合的集成净化是一个有研究和应用价值的汽车尾气治理方法。     

微波烧结窑炉在锶铁氧体永磁工业生产中的应用研究

利用自主研发的高温微波窑工程样机,开展了锶铁氧体永磁工业化微波烧结试验,以研究大型微波烧结设备在永磁材料产业中应用的实际效果。介绍了试验采用的微波烧结设备和工艺,并就所烧产品的磁性能以及合格率等方面与传统电热窑炉进行了对比。结果表明,该窑炉能高效、稳定地运行,产品磁性能及一致性完全合格,同时表现出了烧结周期短、产品烧结及磨洗加工合格率都有所提高的特点。本文也指出了微波窑工程样机及此类设备在实际应用过程中有待解决的一些问题。     

微波-离子液体催化菜籽油制备生物柴油的研究

生物柴油作为生物质能源,以其较好的燃烧性质及可再生等优点,己在西方国家得到了广泛的研究及应用。实验采用菜籽油作为原料油、甲醇作为酯交换的小分子醇,在微波辐射和离子液体的催化作用下,高效、快速制备了生物柴油。研究了微波功率、微波辐射时间、离子液体的用量、催化剂NaOH的用量、醇油摩尔比等对生物柴油制备的影响。研究结果表明,微波和离子液体对生物柴油的制备有协同促进作用。离子液体具有催化与增溶的作用,能较好地消除醇-油间的界面接触,减小皂化现象,提高酯交换效率,而微波加热的热效应和非热效应能加快反应酯交换速率。菜籽油100 g,甲醇15.0 mL,微波频率2.45 GHz,微波功率800 W,温度65℃,微波辐射10 min,离子液体吡咪硼氟四1.5 g,NaOH 0.6 g,生物柴油的产率为84.6%。     

弱强度微波与液相小分子基元反应体系相互作用中非热效应的机理 …

微波与化学反应体系相互作用中是否存在非热效应，这是一个争论不休的问题。本文结合分子化学反应力学从理论上证明弱微叔与液相小分子基元反应体系相互作用中不存在非热效应。     

HL-2A托克马克中微波诊断系统

介绍了核聚变装置HL-2A托克马克中各种微波技术在等离子体诊断中的应用。说明了各种诊断的基本原理、电路安排以及在放电中的测量结果。电子回旋辐射(ECE)主要用来测量主等离子体电子温度及其扰动分布。测量的时间分辨率可以达到4m s(扫频)或者1μs(单频),空间分辨率为3 cm。电子温度的测量范围为10 eV~10 kev。微波反射用于等离子体密度分布、等离子体旋转及等离子体密度扰动等方面的测量及研究,在测量密度分布时的时间分辨为1m s,空间分辨大约1 cm左右。微波干涉诊断用来测定偏滤器中等离子体的平均密度变化,时间分辨率为0.1m s。     

第二届亚太地区微波会议(APMC'88)概况

<正> 亚洲及太平洋地区国际微波会议(APMC'88)于1988年10月26日至28日在北京举行。会议主席为中国科学院电子学研究所吕保维教授。中国、印度、日本、美国、英国、联邦德国、加拿大、波兰、意大利、伊朗及香港地区的一些学者、专家参加了会议。 会议共提出257篇论文。其中大会报告4篇,分别由中国、印度与日本的知名学者介绍微波传输、卫星通信、毫米波传输线及光纤通信等方面情况。会议安排了5个分会场按16个专题同时宣读与讨论论文。这些专题为:天线与传播、电磁场理论,传输线、毫米波技术,单片微波集成电路、无源元件、有源电路、场效应晶体管、计算机辅助设计、大功率器件、固态器件、微波测试、遥感、遥感系统、光学与通信以及微波应用。     

工业级微波高温烧结窑炉的设计与应用研究

通过将微波高温烧结技术与传统永磁铁氧体材料烧结工艺相结合,设计并研制出大型微波高温烧结辊道窑炉,工业生产实践结果表明：①所研制窑炉在运行过程中微波发射系统长时间工作稳定性好、功率输出大范围内连续可调、烧结温度均匀、操作简易、控制精度与自动化程度高,整体运行效果平稳可靠。②与传统电阻加热烧结工艺相比,微波烧结永磁铁氧体产品的磁性能指标优异,烧结合格率在99％以上,可缩短烧结保温周期40％,产品的尺寸及性能一致性高、磨削加工合格率可提高5％,充分体现了微波烧结技术的显著优势。尤其是在烧结大尺寸规格产品方面,微波烧结工艺更加体现了其“加热均匀、快速高效、一致性好”等显著特点,有效避免了烧结过程中易于出现的产品开裂、变形等严重质量问题,烧结合格率可提高一倍以上。