本公开总体上针对微波等离子体设备，该微波等离子体设备利用单个设备内的多个微波等离子体施加器以用于处理反应室内的供给材料。
背景技术：
1、等离子体炬生成并且提供高温定向等离子体流以用于多种目的。等离子体炬的两种主要类型是感应等离子体炬和微波等离子体炬。一般而言，感应等离子体经受等离子体不一致性。这种不一致性导致了感应等离子体处理某些材料的能力的限制。此外，本文中描述的微波等离子体设备与其它等离子体生成炬(诸如感应等离子体)之间存在显著差异。例如，微波等离子体在等离子体羽流的内部上较热，而感应等离子体在羽流外部上较热。特别地，感应等离子体的外部区域可达到约10000k，而内部处理区域仅可达到约1000k。如此大的温度差异导致材料处理和供给问题。此外，感应等离子体设备不能够在足够低的温度下处理原料以在不熄灭等离子体的情况下避免某些供给材料的熔化。因此，本文中所描述的微波等离子体方法和系统可克服感应等离子体系统中存在的问题。
2、常规的微波等离子体炬系统使用单个微波等离子体施加器来生成微波等离子体。材料通常与产生的等离子体一起，从等离子体施加器的上方或在施加器下方的一个或多个开口处引入。这些材料可用于包括例如增材制造和电池技术的多种应用中。
3、在常规单个施加器微波炬中，可通过使等离子体气体过热并电离，并且然后将等离子体气体向下引导到反应室中来从一个施加器形成等离子体，在反应室中，原材料被提供到等离子体中并被处理成材料。用于使用单个施加器以用于材料处理的常规系统产生在等离子体气体中体现的约40kw的功率。尽管提供大量的功率，但是在较高的原料吞吐下，单个微波等离子体的功率量将饱和。例如，这些高温等离子体可使得能够处理暴露于或供给到等离子体中的多种材料。一种此类型的处理是采用特定大小和形状的一种或多种材料，并且在将其暴露于等离子体或供给到等离子体中之后，将一种或多种材料处理或转化为不同的大小或形状。然而，这些等离子体系统可用于专门定制多种特定的材料特性。
4、由于需要更好地定制最终产品的材料特性以及单个施加器微波等离子体效率的固有限制，因此需要改进的微波等离子体设备和过程。
技术实现思路
1、出于本概述的目的，本文中描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。要理解，根据本发明的任何特定实施例，并非所有这些优点一定可实现。因此，例如，本领域中的技术人员将认识到，本发明可以以实现如本文中教导的一个优点或一组优点的方式来实施或执行，而不一定实现如本文中教导或建议的其它优点。
2、本文中的一些实施例针对一种用于处理材料的微波等离子体设备，该微波等离子体设备包括：反应室；与反应室连通的多个微波等离子体施加器；用于生成微波辐射的至少一个微波辐射源；配置成将来自至少一个微波辐射源的微波辐射引导到多个微波等离子体施加器的至少一个波导；以及与反应室连通的材料供给系统。
3、在一些实施例中，多个微波等离子体施加器中的每个微波等离子体施加器配置成生成等离子体羽流。在一些实施例中，多个微波等离子体施加器布置成使得由每个微波等离子体施加器生成的等离子体羽流会聚以形成组合等离子体羽流。在一些实施例中，多个微波等离子体施加器中的每一个基本上平行于中心轴线。在一些实施例中，多个微波等离子体施加器中的每一个朝向中心轴线成角度；并且多个微波等离子体施加器中的每一个与中心轴线之间的角度在0°至90°之间。
4、在一些实施例中，该设备进一步包括与多个微波等离子体施加器中的至少一个微波等离子体施加器连通的至少一个气体供应系统。在一些实施例中，至少一个微波等离子体施加器配置成当气体从至少一个气体供应系统引入到至少一个微波等离子体施加器时生成至少一个等离子体羽流。
5、在一些实施例中，微波等离子体设备包括与微波等离子体施加器的数量相同数量的微波辐射源和相同数量的波导。在一些实施例中，微波等离子体设备包括的微波辐射源的数量是微波等离子体施加器的数量的一半。在一些实施例中，微波等离子体设备包括的波导的数量是微波等离子体施加器的数量的一半。
6、在一些实施例中，多个微波等离子体施加器包括二至四个微波等离子体施加器。在一些实施例中，多个微波等离子体施加器相对于彼此布置成平面几何形状。在一些实施例中，多个微波等离子体施加器由三个微波等离子体施加器构成。在一些实施例中，三个微波等离子体施加器中的每一个相对于至少一个其它微波等离子体施加器以120°的角度平面地设置。在一些实施例中，多个微波等离子体施加器由四个微波等离子体施加器构成。在一些实施例中，四个微波等离子体施加器中的每一个相对于多个微波等离子体施加器中的至少一个其它微波等离子体施加器以90°的角度平面地设置。在一些实施例中，多个微波等离子体施加器包括2、3或4个微波等离子体施加器。在一些实施例中，2、3或4个微波等离子体施加器中的每一个相对于至少一个其它微波等离子体施加器以约90°、约120°或约180°的角度平面地设置。在一些实施例中，多个微波等离子体施加器相对于彼此布置成平面几何形状。在一些实施例中，多个微波等离子体施加器由2个微波等离子体施加器构成。在一些实施例中，多个微波等离子体施加器由4个微波等离子体施加器构成。在一些实施例中，四个微波等离子体施加器中的每一个相对于多个微波等离子体施加器中的至少一个其它微波等离子体施加器以90°的角度平面地设置。
7、在一些实施例中，材料供给系统配置成在多个微波等离子体施加器之间供给过程材料。在一些实施例中，反应室包括出口；并且其中材料供给系统配置成从出口上方的位置将过程材料供给到反应室。在一些实施例中，反应室包括出口；并且其中材料供给系统配置成在出口下方从水平方向将过程材料引导到反应室。在一些实施例中，该设备进一步包括在反应室内的延伸管，该延伸管配置成限制由多个微波等离子体施加器中的每一个生成的等离子体。
1.一种用于处理材料的微波等离子体设备，所述微波等离子体设备包括：
2.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，其中，所述多个微波等离子体施加器中的每个微波等离子体施加器配置成生成等离子体羽流。
3.根据权利要求2所述的微波等离子体设备，其中，所述多个微波等离子体施加器布置成使得由每个微波等离子体施加器生成的等离子体羽流不会聚。
4.根据权利要求2所述的微波等离子体设备，其中，所述多个微波等离子体施加器布置成使得由每个微波等离子体施加器生成的等离子体羽流会聚以形成组合等离子体羽流。
5.根据权利要求2所述的微波等离子体设备，其中，所述多个微波等离子体施加器中的每一个基本上平行于中心轴线定向。
6.根据权利要求2所述的微波等离子体设备，其中：
7.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，进一步包括与所述多个微波等离子体施加器中的至少一个微波等离子体施加器连通的至少一个气体供应系统。
8.根据权利要求7所述的微波等离子体设备，其中，所述至少一个微波等离子体施加器配置成当气体从所述至少一个气体供应系统引入到所述至少一个微波等离子体施加器时生成至少一个等离子体羽流。
9.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，其中，所述微波等离子体设备包括与微波等离子体施加器的数量相同数量的微波辐射源和相同数量的波导。
10.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，其中，所述微波等离子体设备包括的微波辐射源的数量是微波等离子体施加器的数量的一半。
11.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，其中，所述微波等离子体设备包括的波导的数量是微波等离子体施加器的数量的一半。
12.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，其中，所述多个微波等离子体施加器包括2、3或4个微波等离子体施加器。
13.根据权利要求12所述的微波等离子体设备，其中，所述2、3或4个微波等离子体施加器中的每一个相对于至少一个其它微波等离子体施加器以约90°、约120°或约180°的角度平面地设置。
14.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，其中，所述多个微波等离子体施加器相对于彼此布置成平面几何形状。
15.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，其中，所述多个微波等离子体施加器由2个微波等离子体施加器构成。
16.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，其中，所述多个微波等离子体施加器由4个微波等离子体施加器构成。
17.根据权利要求16所述的微波等离子体设备，其中，四个微波等离子体施加器中的每一个相对于所述多个微波等离子体施加器中的至少一个其它微波等离子体施加器以90°的角度平面地设置。
18.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，其中，所述材料供给系统配置成在所述多个微波等离子体施加器之间供给过程材料。
19.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，其中：
20.根据权利要求1所述的微波等离子体设备，进一步包括在所述反应室内的延伸管，所述延伸管配置成限制由所述多个微波等离子体施加器中的每一个生成的等离子体。
