專利名稱：一種頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔的制作方法
一種頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔
背景技術(shù)：
本發(fā)明屬于微波能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及頻率可調(diào)的諧振式微波反應(yīng)腔。
背景技術(shù)：
目前，大功率微波已經(jīng)廣泛應(yīng)用于加熱、醫(yī)療、干燥、鍍膜、環(huán)保、輔助萃取等場(chǎng)合，獲得較佳效果。為了認(rèn)知微波能應(yīng)用和微波化學(xué)反應(yīng)的基本原理，研究人員需要利用微波反應(yīng)裝置，深入研究不同條件下少量樣品的反應(yīng)機(jī)理，最終指導(dǎo)工業(yè)大規(guī)模應(yīng)用。隨著研究和應(yīng)用的逐漸深入，人們發(fā)現(xiàn)微波頻率對(duì)反應(yīng)效果非常重要。例如，某一樣品對(duì)微波的吸收是與微波頻率相關(guān)的，即某一頻率下，能更好的吸收微波能量，提高反應(yīng)效率。因此，希望開展不同微波頻率下，微波反應(yīng)的相關(guān)研究，從而準(zhǔn)確認(rèn)知不同物質(zhì)微波反應(yīng)的最佳頻率，這就對(duì)微波反應(yīng)裝置提出了新的要求，即工作頻率可重構(gòu)。 目前，小規(guī)模的微波反應(yīng)裝置已有多種，其通常由三個(gè)主要部分構(gòu)成微波源、微波傳輸系統(tǒng)、微波反應(yīng)腔。頻率可重構(gòu)的微波反應(yīng)裝置對(duì)這三部分的要求分別是微波源可輸出寬頻帶的大功率微波，微波傳輸系統(tǒng)可支持寬頻帶微波的傳輸，微波反應(yīng)腔可在寬頻帶范圍內(nèi)使用。(參見(jiàn)金欽漢，戴樹珊，黃卡瑪著《微波化學(xué)》，第四章第4節(jié)，科學(xué)出版社，1999 年。)(I)現(xiàn)有微波反應(yīng)裝置中普遍采用電真空器件來(lái)提供輸出功率，但因其工作帶寬較窄，無(wú)法滿足頻率可重構(gòu)的要求。因此，需要采用信號(hào)發(fā)生器結(jié)合高增益固態(tài)放大器的方法，在很寬工作頻帶內(nèi)產(chǎn)生較大的微波輸出功率，當(dāng)前市場(chǎng)已有現(xiàn)成產(chǎn)品可供采購(gòu)。(2)當(dāng)微波傳輸系統(tǒng)傳輸功率低于500W時(shí),可米用同軸傳輸線進(jìn)行傳輸,相較功率容量更高的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，同軸傳輸線可使用的頻帶范圍極寬。同時(shí)，微波反應(yīng)裝置中所需的輔助器件，如耦合器、環(huán)形器等，也可采用同軸傳輸線來(lái)實(shí)現(xiàn)帶寬工作。(3)為了在有限輸入功率下，達(dá)到相關(guān)反應(yīng)條件，現(xiàn)有的微波反應(yīng)腔通常采用諧振方式實(shí)現(xiàn)，而諧振也意味著僅能工作于某一特定頻率。另一方面，鑒于寬帶微波源僅能產(chǎn)生低于1000W的輸出功率，利用諧振腔的電場(chǎng)放大效應(yīng)是完成頻率可重構(gòu)微波反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。綜上，現(xiàn)有的諧振式反應(yīng)腔只能在一個(gè)頻率正常工作，無(wú)法滿足頻率可重構(gòu)的要求，只能通過(guò)多個(gè)不同尺寸的反應(yīng)腔來(lái)覆蓋若干離散的工作頻率，成本高昂，使用不便。因此，需要開發(fā)出新型微波反應(yīng)腔，具備不同頻率下產(chǎn)生諧振的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，可利用同一個(gè)反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)來(lái)覆蓋寬頻帶微波反應(yīng)的研究和應(yīng)用需求，準(zhǔn)確認(rèn)知頻率對(duì)微波反應(yīng)的效果并指導(dǎo)相關(guān)工藝。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，如圖I所示,包括外導(dǎo)體I、內(nèi)導(dǎo)體2、饋電同軸3、托盤4。外導(dǎo)體I為一頂部開放的半封閉圓柱金屬腔體，其底部正中心有一底孔11 ;軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的內(nèi)導(dǎo)體2穿過(guò)底孔11進(jìn)入外導(dǎo)體I的內(nèi)部，內(nèi)導(dǎo)體2下半部分具有調(diào)頻螺紋21，與底孔11壁上螺紋配合，使外導(dǎo)體I和內(nèi)導(dǎo)體2保持電接觸，同時(shí)可調(diào)整內(nèi)導(dǎo)體2進(jìn)入外導(dǎo)體I內(nèi)部的長(zhǎng)度。外導(dǎo)體I側(cè)壁靠近底部處有側(cè)孔12，高度為可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的五十分之一，軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的饋電同軸3通過(guò)側(cè)孔12進(jìn)入外導(dǎo)體I的內(nèi)部。饋電同軸3由饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體31、饋電同軸外導(dǎo)體32、以及兩者之間的填充介質(zhì)33構(gòu)成。饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體31的前端長(zhǎng)于饋電同軸外導(dǎo)體32可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的八分之一；饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體31的末端有一同軸嵌口 311、饋電同軸外導(dǎo)體32末端部分具有接頭螺紋321，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)使得饋電同軸3便于和外接輸入端口相連。饋電同軸外導(dǎo)體32前端部分具有饋電螺紋322，與側(cè)孔12壁上螺紋配合，使得外導(dǎo)體I和饋電同軸外導(dǎo)體32保持電接觸，同時(shí)可調(diào)整饋電同軸3進(jìn)入外導(dǎo)體I中的長(zhǎng)度。托盤4固定于內(nèi)導(dǎo)體2頂端，內(nèi)部放置反應(yīng)樣品。所述托盤4的外形宜做成錐角呈130度的圓錐體形狀，這樣能充分利用反應(yīng)腔內(nèi)電場(chǎng)集中區(qū)域。進(jìn)一步的，對(duì)上述內(nèi)導(dǎo)體2和托盤4可做如下五種相應(yīng)變化(I)托盤4的底端具有一內(nèi)凹圓柱41，內(nèi)凹圓柱41與內(nèi)導(dǎo)體2頂部契合固定(如圖2所示)。(2)托盤4的底端 具有一內(nèi)凹圓柱41,內(nèi)凹圓柱41與內(nèi)導(dǎo)體2頂部契合固定的同時(shí),托盤4的底端向下伸出三根固定小圓柱411，三根固定小圓柱411與內(nèi)導(dǎo)體2的頂部的三個(gè)內(nèi)凹圓柱小孔23契合固定(如圖3、4所示)。(3)托盤4的底端具有一內(nèi)凹圓柱41，內(nèi)凹圓柱41與內(nèi)導(dǎo)體2頂部契合固定的同時(shí)，托盤4的底端向下伸出一固定圓柱412，固定圓柱412與內(nèi)導(dǎo)體2頂端的內(nèi)凹圓柱孔24契合固定(如圖5所示)。(4)托盤4的底端具有一內(nèi)凹圓柱41，內(nèi)凹圓柱41與內(nèi)導(dǎo)體2頂部通過(guò)螺紋契合固定(如圖1、7、8所示)。(5)托盤4的底端具有一內(nèi)凹圓柱41,內(nèi)凹圓柱41與內(nèi)導(dǎo)體2頂部契合固定的同時(shí),托盤4的底端向下伸出一固定圓柱412,固定圓柱412與內(nèi)導(dǎo)體2頂端的內(nèi)凹圓柱孔2通過(guò)螺紋契合固定。上述結(jié)構(gòu)為了確保在頻率高端工作時(shí)不產(chǎn)生微波泄漏，其外導(dǎo)體的內(nèi)徑尺寸受圓柱波導(dǎo)主模截止頻率的限制尺寸不大，這也局限了上述結(jié)構(gòu)單次處理樣品的容量。進(jìn)一步的，對(duì)上述結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體做如下兩種相應(yīng)變化(1)外導(dǎo)體I的頂端具有直徑較小的微波抑制環(huán)13，其內(nèi)半徑小于最高頻率對(duì)應(yīng)的圓波導(dǎo)截止條件，即小于最高工作頻率對(duì)應(yīng)工作波長(zhǎng)的1/3. 41，微波抑制環(huán)13距離最低頻率對(duì)應(yīng)的內(nèi)導(dǎo)體2頂部約為可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的十二分之一。(2)引入圓柱形的獨(dú)立微波抑制環(huán)5，底部具有與外導(dǎo)體I相同的直徑，且外側(cè)壁有獨(dú)立抑制環(huán)螺紋51，與外導(dǎo)體I頂端的外導(dǎo)體頂端螺紋14契合固定，其內(nèi)半徑小于最高頻率對(duì)應(yīng)的圓波導(dǎo)截止條件，即小于最高工作頻率對(duì)應(yīng)的工作波長(zhǎng)的1/3. 41，獨(dú)立微波抑制環(huán)5距離最低頻率對(duì)應(yīng)的內(nèi)導(dǎo)體2頂部約為可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的十二分之一。實(shí)現(xiàn)微波反應(yīng)一般需要對(duì)樣品施加大功率微波信號(hào)，然而輸出功率IkW以上的電真空類微波源頻帶通常很窄，可寬帶工作的固態(tài)微波源輸出功率相對(duì)較低。因此，頻率可調(diào)微波反應(yīng)裝置采用寬帶微波源，通過(guò)諧振腔的電場(chǎng)放大效應(yīng)來(lái)達(dá)到反應(yīng)需要的微波能量。本發(fā)明利用四分之一波長(zhǎng)同軸諧振腔原理，當(dāng)反應(yīng)腔內(nèi)導(dǎo)體高度為工作波長(zhǎng)的四分之一時(shí)，產(chǎn)生諧振。此時(shí)，其內(nèi)部電場(chǎng)呈駐波分布，內(nèi)導(dǎo)體頂端附近電場(chǎng)最大，匯聚了絕大部分微波能量，可在較小輸入功率條件下滿足微波反應(yīng)所需條件。當(dāng)微波源工作頻率變化時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)諧振腔內(nèi)導(dǎo)體高度變化達(dá)到諧振。在本發(fā)明中，諧振腔內(nèi)導(dǎo)體下半部分調(diào)頻螺紋的長(zhǎng)度由所需覆蓋頻率范圍確定，最低頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分之一為內(nèi)導(dǎo)體進(jìn)入外導(dǎo)體的最大長(zhǎng)度，最高頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分之一為內(nèi)導(dǎo)體進(jìn)入外導(dǎo)體的最小長(zhǎng)度。內(nèi)導(dǎo)體下半部分調(diào)頻螺紋與外導(dǎo)體底部中心孔螺紋配合，可通過(guò)該底孔上下移動(dòng)調(diào)節(jié)高度，實(shí)現(xiàn)頻率的變化。螺紋為圓頂，避免尖端放電。本發(fā)明反應(yīng)腔的內(nèi)導(dǎo)體半徑、外導(dǎo)體半徑設(shè)計(jì)要綜合考慮下述問(wèn)題(1)反應(yīng)腔需工作于TEM模式并抑制高次模式，這就要求最高工作頻率所對(duì)應(yīng)的最短工作波長(zhǎng)滿足λ min> (a+b)，其中a、b分別為內(nèi)導(dǎo)體的半徑和外導(dǎo)體的內(nèi)半徑；(2)對(duì)于四分之一波長(zhǎng)的同軸諧振腔，當(dāng)b/a=3. 6時(shí)導(dǎo)體損耗最小，品質(zhì)因數(shù)最高，高品質(zhì)因數(shù)的反應(yīng)腔在輸入功率相同情況下能產(chǎn)生更大的電場(chǎng)，更好地實(shí)現(xiàn)微波反應(yīng)，降低能耗；(3)為了防止反應(yīng)腔微波能量泄露，需將外導(dǎo)體延長(zhǎng)形成一段截止圓波導(dǎo)，要求此圓波導(dǎo)的工作模式TE11截止，從而抑制微波泄漏，這就要求最高工作頻率對(duì)應(yīng)的最短工作波長(zhǎng)滿足Xmin>3.41b ;(4)根據(jù)單次所需處理的樣品容量，設(shè)計(jì)相應(yīng)的a、b ; (5)如果所需處理樣品容量較大，b過(guò)大導(dǎo)致條件
(3)無(wú)法滿足，需要在外導(dǎo)體頂端增加微波抑制環(huán)，以滿足該條件。
本發(fā)明采用同軸探針饋電，饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體較外導(dǎo)體長(zhǎng)約可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的八分之一，該長(zhǎng)度在調(diào)頻過(guò)程中保持不變；饋電同軸的高度直接影響?zhàn)侂娦剩渚嘀C振腔外導(dǎo)體底部約可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的五十分之一；饋電同軸外導(dǎo)體的饋電螺紋與外導(dǎo)體側(cè)孔螺紋配合，可改變饋電同軸整體進(jìn)入諧振腔的長(zhǎng)度，從而優(yōu)化不同頻率下的反射系數(shù)。大功率微波源輸出的微波功率通過(guò)同軸電纜輸入諧振腔，饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體末端的同軸嵌口、外導(dǎo)體末端部分的接頭螺紋一并構(gòu)成相應(yīng)配套結(jié)構(gòu)，便于和外接輸入端口相連。根據(jù)外接輸入端口型號(hào)的不同，可調(diào)節(jié)饋電同軸內(nèi)、外導(dǎo)體尺寸和結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的托盤用來(lái)放置反應(yīng)樣品。微波反應(yīng)腔的托盤應(yīng)該盡量小的吸收或不吸收微波，故選用低損耗材料。石英對(duì)微波幾乎不吸收，對(duì)微波的損耗也非常小，所以選用石英作為該微波反應(yīng)中托盤的材料?？紤]四分之一波長(zhǎng)同軸諧振腔中電場(chǎng)的分布特性，設(shè)計(jì)的托盤的形狀可以為圓錐形，也可以為圓碗、圓盤等類似形狀，以提高微波反應(yīng)效率和微波能量利用率。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、相較頻率固定的諧振式微波反應(yīng)腔，本發(fā)明的反應(yīng)腔能實(shí)現(xiàn)較寬范圍內(nèi)頻率可重構(gòu)工作，其頻率調(diào)整方式連續(xù)，無(wú)盲區(qū)，無(wú)需多個(gè)不同工作頻率的反應(yīng)腔。2、本發(fā)明的反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用同一饋電結(jié)構(gòu)即可在很寬頻帶范圍內(nèi)工作。2、在頻率重構(gòu)過(guò)程中，本發(fā)明的反應(yīng)腔每次能在唯一頻率下實(shí)現(xiàn)諧振，故此可準(zhǔn)確判斷微波反應(yīng)的最優(yōu)頻率。3、在頻率重構(gòu)過(guò)程中，本發(fā)明諧振腔的電場(chǎng)分布保持不變，而且始終集中在內(nèi)導(dǎo)體末端托盤的區(qū)域內(nèi)。4、本發(fā)明的反應(yīng)腔上部開放，利用了圓波導(dǎo)的截止特點(diǎn)抑制了微波泄漏，開放的結(jié)構(gòu)使樣品添加、處理、觀察更為方便；也可通過(guò)上方加玻璃罩以實(shí)現(xiàn)封閉環(huán)境。


圖I是本發(fā)明提供的頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明提供的頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔中內(nèi)導(dǎo)體2與托盤結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖3是本發(fā)明提供的頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔中內(nèi)導(dǎo)體2與托盤結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖4是是本發(fā)明提供的頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔中內(nèi)導(dǎo)體2與托盤結(jié)構(gòu)示意圖之二 (俯視圖)。圖5是本發(fā)明提供的頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔中內(nèi)導(dǎo)體2與托盤結(jié)構(gòu)示意圖之三。圖6是是本發(fā)明提供的頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔中內(nèi)導(dǎo)體2與托盤結(jié)構(gòu)示意圖之四。圖7是本發(fā)明提供的外導(dǎo)體頂端具有微波抑制環(huán)13的頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8本發(fā)明提供的外導(dǎo)體頂端具有獨(dú)立微波抑制環(huán)5的頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :如圖I所示，一種頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，包括外導(dǎo)體
I、內(nèi)導(dǎo)體2、饋電同軸3、托盤4。外導(dǎo)體I為一頂部開放的半封閉圓柱金屬腔體，其底部正中心有一底孔11 ;軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的內(nèi)導(dǎo)體2穿過(guò)底孔11進(jìn)入外導(dǎo)體I的內(nèi)部，內(nèi)導(dǎo)體2下半部分具有調(diào)頻螺紋21，與底孔11壁上螺紋配合，使外導(dǎo)體I和內(nèi)導(dǎo)體2保持電接觸，同時(shí)可調(diào)整內(nèi)導(dǎo)體2進(jìn)入外導(dǎo)體I內(nèi)部的長(zhǎng)度。外導(dǎo)體I側(cè)壁靠近底部處有側(cè)孔12，高度為可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的五十分之一，軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的饋電同軸3通過(guò)側(cè)孔12進(jìn)入外導(dǎo)體I的內(nèi)部。饋電同軸3由饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體31、饋電同軸外導(dǎo)體32、以及兩者之間的填充介質(zhì)33構(gòu)成。饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體31的前端長(zhǎng)于饋電同軸外導(dǎo)體32可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的八分之一；饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體31的末端有一同軸嵌口 311、饋電同軸外導(dǎo)體32末端部分具有接頭螺紋321，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)使得饋電同軸3便于和外接輸入端口相連。饋電同軸外導(dǎo)體32前端部分具有饋電螺紋322，與側(cè)孔12壁上螺紋配合，使得外導(dǎo)體I和饋電同軸外導(dǎo)體32保持電接觸，同時(shí)可調(diào)整饋電同軸3進(jìn)入外導(dǎo)體I中的長(zhǎng)度。托盤4固定于內(nèi)導(dǎo)體2頂端，內(nèi)部放置反應(yīng)樣品；托盤4外形成錐角為130度的圓錐體；托盤4的底端具有一內(nèi)凹圓柱41，內(nèi)凹圓柱41與內(nèi)導(dǎo)體2頂部通過(guò)螺紋契合固定。以實(shí)施例I為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成500ΜΗζ 1000ΜΗζ的頻率覆蓋。在保證諧振腔品質(zhì)因素較高的同時(shí)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)內(nèi)、外導(dǎo)體尺寸一次性抑制反應(yīng)腔的高次模和圓波導(dǎo)的主模，保證反應(yīng)腔工作于TEM模式，并防止微波泄漏。外導(dǎo)體I的外部、內(nèi)導(dǎo)體2底部、饋電同軸3外側(cè)覆蓋絕熱層，外導(dǎo)體I的頂部可以覆蓋玻璃與外界封閉。具體尺寸為反應(yīng)腔內(nèi)導(dǎo)體2半徑10mm，內(nèi)導(dǎo)體2伸入諧振腔長(zhǎng)度H ;外導(dǎo)體I的內(nèi)半徑85mm,夕卜導(dǎo)體I高度200mm,外導(dǎo)體I的厚度5mm,材料銅；饋電同軸3的特征阻抗為50歐姆,饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體31半徑I. 52mm，饋電同軸外導(dǎo)體32的內(nèi)半徑5. 75mm，饋電同軸外導(dǎo)體32的厚度1mm，材料銅，填充介質(zhì)33的材料為為聚四氟乙烯，饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體31比饋電同軸外導(dǎo)體32長(zhǎng)46mm，饋電同軸高度7. 1mm，饋電同軸外導(dǎo)體32伸入諧振腔長(zhǎng)度為L(zhǎng)?？蛰d狀態(tài)下設(shè)計(jì)結(jié)果為
權(quán)利要求
1.一種頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔,包括外導(dǎo)體(I)、內(nèi)導(dǎo)體(2)、饋電同軸(3)、托盤(4);外導(dǎo)體(I)為ー頂部開放的半封閉圓柱金屬腔體,其底部正中心有一底孔(11);軸旋轉(zhuǎn)対稱的內(nèi)導(dǎo)體(2)穿過(guò)底孔(11)進(jìn)入外導(dǎo)體(I)的內(nèi)部，內(nèi)導(dǎo)體(2)下半部分具有調(diào)頻螺紋(21)，與底孔(11)壁上螺紋配合，使外導(dǎo)體(I)和內(nèi)導(dǎo)體(2)保持電接觸，同時(shí)可調(diào)整內(nèi)導(dǎo)體(2)進(jìn)入外導(dǎo)體(I)內(nèi)部的長(zhǎng)度；外導(dǎo)體(I)側(cè)壁靠近底部處有側(cè)孔(12)，高度為可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的五十分之一，軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的饋電同軸(3)通過(guò)側(cè)孔(12)進(jìn)入外導(dǎo)體(I)的內(nèi)部；饋電同軸(3)由饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體(31)、饋電同軸外導(dǎo)體(32)、以及兩者之間的填充介質(zhì)(33)構(gòu)成；饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體(31)的前端長(zhǎng)于饋電同軸外導(dǎo)體(32)可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的八分之一；饋電同軸內(nèi)導(dǎo)體(31)的末端有一同軸嵌ロ(311)、饋電同軸外導(dǎo)體(32)末端部分具有接頭螺紋(321)，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)使得饋電同軸(3)便于和外接輸入端ロ相連；饋電同軸外導(dǎo)體(32)前端部分具有饋電螺紋(322)，與側(cè)孔(12)壁上螺紋配合，使得外導(dǎo)體(I)和饋電同軸外導(dǎo)體(32)保持電接觸，同時(shí)可調(diào)整饋電同軸(3)進(jìn)入外導(dǎo)體(I)中的長(zhǎng)度；托盤(4)固定于內(nèi)導(dǎo)體(2)頂端，內(nèi)部放置反應(yīng)樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，其特征在于，所述托盤(4)的外形為錐角呈130度的圓錐體形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，其特征在于，托盤(4)的底端具有一內(nèi)凹圓柱(41)，內(nèi)凹圓柱(41)與內(nèi)導(dǎo)體(2)頂部契合固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，其特征在于，托盤(4)的底端具有一內(nèi)凹圓柱(41)，內(nèi)凹圓柱(41)與內(nèi)導(dǎo)體(2)頂部契合固定的同時(shí)，托盤(4)的底端向下伸出三根固定小圓柱(411)，三根固定小圓柱(411)與內(nèi)導(dǎo)體(2)的頂部的三個(gè)內(nèi)凹圓柱小孔(23)契合固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，其特征在于，托盤(4)的底端具有一內(nèi)凹圓柱(41)，內(nèi)凹圓柱(41)與內(nèi)導(dǎo)體(2)頂部契合固定的同時(shí)，托盤(4)的底端向下伸出一固定圓柱(412),固定圓柱(412)與內(nèi)導(dǎo)體(2)頂端的內(nèi)凹圓柱孔(24)契合固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，其特征在于，托盤(4)的底端具有一內(nèi)凹圓柱(41)，內(nèi)凹圓柱(41)與內(nèi)導(dǎo)體(2)頂部通過(guò)螺紋契合固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，其特征在于，托盤(4)的底端具有一內(nèi)凹圓柱(41)，內(nèi)凹圓柱(41)與內(nèi)導(dǎo)體(2)頂部契合固定的同時(shí)，托盤(4)的底端向下伸出一固定圓柱(412),固定圓柱(412)與內(nèi)導(dǎo)體(2)頂端的內(nèi)凹圓柱孔(2)通過(guò)螺紋契合固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一所述頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，其特征在于，外導(dǎo)體(I)的頂端具有直徑較小的微波抑制環(huán)(13)，微波抑制環(huán)(13)的內(nèi)徑小于最高頻率對(duì)應(yīng)的圓波導(dǎo)截止條件，即小于最高工作頻率對(duì)應(yīng)工作波長(zhǎng)的1/3.41 ;微波抑制環(huán)(13)距離最低頻率對(duì)應(yīng)的內(nèi)導(dǎo)體(2)頂部為可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的十二分之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一所述頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，其特征在于，外導(dǎo)體(I)的頂端連接有獨(dú)立微波抑制環(huán)(5)，獨(dú)立微波抑制環(huán)(5)底部與外導(dǎo)體(I)具有相同的直徑；獨(dú)立微波抑制環(huán)(5)外側(cè)壁有獨(dú)立抑制環(huán)螺紋(51)，獨(dú)立抑制環(huán)螺紋(51)與外導(dǎo)體(I)頂端的外導(dǎo)體頂端螺紋(14)契合固定；獨(dú)立抑制環(huán)螺紋(51)內(nèi)半徑小于最高頻率對(duì)應(yīng)的圓波導(dǎo)截止條件，即小于最高工作頻率對(duì)應(yīng)的工作波長(zhǎng)的1/3. 41，獨(dú)立微波抑制環(huán)(5)距離最低頻率對(duì)應(yīng)的內(nèi)導(dǎo)體(2)頂部為可調(diào)范圍中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的十二分之一。
全文摘要
一種頂部開放的頻率可調(diào)諧振式微波反應(yīng)腔，屬于微波能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。包括頂部開放的半封閉圓柱金屬腔體的外導(dǎo)體(1)、內(nèi)導(dǎo)體(2)、饋電同軸(3)、托盤(4)；內(nèi)導(dǎo)體(2)穿過(guò)底孔(11)進(jìn)入外導(dǎo)體(1)的內(nèi)部；饋電同軸(3)通過(guò)側(cè)孔(12)進(jìn)入外導(dǎo)體(1)的內(nèi)部；托盤(4)固定于內(nèi)導(dǎo)體(2)頂端。本發(fā)明利用四分之一波長(zhǎng)同軸諧振腔原理制作，能實(shí)現(xiàn)較寬范圍內(nèi)頻率可重構(gòu)，其頻率調(diào)整方式連續(xù)、無(wú)盲區(qū)；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適用于寬頻帶微波反應(yīng)的研究和應(yīng)用需求，對(duì)準(zhǔn)確認(rèn)知頻率對(duì)微波反應(yīng)的效果并指導(dǎo)相關(guān)工藝具有應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B01J19/12GK102698683SQ20121020908
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者夏支仙, 樊勇, 王磊, 程鈺間 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)