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矩形波导微波化学反应系统的研究

龚克  
【摘要】: 随着微波化学的发展,出现了各种微波化学反应系统。本文对基于矩形波导的微波化学反应系统进行了研究,这对认识矩形波导微波化学反应系统的性能、提高系统工作的可靠性、稳定性和效率都有重要意义;同时,对等离子体的基本参量进行了研究和测量,给出了一定条件下的等离子体的电子温度和等离子体密度,这是认识等离子体基本特性的重要方面;最后针对真空系统压强的测量,分析了气体流动的一般规律,介绍了基本的测压工具,并用线性分布理论来确定系统的压强。 第一章简要介绍了微波化学的发展现状及其优点,给出了微波化学反应系统的基本框图,确立了论文的基本架构。 第二章首先介绍了矩形波导微波化学反应系统的组成单元,然后针对系统中的具体元器件进行了以下几个方面的论述:环行器的作用、结构和工作原理及其主要技术指标;大功率微波衰减器的参量定义以及系统中使用的衰减器的技术指标;匹配负载的构成和作用;定向耦合器的构成、工作原理和主要技术指标。以上几个部分的介绍,进一步明确了矩形波导微波化学反应系统的工作原理和衡量指标,有利于提高系统工作的稳定性和可靠性。 第三章首先给出了矩形波导微波化学反应器的组成及其示意图。然后针对该反应器的组成部分,具体分析了矩形波导的主模场结构分布,论述了基于矩形波导设计微波化学反应器的可行性;对矩形波导谐振腔的场分布进行了分析;介绍了利用软件设计和优化矩形波导微波化学反应器的方法。这对于认识该反应器的工作原理、提高反应器的工作稳定性和提高系统效率都有重要意义。 第四章首先介绍了等离子体的基本概念和微波等离子体的特点,然后重点讨论了微波等离子体的基本参量及其测量。在等离子体的电子温度和等离子体密度的测量方面,介绍了郎缪尔探针法的基本原理,并通过此方法测量了一定条件下的甲烷微波等离子体的电子温度和等离子体密度。在等离子体的相对介电常数测量方面,首先根据郎缪尔探针法测量得到的等离子体密度并结合理论公式进行了推导计算;论文提出了一种新的测量等离子体相对介电常数的方法,即采用实验测量结合计算机模拟的方法确定等离子体的等效相对介电常数,介绍了此方法的具体操作步骤,明确了模拟计算的参数设置,最后给出了测量结果;并对两种方法进行了比较和分析。本章的阐述对于进一步认识等离子体的特性具有重要意义。 第五章围绕系统中的真空系统压强的测量展开。介绍了真空度的表述和标定;分析了气体流动的一般规律;给出了系统压强测量的常用设备;最后用线性分布理论来确定系统的压强。 最后是结束语、参考文献和致谢词。


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