TW200417292A - Plasma catalyst - Google Patents

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200417292 (1) 玖、發明說明 相關申請案之相互參考 本案主張於2002年5月8日提出申請之美國專利臨 時申請案60/378，693號案、2002年12月4日提出申請 之60/43 0，67 7號案及2 002年12月23日提出申請之 6 0/4 3 5，27 8號案，所有這些專利案皆在此援引爲本案之 參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於利用電漿觸媒以點火、調整及維持來自 於氣體之電漿的方法及裝置。 【先前技術】 已知一電漿可以藉由使一氣體受到足量的微波輻射來 加以點火。然而，在氣體壓力大致小於大氣壓力的情況下 ，電漿點火通常較爲容易。然而’用以降低氣體壓力之真 空設備相當昂貴’並且緩慢而耗費能量。再者，此類設備 之使用會限制製造的彈性。 【發明內容】 在此提供用於點火、調整及維持一電漿之電漿觸媒。 該電漿觸媒可爲被動型或主動型。依照本發明，一被動型 電漿觸媒可包括任何能夠藉由改變一局部電場（例如，一 電磁場）而引致產生一電漿之任何物體，其不需要添加額 -4 - (2) (2)200417292 外的能量。另一方面’ 一主動型電漿觸媒可包括在電磁輻 射存在的情況下能夠傳送足夠能量給一氣態原子或分子以 自該氣態原子或分子移除至少一電子的任何顆粒或高能量 波封包。在上述兩例中，一電漿觸媒可以改善或解除用以 點火一電漿之環境條件。 在此亦提供形成一電漿之方法及裝置。依照本發明之 一實施例中，該方法包包括使一氣體流入至一多重模式處 理凹室中，且在至少一被動型電漿觸媒存在的情況下，藉 由使一位在該凹室中之氣體受到具有小於約3 3 3 GHz之頻 率的電磁波照射來點火該電漿，其中該被動型電漿觸媒包 含一至少爲半導電性之材料。 在本發明之另一實施例中亦提供用於點火一電漿之方 法及裝置，其係藉由在一包含一粉末之電漿觸媒存在的情 況下，使一氣體受到具有小於約3 3 3 G Η z之頻率的電磁波 照射而達成。 在本發明又另一實施例中係提供利用一雙凹室系統來 形成一電漿之另外的方法及裝置。該系統可包括彼此流體 連通之一第一點火凹室及一第二凹室。該方法包括：（丨）使 第一點火凹室中之一氣體受到具有小於約3 3 3 G Η z之頻率 的電磁輻射照射，使得在第一凹室中之電漿會造成在該第 二凹室中形成一電漿；及（ii)藉由使該第二電漿受到其他電 磁輻射照射來維持第二凹室中之第二電漿。 本發明亦提供其他的電漿觸媒及用以點火、調整及維 持一電漿之方法及裝置。 -5- (3) (3)200417292 【實施方式】 本發明係關於用於點火、調整及維持用於各種不同應 用之電漿的方法及裝置，其中該等應用包括熱處理、人工 合成及沉積碳化物、氮化物、硼化物、氧化物及其他物質 、摻雜、滲碳、氮化及碳氮化、燒結、多部件處理、連結 、去結晶化、製造及運作火爐、廢氣處理、廢棄物處理、 焚化、刮除、灰化、成長碳結構、產生氫氣及其他氣體、 形成無電極電漿噴射流、在生產線上之電漿處理、殺菌、 淸潔等等。 本發明亦可用於可控制地產生熱及用於電漿輔助處理 ’以降低能量成本及增加熱處理效率及電漿輔助式製造彈 性。 因此，在此提供一種用於點火、調變及維持一電漿之 電漿觸媒。該觸媒可以爲被動型或主動型。一被動型電漿 觸媒包括能夠依照本發明藉由轉變一局部電場（例如，一 電磁場）引致產生一電漿之任何物體，而毋需透過該觸媒 來添加額外的能量，諸如藉由施加一電壓來產生一火花。 在另一方面’一主動型電漿觸媒亦可以爲任何能夠在電磁 輻射存在的情況下傳輸足量的能量至一氣態原子或離子以 自該氣態原子或分子移除至少一電子之粒子或高能量波封 包。 本案申請人共同擁有且同時申請之美國專利申請案的 全文援引爲本案之參考：美國專利申請案第 10/_，_號（代理人檔案編號1 8 3 7.0 00 8 )、美國專利 (4) 200417292 申請案第10/-，-號（代理人檔案編號1 8 3 7.000 9)、

美國專利申請案第10/ ， ^ im I —一派（代理人檔案編號 -號（代理人 1 8 3 7.00 1 0)、美國專利申請案第ι0/ 檔案編號183 7 ·001 1)、美國專利申請案第 107——，——號（代理人檔案編號1837·0012)、美國專利 申請案第10/——，——號（代理人檔案編號1 8 3 7.00 1 3 )、 美國專利申請案弟1 〇/-’--號（代理人檔案編號 _號（代理人 1 8 3 7.00 1 5 )、美國專利申請案第ι〇/ 檔案編號1837.0016)、美國專利申請案第 107——，——號（代理人檔案編號1 8 3 7·〇017)、美國專利 申請案第10/——，——號（代理人檔案編號1 8 3 7.00 1 8)、 美國專利申請案第10/一一一’ _號（代理人檔案編號 1 8 3 7.0020)、美國專利申請案第ι〇/一一，_號（代理人 檔案編號1837.0021)、美國專利申請案第 1 0 /-’ -5虎（代理人檔案編號1 8 3 7 · 〇 〇 2 3 )'美國專利 申請案第10/-’ -號（代理人檔案編號1 8 3 7.0 024)、 美國專利申請案第i 〇/-’ -號（代理人檔案編號 18：>7.0025)、美國專利申請案第， 號（代理人 檔案編號1 8 3 7.0 0 2 6 )、美國專利申請案第 1〇/——，——號（代理人檔案編號1 8 3 7.002 7)、美國專利 申請案第10/——，——號（代理人檔案編號1 8 3 7.002 8)、 美國專利申請案第1 〇/-，_觉（代理人檔案編號 1837.0030)、美國專利申請案第1〇/^_， 號（代理人 槍案編號1837.0032)及美國專利申請案第 (5)200417292 10/ 5虎（代理人檔案編號1 8 3 7.0 0 3 3 )。 闡述電獎系統 圖1顯示依照本發明之〜態樣之示例性電漿系統} 〇 。在此實施例中，凹室12形成在一容器中，該容器定位 在輻射腔室（亦即，施加器）丨4。在另一實施例中（未圖示） ，容器12與輻射腔室14爲相同，藉此便可避免需要兩個 獨立的元件。形成有凹室12之容器可包括一個或多個輻 射穿透性絕緣層’以增進其熱絕緣特性但不會明顯地屏蔽 該凹室1 2照射輻射。 在一實施例中，凹室12形成在一由陶材所製成之容 器中。由於依照本發明可達成極高的溫度，因此可採用能 夠在3000 °F溫度下操作之陶材。該陶材可包括重量百分 比2 8 · 9 %的矽土、6 8 · 2 %的礬土、〇 · 4 %的氧化鐵、1 %的二 氧化鈦、〇 . 1 %的石灰、0 · 1 %的氧化鎂、0.4 %的鹼，此材 料由美國賓州 New Castle 郡之 New Castle Refractories 公 司以LW-3 0之型號販售。然而，對於此技藝有普通瞭解 之人士應可瞭解，其他材料，諸如石英，以及不同於上述 之諸多材料都可使用於本發明中。 在一成功的實驗中，電漿形成在一部分打開的凹室中 ，該凹室位在一第一方塊內部並以一第二方塊加以蓋頂。 該凹室具有約2英吋乘以約2英吋乘以約1 · 5英吋之尺寸 。在該方塊中亦設有至少兩個開孔，以與該凹室相連通·· 其中一開孔用以觀看該電漿，且至少一開孔用於提供氣體 (6) (6)200417292 。凹室之尺寸可取決於所欲執行之合適電漿製程而定。再 者’該凹室亦應至少構形爲可防止電漿溢出/飄流出主要 處理區域。 凹室12藉由可由電源28供電之管路2〇及控制閥22 而連接至一個或多個氣體源24(例如，氬氣、氮氣、氦氣 、氖氣、氪氣供應源）。管路20可以爲管體（例如，介於 約1Π6英吋及約1/4英吋之間，諸如約1/8英吋）。再考 ’若有需要，可將一真空栗連接至腔室以移除在電漿製程 期間產生之煙氣。在一實施例中，氣體可經由在一多部件 式容器中之一個或多個間隙而流入及/或流出凹室1 2。藉 此，相符於本發明之氣體孔口便不一定需要爲特定之開孔 ，而是可以具有其他型式，諸如許多細小的分散開孔。 一輻射洩漏偵測器（未圖示）安裝在供應源26及波導 3 〇附近，並且連接至一安全互鎖系統，俾當偵測到一拽 漏量高於一預定安全限制値（諸如FCC及/或OSHA(例如 ，5m W/cm2))時，可自動關閉該輻射（例如，微波）電源。 可由電源供應器28供電之輻射源26係經由一個或多 個波導3 0而將輻射能量直接導入至輻射腔室1 4中。對於 此技藝有普通瞭解之人士應可明白，輻射源2 6可直接連 接至凹室12，藉此避免該波導30。進入至凹室12中之輻 射能量係用以在該凹室中點火一電漿。此電漿可藉由耦接 具有觸媒之額外輻射而大致被維持且限制在該凹室。再者 ，一般相信輻射（例如’微波輻射）之頻率在許多應用中並 非重要。 -9- (7) (7)200417292 可經由循環器32及調整器34(例如，3段式調整器） 來供應輻射能量。調整器3 4可用以避免反射功率爲改變 點火或製程條件之函數，尤其係在電漿已形成之後，因爲 例如微波功率會由電漿所強力地吸收。 如以下將更爲詳細說明者，若腔室1 4支援多重模式 ，則在輻射腔室1 4中之輻射穿透型凹室1 2並非重要，尤 其當該等模式係連續或週期性地混合時。亦如以下將更爲 詳細說明者，馬達3 6可連接至模式混合器3 8，以製造出 大致均勻輸出該腔室1 4之時間平均的輻射能量分佈。再 者’窗口 40 (例如，一石英窗口）可配置在該腔室14相鄰 於該凹室12之一壁體，俾使溫度感應器42(例如，一光 學高溫計）可用以觀測到凹室1 2內部之製程。在一實施例 中，該光學高溫計輸出値可自零伏特隨著溫度上升而增加 至追蹤範圍。 感應器42可形成輸出信號爲溫度或與一位在凹室12 中之工件（未圖示）有關之任何其他可監視條件的函數，並 且提供信號至控制器44。亦可使用雙溫度感測及加熱， 以及自動冷卻速率及氣流控制。控制器4 4接著便可用以 控制電源供應器2 8之操作，該電源供應器如上述具有一 輸出連接至輻射源26以及另一輸出連接至控制閥22，以 控制氣體流入至凹室1 2。 本發明在實務上已可同樣成功地採用由通訊及動力工 業（CPI)所提供之915MHz及2.45GHz的微波供應源，雖 然亦可採用具有任何小於 3 3 3 GHz頻率之輻射。該 -10- (8) (8)200417292 2 · 4 5 GHz系統可提供自約〇 · 5仟瓦至約5 . 〇仟瓦之連續可 變微波功率。一 3段式調整器可針對最大功率傳輸提供阻 抗匹配’且一雙向耦合器係用以測量正向及反射功率。再 者，光學高溫計係用以遠距感測樣本溫度。 如上所述’本發明可採用具有任何頻率小於3 3 3 G Η ζ 之輻射。舉例來說，可以採用頻率，諸如電源線頻率（約 5 0 Hz至約60Hz)，然而用以形成電漿之氣體壓力可能需要 降低以輔助點火。再者，本發明亦可採用任可射頻或微波 頻率，包括大於100kHz之頻率。在大部分的例子中，用 於此類較高頻率之氣體壓力並不一定要降低以點火、調整 或維持一電漿，藉此可使許多電漿製程在大氣壓力或以上 之壓力下來進行。 該設備由電腦使用LabView 6i軟體所控制，該軟體 可以提供即時溫度監視及微波功率控制。藉由使用適當數 量資料點的移動平均數可降低雜訊。再者，爲增進速度及 計算效率，在緩衝陣列中所儲存的資料點數量可利用位移 暫存器及緩衝器縮放來加以限制。 該高溫計測量大約1平方公分的感應面積的溫度，其 用以計算一平均溫度。該高溫計感測兩波長之輻射強度， 且利用普朗克定律（P 1 a n c k ’ s 1 a w)插入這些強度値來測定 溫度。然而，應瞭解，在本發明中亦可使用其他裝置及方 法來監視及控制溫度。在本發明中可以使用之控制軟體係 掲露在例如本案申請人共同擁有的美國專利申請案 1 0 /_，_(代理人檔案編號爲1837.0033)，該案全文 -11 - (9) (9)200417292 內容援引爲本案之參考。 腔室Μ具有數個玻璃覆蓋之觀看孔口及轄射屏蔽以 及一用以使局溫計進入之石央窗口。亦提供有用以連接至 一真空栗之數個孔口以及一氣體源，然而這並不一定需要 使用。 系統10亦包括一封閉迴路去離子水冷卻系統（未圖示 )，以及一藉由自來水冷卻之外部熱交換器。在操作期間 ’該去離子水係先冷卻磁電管，然後在轉儲於循環器中（ 用以保護該電管）’且最後該輻射腔室通過焊接在腔室 外表面上之水通道。 電漿觸媒 依照本發明之一電漿觸媒可包括一或多種不同材料， 且亦可爲主動型或被動型。除此之外，可利用電發觸媒來 點火、調整及/或維持於一氣體壓力，該氣體壓力係小於 、等於或大於大氣壓力。 一種形成依照本發明之電漿的方法可包括使位在一凹 室中之氣體在被動型電漿觸媒存在的情況下受到電磁輻射 照射，該電磁輻射具有小於約3 3 3 GHz的頻率。依照本發 明之被動型電漿觸媒可包括任何能夠藉由依照本發明將一 局部電場（例如，一電磁場）轉變而引致產生一電漿之物體 ，而不需要藉由觸媒來增添額外的能量，諸如藉由供應一 電壓以產生一火花。 依照本發明之一被動型電漿觸媒亦可以爲一奈米顆粒 -12- (10) (10)200417292 或奈米管。在此所用之”奈米顆粒”一詞係指任何具有小於 約1 0 0奈米之最大物理維度且至少爲半導電性之顆粒。再 者，依照本發明，單壁式及多壁式且經摻雜或未經摻雜之 碳奈米管，由於其極佳的導電性及長形的形狀，因此特別 適用於點火電漿。該奈米管可具有任何習知的長度，且可 以爲一固定至一基板之粉末。若爲固定式，則在點火或維 持該電漿時’該奈米管可以在基板表面上任意定向或固定 至該基板（例如，以某預定方向）。 依照本發明，一被動型電漿觸媒亦可以爲粉末，且不 需要包含奈米粒或奈米管。例如，其可以由纖維、塵粒 、碎片或薄片等所形成。當爲粉末型式時，該觸媒可以至 少暫時地懸浮在氣體中。藉由使粉末懸浮在氣體中，該粉 末可以快速地散佈於整個凹室且若有需要，其可更容易被 消耗。 在一實施例中，該粉末觸媒可被攜入至凹室中，且至 少暫時地懸浮於一承載氣體中。再者，在被導入至凹室之 前，該粉末可被添加至氣體中。舉例來說，如圖1A所示 ，輻射源52可供應輻射至輻射凹室5 5，於其中設置有電 漿凹室60。粉末源65將觸媒粉末70提供至氣體75中。 在另一實施例中，粉末70可以塊狀（例如，一積塊）先添 加至凹室60，然後以數種方法散佈在凹室中，包括使一 氣體流經或通過該塊狀粉末。此外，粉末可藉由移動、輸 送、滴落、噴霧、吸拂或其他方式將粉末饋進或饋入該凹 室，俾添加至氣體中以點火、調整或維持一電漿。 -13- (11) (11)200417292 在一實驗中，藉由將一碳纖維粉末積塊放置在一伸入 至凹室之銅管中，而在凹室中點火一電漿。雖然將足量輻 射導入至凹室中，然而該銅管可屏蔽粉末受到輻照，且不 會發生電漿點火。然而，一旦承載氣體開始流經該管體， 將粉末迫出管體而進入至凹室，藉此可使粉末受到輻照， 電漿在凹室中便可被幾乎瞬間點火。 依照本發明之一粉末電漿觸媒可爲實質不可燃的，藉 此便可不需要包含氧氣或在氧氣存在下燃燒。如此一來， 如上所述’該觸媒可包括一金屬、碳、碳基合金、碳基複 合物、導電性聚合物、導電性矽酮橡膠、聚合奈米複合物 、有機-無機複合物及其任何組合。 再者，粉末觸媒可實質散佈在電漿凹室中（例如，當 懸浮在一氣體中），且在凹室中可以精確地控制電漿點火 。在某些應用中，均勻點火相當重要，包括那些需要簡單 電漿爆炸之應用，諸如以一個或多個爆炸之型式。再考， 粉末觸媒需要一特定的時間來將其散佈於一凹室，尤其在 複雜、多腔室凹室中。因此，依照本發明另一態樣，〜粉 末觸媒可經由複數個點火口而被導入至凹室中，俾能夠更 快速地獲得更均勻的觸媒分佈（參照下文）。 除了粉末以外，舉例來說，依照本發明之一被動型電 漿觸媒可包括譬如一個或多個微觀或巨觀纖維、薄片、針 體、細線、線束、纖管束、棉 '麻線、刨片、屑片、織物 '帶體、細絲或其任意組合。在這些例子中，該電漿觸媒 可具有至少一部分，該部分之實體尺寸可實質大於其他實 -14 - (12) (12)200417292 體尺寸。舉例來說，在至少兩正交尺寸之間的比率應至少 約爲1 : 2，但亦可大於約1 : 5或甚至大於約1 : 1 0。 因此，一被動型電漿觸媒可包括至少一材料部分，該 部分相較於其長度而言係相當薄。亦可採用一束狀觸媒（ 例如，纖維），且舉例來說可包括一石墨帶之片段。在一 實驗中，可成功地採用具有大約三萬束石墨纖維（每一束 具有約2-3微米直徑）之片段。纖維之數量以及束體之長 度對於點火、調整或維持該電漿並不重要。舉例來說，使 用大約四分之一英吋長之石墨帶片段可以得到令人滿意的 結果。依照本發明可成功使用一種碳纖維，其係由美國南 卡洲之安德森市的 Hexcel 公司以 Magnamite®之商標所 販售之型號爲 AS4C-GP3K的產品。再者，亦有成功地使 用矽-碳纖維。 依照本發明另一態樣之被動型電漿觸媒可包括一個或 多個部分，其舉例來說可大致爲球形、環圈狀、角錐形、 立方形、扁平狀、圓柱形、矩形或長形。 上述揭露之被動型電漿觸媒包括至少一材料，該材料 至少爲半導電性材料。在一實施例中，該材料可具有高導 電性。舉例來說，依照本發明之被動型電漿觸媒可包括〜 金屬、無機材料、碳、碳基合金、碳基複合物、導電性聚 合體 '導電性矽酮橡膠、聚合奈米複合物、有機-無機複 α物或其任意組合。某些可被包括在電漿觸媒中之可用的 無機材料包括碳、碳化矽、鉬、鉑、鎢、氮化碳及鋁，雖 然〜般相信其他導電性無機材料亦可具有良好功效。 -15- (13) (13)200417292 除了 一或多種導電性材料以外，依照本發明之一種被 動型電漿觸媒可包括一或多種添加劑（其不一定要具有導 電性）。在此所用之添加劑一詞可包括使用者所欲添加至 電漿中之任何材料。舉例來說，在摻雜半導體或其他材料 時，可經由觸媒來添加一種或多種摻雜劑。例如，參考本 案申請人共同擁有且同時申請之美國專利申請案第 10/_，_號（代理人檔案編號1837.0026)，該案全文 內容援引爲本案之參考。該觸媒可包括摻雜劑本身，或其 可包括一預成體材料，該預成體材料在分解之後可以形成 摻雜劑。因此，該電漿觸媒可依照任何所需之比率而包括 一或多種添加劑及一或多種導電性材料，此取決於最終所 想要的電漿成份及利用該電漿之製程。 被動型電漿觸媒中之導電性成份與添加劑之比率在消 耗的同時會隨時間改變。舉例來說，在點火期間，該電漿 觸媒可能有需要包括一較大比例的導電性成份以改善點火 狀態。另一方面，若在維持電漿時使用，則該觸媒可包括 較大比例的添加劑。對於此技藝有普通瞭解之人士應可瞭 解’用以點火及維持電漿之電漿觸媒的成份比例可以相同 〇 一預設之比率輪廓分佈可用以簡化許多電漿製程。在 許多習知的電漿製程中，在電漿中之成份可視需要來添加 ’但此類添加通常需要可程式設備依照預定的排程來添力口. 。然而，依照本發明，可以改變觸媒中之成份比率，並藉 以使電漿本身中之成份比率可以自動改變。換言之，在任 ，16- (14) (14)200417292 何特定時間中，在電漿中之成份比率可取決於觸媒的那一 個部分現在正由電漿所消耗。因此，在觸媒中之不同部位 的觸媒成份比率可以不同。且，在一電漿中之現行成份比 率可視該觸媒那一個部分及/或先前所消耗之部分而定， 尤其當一通過電漿腔室之氣體的流動比率較爲緩慢時。 依照本發明之一被動式電漿觸媒可以爲均質的、非均 質的或分級的。再者，在整個觸媒中，該電漿觸媒成份比 率可以連續或非連續地改變。舉例來說，在圖2中，該比 率可以平緩地改變以構成一沿著觸媒1 00之長度的梯度。 觸媒1〇〇可包括一束材料，其在片段105包括較低濃度之 成份以及一朝向片段1 1 0而連續遞增的濃度。 或者，如圖3所示，該比率可以在每一觸媒120中呈 不連續變化’其包括例如具有不同濃度之交錯部分1 2 5及 1 3 0。應瞭解’該觸媒1 2 0可具有兩個以上的部分類型。 因此’由電漿所消耗之觸媒成分比率能以任何預定型式改 變。在一實施例中，當電漿被監視且偵測到一特定添加劑 時，便可自動開始進行或結束進一步的製程處理。 改變在一維持電漿中之成分比率的另一方法係藉由在 不同時間或以不同比率導入多種具有不同成分比率之觸媒 。舉例來說，可種多種觸媒導入凹室中大致相同或不同的 部位。當導入不同部位時，形成在凹室中之電漿可具有由 不同觸媒之部位所決定之成分濃度梯度。因此，一自動化 系統可包括一裝置，俾藉以在點火、調整及/或維持電漿 之前及/或期間來機械式地置入可消耗的電漿觸媒。 -17- (15) (15)200417292 依照本發明之一被動型電漿觸媒亦可加以塗覆。在一 實施例中’一觸媒可包括一大致上非導電性之塗覆物沉積 在一大致爲導電性材料之表面上。或者，該觸媒可包括一 大致爲導電性之塗覆物沉積在一大致非導電性材料之表面 上。舉例來說，圖4及5顯示纖維14〇，其包括底層145 及塗覆物1 5 0。在一實施例中，一電漿觸媒包括一塗覆鎳 之碳核心，以防止碳氧化。 一單一電漿觸媒亦可包括多種塗覆物。若該塗覆物在 與觸媒相接觸期間被消耗，則該塗覆物可依序自外部塗覆 物至最內層塗覆物而被導入至觸媒中，藉此產生一時間解 除機制。因此，一經塗覆之電漿觸媒可包括任意數量的材 料，只要該觸媒之一部分爲至少半導電性。 依照本發明之另一實施例，一電漿觸媒係整體定位在 一輻射凹室中，以大致減少或防止輻射能量洩漏。在此方 式中’該電漿觸媒不會電性地或磁性地耦合該容納凹室之 容器或者與凹室外面之任何導電性物體相耦合。這可以防 止在點火孔產生火花，且若電漿被維持時，這可防止輻射 在點火期間或稍後滲洩至凹室外面。在一實施例中，該觸 媒可定位在一延伸通過一點火孔之大致非導電性延長件之 末梢。 舉例來說，圖6顯示於其中設置電漿凹室165之輻射 腔室160。電漿觸媒17〇呈長形且延伸通過該點火孔175 。如圖7所示，依照本發明，觸媒1 70可包括導電性遠端 部分180(其放置在腔室16〇中）及非導電性部分185(其大 -18- (16) 200417292 致放置在腔室1 6 0外面）。此一構形可 180及腔室160之間的電氣連接（例如， 在另一實施例中，如圖8所示，該 導電性區段1 9 0所形成，其中該等區段 性區段1 9 5所隔開並且機械式地與其相 例中，該觸媒可以延伸通過介於一位在 位在凹室外面之點之間的點火孔，但該 大大地防止火花及能量洩漏。 依照本發明之另一種形成一觸媒的 一凹室中之氣體在一主動型電漿觸媒存 有頻率小於約3 3 3 GHz之電磁輻射照射 可產生或包括至少一離子化顆粒。 依照本發明之一主動型電漿觸媒可 能波封包，其能夠在電磁輻射存在的情 能量給一氣態原子或分子，以自氣態原 一電子。視供應源而定，離子化顆粒能 之型式被導入至凹室中，其者其能以噴 其他方式導入。 舉例來說，圖9顯示可將輻射導入 之輻射源2 0 0。電漿凹室2 1 0係定位在 可允許一氣流經由孔口 2 1 5及2 1 6而 220將離子化顆粒225導入至凹室210 應源220可以藉由一金屬篩網所保護， 粒通過，但可屏蔽供應源220受到輻照 以防止在途_部分 產生火花）。 觸媒可以由複數個 係由複數個非導電 連接。在此一實施 凹室內部之點與一 電性不連續造型可 方法包括使一位在 在的情況下受到具 ，其中該電漿觸媒 以爲任何顆粒或高 況下來傳輸足量的 子或分子移除至少 以一聚合或準直束 灑、噴射、噴濺或 至輻射腔室205中 腔室205內部，且 流經其間。供應源 中。舉例來說，供 其可以讓離子化顆 。若有需要，供應 -19- (17) (17)200417292 源220可以爲水冷式。 依照本發明之離子化顆粒之實例包括X射線顆粒、伽 瑪（g a m m a )射線顆粒、阿爾法（a 1 p h a)顆粒、貝塔（匕e t a)顆 粒、中子、質子及其任意組合。因此，一離子化顆粒觸媒 可以帶電荷（例如，來自於一離子供應源之離子）或不帶電 荷，且可以爲放射性核分裂反應的產物。在一實施例中， 於其中形成電漿凹室之容器可以完全地或部分地穿透至離 子化顆粒觸媒。因此，當一放射性核分裂源定位在凹室外 面時，該供應源可導引核分裂產物通過容器以點火該電漿 。放射性核分裂源可定位在輻射腔室內部，以實質地防止 核分裂產物（亦即，離子化顆粒觸媒）發生安全性危害。 在另一實施例中，該離子化顆粒可以爲一自由電子， 但其並不一定要在一放射性衰減反應中發出。舉例來說， 該電子可藉由供能該電子源（諸如一金屬）而被導入至凹室 中，使得具有足夠能量之電子可以脫離該供應源。該電子 源可定位在凹室內部、與凹室相鄰或甚至定位在凹室壁體 中。對於此技藝有普通瞭解之人士應可明瞭，本發明亦可 採用電子供應源的任意組合。一種普遍用以產生電子的方 式爲加熱一金屬，且這些電子可藉由供應一電場而被進一 步加速。 除了電子以外，自由能質子亦可用以觸發一電漿。在 一實施例中，一自由質子可以藉由解離氫氣而產生，且視 情況需要，可以藉由一電場加速之。 依照本發明之主動型及被動型觸媒之一優點在於’其 -20 - (18) (18)200417292 能以一種大致連續方式來觸發一電漿。舉例來說，一點火 裝置僅能在一火花存在時才可觸發一電漿。然而，一火花 通常係藉由供應一電壓通過兩電極而產生。一般而言，火 花係週期性產生且由未產生火花之週期所隔開。在這些非 點火週期期間，一電漿不會被觸發。再者，舉例來說，點 火裝置通常需要電能來運作，然而依照本發明之主動型及 被動型電漿觸媒並不需要電能來運作。 多重模式輻射凹室 一輻射波導、凹室或腔室可設計成能夠支援或促進至 少一電磁輻射模式之傳播。在此所用之”模式，，一詞係指滿 足馬克士威爾方程式及可實行之邊界條件（例如，凹室之 邊界條件）之任何固定或傳播電磁波的特定樣式。在一波 導或凹室中，該模式可以爲傳播或固定電磁場之各種可行 樣式的任何一種。每一模式之特徵在於電場之頻率及極性 及/或磁場向量。一模式之電磁場樣式取決於頻率、折射 率或介電常數以及波導或凹室的幾何形狀。 一橫向電場（TE)模式係一種其電場向量垂直於傳播方 向之模式。類似地，一橫向磁場（TM)模式係一種其磁場向 量垂直於傳播方向之模式。一橫向電場及磁場（TEM)模式 係一種其電場及磁場向量皆垂直於傳播方向之模式。一中 空金屬波導通常並不支援一輻射傳播之垂直TEM模式。 即使輻射出現而沿著波導長度移動，其亦僅能以某些角度 由波導之內壁反射離開。然而，取決於傳播模式，該輻射 -21 - (19) (19)200417292 (例如’微波）可具有沿著波導之軸的某些電場分量或某些 磁場分量（通常稱之爲Z軸）。 在一凹室或波導內部的實際場分佈係內部模式的重疊 。每一模式可錯由一個或多個下標符號（例如，T E! Q (“ t e e ee one zero”）。該下標符號通常會列出在波導波長上在χ 及y方向上包含多少個，，半波”。熟習此項技術之人士應可 瞭解，波導波長與自由空間波長不同，因爲在波導內部的 輻射傳播係以某角度由波導內壁所反射。在某些例子中， 可添加一第三下標符號，以定義出有多少個沿著z軸之直 立波模式。 針對一給定的輻射頻率，可選擇波導之尺寸，以使其 小到以使其支援一單一傳播模式。在此例中，該系統可稱 之爲單模式系統（亦即，單模式施加器）。在一矩形單一模 式波導中，該ΤΕιο模式通常佔大多數。 隨著波導（或波導所連接之凹室）之尺寸的增加，該波 導或施加器有時可支援構成一多模式系統之額外較高階模 式。當許多模式被同時支援時，該系統通常可稱爲較高階 模式化。 一簡單、單一模式系統具有一場分佈，其包括至少一 最大及/或最小値。一最大値主要取決於供應至系統的輻 射量。因此，一單一模式的場分佈會有劇烈變化且大致爲 不均句。 不像一單一模式凹室，一多重模式凹室可同時支援數 種傳播模式，當該等模式重疊時，會造成一複雜的場域分 -22- (20) (20)200417292 佈樣式。在此一樣式中，場域傾向於在空間上模糊，且因 此該場域分佈通常不會在凹室中顯示相同類型的極小及極 大場域値。此外，如以下將更完全地說明，一模式混合器 可用以”激發”或”重新分佈”模式（例如，藉由一輻射反射 器之機械式運動）。此一重新分佈可在凹室中適當地提供 一更爲均勻的時間平均場域重新分佈。 依照本發明之一多重模式凹室可支援至少兩模式，且 可支援多於兩種模式。每一模式具有一極大的電場向量。 雖然可以有兩種或以上之模式，其中一模式爲主要模式且 具有比另一模式還大之最大電場向量値。如在此所用，一 多重模式凹室可以爲任何凹室，其中在第一及第二模式量 値之間的比率係小於約1:1 〇，或小於約1: 5，或甚至小於 約1 : 2。對於此技藝有普通瞭解之人士應可明白，該比率 愈小，則會愈加分佈多種模式之間的電場能量，進而在凹 室中會愈加分佈輻射能量。 在一處理凹室中之電漿分佈可主要取決於所供應輻射 之分佈。舉例來說，在一純粹單一模式系統中，其可能僅 具有一單一位置的電場爲最大値。因此，一強大電漿僅可 能形成在該單一位置上。在許多應用中，此一強大局部電 漿會不當地導致不均勻的電漿處理或加熱（亦即，局部性 過度加熱及加熱不足）。 依照本發明，不論採用一單一或多重模式凹室，對於 本技藝有普通瞭解之人士應可明白，於其中形成電漿之凹 室可以完全封閉或部分打開。舉例來說，在某些應用中， -23 - (21) (21)200417292 諸如電發輔助式鍋爐’該凹室可被完全封閉。舉例來說， 參考本案申請人共同擁有且同時申請之美國專利申請案第 1 0/ ——，-號（代理人檔案編號1837.0020)，該案全文 內容援引爲本案之參考。然而，在其他應用中，吾人可能 希望氣體流經該凹室，且因此該凹室必須打開至某一程度 。在此方式中，流動之氣體的流量、類型及壓力可隨時間 而改變。如此作法可能相當恰當，因爲某些氣體可以促進 電漿形成，諸如氬氣’其係較容易被點火，但在後續電漿 處理期間不能並不需要。 模式混合 對許多應用而Η，吾人需要一內含均勻電獎之凹室。 然而’由於微波輻射可能具有較長之波長（例如，幾十分 之一公分），因此可能難以達成一均勻的分佈。因此，依 照本發明之一樣態，在多重模式凹室中之輻射模式在經過 一段時間後可加以混合或重新分佈。由於在凹室中之場域 分佈必須滿足所有由凹室內表面（若爲金屬）所設定之邊界 條件，這些場域分佈可以藉由改變內表面之任何部分之位 置來加以改變。 在依照本發明之一實施例中，一可移動反射表面可以 定位在輻射凹室內部。當組合時，反射性表面之形狀及運 動在運動期間會改變凹室之內表面。例如，當繞任何軸線 轉動時，一”L”形金屬物件（亦即，”模式混合器”）將改變 凹室中之反射性表面之位置或方向，且因此改變其中之輻 -24- (22) (22)200417292 射分佈。亦可採用任何其他非對稱性形狀之物件（當轉動 時）’但對稱性形狀物件亦可具有功效，只要相對運動（例 如轉動、平移或兩者之組合）會對反射性表面之位置或方 向造成某些改變即可。在一實施例中，一模式混合器可以 爲一圓柱體，其可以繞著一非爲該圓柱體縱軸之軸線來轉 動。 多重模式之每一模式具有至少一最大電場向量，但這 些向量都可以在整個凹室之內部尺寸上週期性發生。通常 ’這些最大値爲固定的，假設輻射之頻率不會改變。然而 ’藉由移動一模式混合器使其與輻射相互作用，吾人便可 以移動該最大値之位置。例如，模式混合器3 8可用以最 佳化凹室1 4中之場域分佈，使得電漿點火條件及/或電漿 維持條件得以最佳化。因此，一旦電漿被激發時，針對一 均勻時間平均化電漿製程（例如，加熱），模式混合器之位 置可以被改變以移動最大値之位置。 因此’依照本發明，在電漿點火期間可以使用模式混 合。例如’當使用一導電性纖維作爲電漿觸媒時，吾人已 知該纖維之方向會大大地影響最小電漿點火條件。例如， 已有報告指出’當此一纖維定位成相對於電場而呈一大於 60之角度時，該觸媒幾乎不會增進或者解除這些條件。 然而’不論藉由移動凹室內或靠近凹室之反射性表面，該 電場分佈會大大地改變。 可譬如藉由一可安裝在施加器腔室內部之轉動波導接 頭來將輻射發射至施加器腔室中，如此亦可達到模式混合 -25- (23) (23)200417292 。該旋轉式接頭可以機械式移動（例如，轉動），以沿不同 方向將輻射有效射入至輻射腔室中。因此，在施加器腔室 中便可以產生一改變的場域樣式。 亦可以藉由一可撓性波導將輻射投入至輻射腔室中來 達成模式混合。在一實施例中，該波導可以安裝在腔室內 部。在另一實施例中，該波導可以伸入至該腔室中。可撓 性波導之端部位置可以任可適當方式連續或週期性移動（ 例如彎曲），以將輻射（例如，微波）以不同方向及/或位置 射入至腔室中。此一運動亦可以造成模式混合且促進更爲 均勻的以時間平均爲基準的電漿處理（例如加熱）。或者， 針對點火或其他電漿輔助製程，此一運動可用以最佳化一 電發之位置。 若可撓性波導爲矩形，則波導之開口端的簡單扭轉便 可轉動在施加器腔室內部之輻射中的電場以及磁場向量之 方位。然後，該波導之一週期性扭轉可產生模式混合以及 轉動電場，這可用以輔助點火、調整或維持一電漿。 因此，即使觸媒之初始方位垂直於電場，電場向量之 重新定向亦可將無效方位改變至一較有效之方位。習於此 技者應知，該模式混合可以爲連續性、週期性或預先程式 化。 除了電漿點火以外，在後續電漿處理期間亦可使用模 式混合，以減少或產生（例如，調整）腔室中之，，熱點，，。當 一微波凹室僅支援少量的模式時（例如，小於5)，一或多 個局部化雷場最大値可導致”熱點，，（例如，在凹室1 2中） -26- (24) 200417292 。在一實施例中，這些熱點可加以構形以符合一個或多個 分離的但同時的電漿點火或處理事件。因此，電漿觸媒可 定位在一個或多個這些點火或後續的處理位置。 多重位置點火

一電漿可以利用多個電漿觸媒在不同位置上來點火。 在一實施例中，多個纖維可用以在凹室中之不同位置來點 火電漿。當有需要一均勻的電漿點火時，此類多重位置點 火係特別有利的。例如，當一電漿在高頻（亦即，數十赫 茲及更高）被調整時，或者以一較大體積被點火時，或者 兩者同時存在時，可以實質增進均勻的瞬間點火或重新點 火。或者，當電漿觸媒在多個位置點使用時，其可藉由在 不同位置點選擇性導入觸媒而在電漿腔室中之不同位置處 依序點火一電漿。在此方式中，若有需要，可在凹室中控 制式地形成一電漿點火梯度。

再者，在一多重模式凹室中，在凹室中之整個多重位 置的觸媒任意分佈會增加至少一纖維或依照本發明之任何 其他被動型電漿觸媒由電場線最佳化地定向。再者，即使 在觸媒並非爲最佳化定向的情況（大致未與電場線對準）， 仍可以增進點火條件。 此外，由於一觸媒粉末可懸浮在一氣體中，吾人相信 每一粉末顆粒可具有被放置在凹室中之不同實體位置的效 果，藉此增進凹室中之點火均勻性。 -27- (25) (25)200417292 雙凹室電漿點火/維持 依照本發明，一種雙凹室配置可用以點火及維持一電 漿。在一實施例中，一系統包括至少一第一點火凹室及一 與該第一凹室流體連通之第二凹室。爲了點火一電漿，視 一電漿觸媒存在與否，在第一點火凹室中之氣體可受到具 有小於約3 3 3 GHz之頻率的電磁輻射所照射。以此方式， 第一及第二凹室的靠近可允許形成在第一凹室中之電漿點 火第二凹室中之電漿，其中該第二凹室中之電漿可由一另 外的電磁輻射所維持。 在本發明之一實施例中，第一凹室可以極小且主要或 僅設計成用於電漿點火。在此方式中，可能僅需要極小的 微波能量來點火該電漿，且可以更容易點火，尤其當使用 依照本發明之電漿觸媒時。 在一實施例中，第一凹室可大致爲一單一模式凹室， 而第二凹室爲一多重模式凹室。當第一點火凹室僅支援一 單一模式時，在凹室中之電場分佈可以有極大的變化，以 形成一個或多個精確定位的電場最大値。此等最大値通常 爲電發點火所在之第一位置，因此這些是放置電漿觸媒的 理想位置點。然而，應瞭解，當使用一電漿觸媒時，其並 不一定要放置在電場最大値處，且在許多例子中，其並不 需要定向在任何特定方向。 在前述實施例中，爲了流暢地闡述本發明，在單一實 施例中可以結合各種特徵。此一闡述方法不應解釋爲在此 主張之本發明需要具有多於陳述在每一申請項中之特徵的 -28- (26) 200417292 意圖。相反地，如以下申請專利範圍所述，本發明之特徵 少於上述單一實施例之所有特徵。因此，以下之申請專利 範圍倂入此一實施例之詳細說明的段落中，且每一申請項 可各自爲本發明之一獨AL的較佳實施例。 [圖式簡單說明】

由以上之詳細說明並配合後附之圖式，將可瞭解本發 明之進一步特徵，其中在諸圖式中，相同之元件符號係表 示相同之部件，且其中： 圖1顯示依照本發明之一示例性電漿系統之槪要示意 圖1 A顯示依照本發明用以添加一粉末電漿觸媒至一 電漿凹室中以點火、調整或維持在一凹室中之電漿之電漿 系統之一部分的示例性實施例；

圖2顯示依照本發明具有至少一成分之示例性電漿觸 媒纖維’該成分沿其長度上具有一濃度梯度； 圖3顯示依照本發明具有多重成分之示例性電漿觸媒 纖維，其中該成分之比率係沿其長度而有所變化； 圖4顯示依照本發明之另一示例性電漿觸媒纖維，該 纖維包括一核心內層及一塗覆物； 圖5顯示沿著圖4之剖面線5 - 5所取之依照本發明電 漿觸媒纖維之一截面視圖； 圖6威不依照本發明之一電漿系統之另一部分的示例 性實施例，其中該電漿系統包括一延伸通過點火孔之長形 -29- (27) (27)200417292 電漿觸媒； 圖7顯示依照本發明可用於圖6之系統中之長形電漿 觸媒之示例性實施例； 圖8顯示依照本發明可用於圖6之系統中之長形電漿 觸媒之另一示例性實施例；及 圖9顯示依照本發明用以將輻射導引至一輻射腔室之 電漿系統之一部分的示例性實施例。 元件符號對照表 10 電漿系統 12 凹室 14 輻射腔室 20 管路 22 控制閥 24 氣體源 26 輻射源 28 電源供應器 30 波導 32 循環器 34 調整器 36 馬達 38 模式混合器 40 窗口 42 溫度感應器 -30· (28)200417292 44 控 制 器 52 輻 射 源 55 輻 射 凹 室 60 電 漿 凹 室 65 粉 末 源 70 觸 媒 粉 末 75 氣 流 100 觸 媒 1 05 片 段 110 片 段 120 /ytrp 觸 媒 125 片 段 13 0 片 段 140 纖 維 145 底 層 1 50 塗 覆 物 160 輻 射 腔 室 165 電 漿 凹 室 1 70 電 漿 觸 媒 1 75 點 火 孔 1 80 導 電 性 遠 士山 部 1 85 非 導 電 性 部 分 1 90 導 電 性 區 段 1 95 非 導 電 性 1E 段 -31 (29) 200417292 200 輻 射 源 205 輻 射 腔 室 2 10 電 漿 凹 室 2 15 孔 □ 2 16 孔 □ 220 供 應 源 225 離 子 化 顆粒

Claims (1)

1. 200417292 Π) 拾、申請專利範圍 κ一種形成電漿之方法，其包含： 使〜氣體流入至一多重模式處理凹室；及 在至少一被動型電漿觸媒存在的情況下藉由使凹室中 之氣體受到具有小於約3 3 3 G Η ζ之頻率的電磁_射的照射 來點火該電漿，其中該被動型電漿觸媒包含一至少爲半導 電性的材料。 2 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該材料包含 金屬、無機材料、碳、碳基合金、碳基複合物、導電性聚 合物、導電性矽氧烷橡膠、聚合奈米複合物、有機-無機 複合物及以上材料任意組合之至少一材料。 3 .根據申請專利範圍第2項之方法，其中該材料具有 一奈米顆粒、奈米管、粉末、灰麈、扁薄片、纖維、薄片 、針體、細線、線束、纖管束、棉 '麻線、刨片、裂片、 屑片、織物、帶體、細絲及其任意組合之至少一種形狀。 4.根據申請專利範圍第3項之方法，其中該材料包含 碳纖維。 5 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該材料包含 碳且具有一奈米顆粒、奈米管、粉末、灰塵、扁薄片、纖 維、薄片、針體、細線、線束、纖管束、棉、麻線、刨片 、裂片、屑片、織物、帶體、細絲及其任意組合之至少一 種形狀。 6 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該材料包含 至少一奈米管。 -33> (2) (2)200417292 7 ·根據申請專利範圍第〗項之方法，其中該材料至少 部分塗覆一第二材料。 8 ·根據申請專利範圍第丨項之方法，其中該至少一被 動型電漿觸媒包含複數個長形、導電性物件分佈在凹室中 之不同位置。 9 .根據申請專利範圍第8項之方法，其中該輻射具有 電場線，其中每一長形物件具有一縱軸，且其中該縱軸大 致上未與電場線對準。 1 〇 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿觸 媒包含具有一比率之至少一導電性元件及至少一添加物， 該方法進一步包含維持該電漿，其中該維持步驟包含： 將額外的電磁輻射導入至該凹室中；及 使該觸媒由該電漿所消耗，使得該電漿包含該至少一 添加物。 1 1 ·根據申請專利範圍第1 〇項之方法，其中觸媒之不 同部分具有不同之比率，且其中使該觸媒由電漿所消耗係 包含使該觸媒之不同部分在不同時間由該電漿所消耗，使 得該電發包含該導電性成分對該至少一添加物之一變化比 率。 1 2 _根據申請專利範圍第丨項之方法，其中該多重模 式凹室構形成可支援該輻射之至少一第一模式及一第二模 式’每一模式在凹室中具有一最大電場向量，每一向量具 有一 ΐ値’且其中在第一模式量値與第二模式量値之間的 比率係小於約1 : 1 〇。 -34、 (3) (3)200417292 1 3 .根據申請專利範圍第1 2項之方法，其中該比率小 於約1 : 5。 1 4 ·根據申請專利範圍第1 3項之方法，其中該比率小 於約1 : 2。 1 5 ·根據申請專利範圍第1 4項之方法，其中該多重模 式凹室構形成可支援該輻射之至少一第一模式及一第二模 式，每一模式在該凹室中之一位置處具有至少一最大電場 向量，該方法進一步包含藉由模式混合來移動該每一位置 〇 1 6 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該點火包 含在該凹室中之不同位置點火複數個電漿觸媒。 1 7 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該凹室位 在一·輻射腔室中，且該觸媒係全部位在該腔室中，使得觸 媒大致不會將一電流傳導至腔室，且亦不會傳導至定位在 該腔室外面之任何導電性物體。 1 8 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該觸媒定 位在一大致爲非導電性且延伸通過一形成在一輻射腔室中 之點火孔的伸長器之末梢。 1 9 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該觸媒包 含複數個不相鄰區段，其由複數個非導電性區段所隔開且 機械式地連接至該非導電性區段，其中在點火期間，該觸 媒延伸通過位在該凹室中而介於一位在該凹室中之位置與 外在該凹室外面之另一位置之間之點火孔。 2 0 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中該點火包 -35- (4) (4)200417292 含在該觸媒懸浮在該凹室中的同時點火該電漿。 21.—種形成電漿之方法，其包含在一包含一粉末之 電漿觸媒存在的情況下藉由使一氣體受到具有小於約 3 3 3 GHz之頻率的電磁輻射的照射來點火一電漿。 2 2 .根據申請專利範圍第2 1項之方法，其中該受到轄 照係發生於一腔室中，該方法進一步包含使一氣體流入至 該腔室。 2 3 ·根據申請專利範圍第2 1項之方法，其中該受到輻 照係發生於一凹室中，該凹室位在該腔室中。 24·根據申請專利範圍第23項之方法，其中該腔室爲 一多重模式腔室。 2S·根據申請專利範圍第21項之方法，其進一步包含 利用一承載氣體將該粉末導入至輻射。 26.根據申請專利範圍第21項之方法，其進一步包含 藉由一可將粉末至少暫時懸浮在凹室中之技術來將粉末導 入至輻射，該技術爲饋進、重力饋進、輸送、液滴、噴灑 及吹拂之至少其中之一。 2 7 ·根據申請專利範圍第2 1項之方法，其進一步包含 經由複數個點火孔將該粉末導入至一凹室。 2 8 .根據申請專利範圍第2 1項之方法，其中該點火包 含在懸浮該粉末的同時點火該電漿。 2 9 ·根據申請專利範圍第2 1項之方法，其中該電漿觸 媒包含一不可燃材料。 3 〇 .根據申請專利範圍第2 9項之方法，其中該電漿觸 -36- (5) (5)200417292 媒爲金屬、無機材料、碳、碳基合金、碳基複合物、導電 性聚合物、導電性矽氧烷橡膠、聚合奈米複合物、有機_ 無機複合物之至少其中之_。 ^1·一種形成電漿之方法，其包含在一包含至少一離 子化顆粒之主動型電漿觸媒存在的情況下藉由使一位在一 凹室中之氣體受到具有小於約3 3 3 GHz之頻率的電磁輻射 的照射。 3 2 ·根據申請專利範圍第3 1項之方法，其中該至少一 離子化顆粒包含一粒子束。 3 3 .根據申請專利範圍第3 1項之方法，其中該顆粒爲 X射線顆粒、伽瑪（gamma)射線顆粒、阿爾法（alpha)顆粒 、貝塔（beta)顆粒、中子、質子之至少其中之一。 3 4 .根據申請專利範圍第3 1項之方法，其中該至少一 離子化顆粒爲一帶電粒子。 3 5 .根據申請專利範圍第3 1項之方法，其中該離子化 顆粒包含一放射性核分裂產物。 3 6 .根據申請專利範圍第3 5項之方法，其中一凹室係 形成在一容器中，該容器可使該產物至少部分地穿透，該 方法進一步包含將一放射性核分裂供應源定位在凹室外面 ，使得該供應源可導引該核分裂產物通過該容器而進入至 凹室中。 3 7.根據申請專利範圍第35項之方法，其中該容器及 放射性核分裂源係位在一輻射腔室內部，且其中該腔室包 含一大致可防止該產物自腔室中散逸出去之材料。 -37- (6) (6)200417292 3 8 .根據申請專利範圍第3 5項之方法，其進一步包含 將一放射性核分裂源定位在一凹室中，其中該核分裂源可 產生至少一核分裂產物。 3 9 .根據申請專利範圍第3丨項之方法，其中該離子化 顆粒爲一自由電子，該方法進一步包含藉由致能一電子源 來產生該電子。 4 〇 ·根據申請專利範圍第3 9項之方法，其中該致能包 含加熱該電子源。 4 1 ·根據申請專利範圍第3 1項之方法，其中該顆粒包 含一自由質子，該方法進一步包含藉由解離氫氣來產生該 自由質子。 4 2.根據申請專利範圍第31項之方法，其中該凹室係 至少部分打開，以允許氣體流經其間。 43 · —種在一系統中形成一電漿之方法，其中該系統 具有至少一第一點火凹室及一與該第一凹室形成流體連通 之第二凹室，該方法包含： 使第一點火凹室中之一氣體受到具有小於約3 3 3 GHz 之頻率的電磁輻射照射，使得在第一凹室中之電漿會造成 在該第二凹室中形成一電漿；及 藉由使該第二電漿受到其他電磁輻射照射來維持該第 二電漿。 44.根據申請專利範圍第43項之方法，其中該輻照步 驟包含在一電漿觸媒存在的情況下使該氣體曝露於該輻射 中〇 -38- (7) (7)200417292 4 5 ·根據申請專利範圍第4 3項之方法，其中該第一凹 室小於該第二凹室。 4 6 .根據申請專利範圍第4 5項之方法，其中該第一凹 室大致爲一單一模式凹室，而該第二凹室爲一多重模式凹 室。 47·根據申請專利範圍第46項之方法，其中該第二凹 室係高度模式化。 4 8.根據申請專利範圍第44項之方法，其中該電漿觸 媒包含碳纖維。 -39-