基于电磁Anapole技术的高效低成本等离子体射流

https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.00572

作者利用基于Anapole原理的、与PCB板制造兼容的人工设计介质结构，实现了高效的大气压等离子体针/线束流喷射。Anapole是一种电磁模式，其工作原理与传统天线不同：通过在设备的金属和介电体部件上诱导感应反相电偶极子，能将电磁能量完全束缚在谐振腔内而不会辐射出去。这些部件由商用PCB层压板制成，不需要传统的腔体金属外壳。Anapole等离子束源工作输入功率较高，在氦气流下，普通针射流功率在1W左右，2cm长的线射流功率为5W左右。此外，该装置体积极为紧凑，在 2.45 千兆赫频率下，针状射流为 1.1 厘米 × 0.38 厘米的圆柱形圆盘；在 900 兆赫频率下，线状射流为 2.8 厘米 × 0.38 厘米的圆柱形圆盘。通过在射流中实现频率调谐，可以探索其频率依赖特性。

Anapole射流所达到的电子密度约为1e16cm-3，是迄今为止所报道的最高电子密度之一。此外，与其他传统微波等离子体射流技术相比，Anapole射流还能产生生物医学应用所需的高活性物质。这种等离子线源技术为半导体加工和粒子加速器领域提供了低成本、高度可控的等离子源。

作者：Dr. M. Rizwan Akram等, rizwanakram373@gmail.com

University of Toledo