1、近年來，隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)的廣泛應用，研制可集成于MEMS的微帶型微等離子體源日益成為熱點。這種微等離子體源具有體積小、易集成、方便攜帶的優(yōu)點，并能在小功率、常壓空氣中持續(xù)放電。基于此微等離子體的微系統(tǒng)，在微生物分析系統(tǒng)、生物MEMS殺菌消毒、微化學分析系統(tǒng)、小尺寸材料處理及微推進器等領域有著廣泛的應用前景。 本文設計了一種基于微帶縫隙環(huán)諧振器的微波等離子體(MSRR-MIP)源，并對其工作原理和等離子體放電特性進行了深

2、入的理論分析和實驗研究。 首先介紹了低溫等離子體技術和微帶線及微帶線諧振器理論，作為結構設計優(yōu)化的理論基礎。建立了MSRR-MIP源的等效傳輸線電路模型，導出了輸入阻抗、縫隙電壓等諧振器電參數(shù)的閉式解，并給出等離子體阻抗計算公式。理論上分析了等離子體的氣體放電特性以及放電對MSRR-MIP源的影響，重點討論等離子體阻抗和功率效率兩個放電激勵特性。研究表明，縫環(huán)諧振器微波等離子體源與等離子體阻抗的匹配是制約放電的關鍵因素，甚至比諧

3、振器品質因數(shù)更重要。 基于上述理論和分析，用HFSS軟件對器件物理尺寸進行仿真和優(yōu)化，設計出200μm、100μm、25μm三種縫隙尺寸的MSRR-MIP源。按照設計尺寸制作了電路板，搭建實驗系統(tǒng)，成功激勵出等離子體，并測量有載情況下諧振器的諧振頻率和電壓反射系數(shù) S<,11>，計算出該實驗系統(tǒng)和條件下等離子體阻抗。實驗證明了理論分析和仿真設計結果的正確性和可靠性。 另外還研制了改進的無阻抗匹配網(wǎng)絡的直接饋電MSRR-M