CN103945625A - 圆形波导内h01模式电磁波对等离子体的加热装置 - Google Patents

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Abstract

圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置，涉及电磁波对等离子体的加热技术领域。它是为了适应在H01模式电磁波对等离子体的加热所产生的效应的研究中，对于改变微波功率，持续时间来考察不同功率微波对等离子体加速特性的实验需求。它的微波发生器与铁氧体隔离器相连，后接微波转换器。微波转换器和加速波导管之间有一真空微波窗。其中加速波导管为圆筒形。加速波导管内部前端置一个火花等离子源，外面环绕磁线圈。加速波导管壁面上设有诊断窗，尾部插有吸收微波负载和屏蔽等离子体探针并与真空泵单元垂直相连。本发明适用于圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热。

Description

圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置
技术领域
本发明涉及电磁波对等离子体的加热技术领域。
背景技术
1879年，Sir William Crookes把等离子体划为物质第四态。按这个观点，当对某一物质从低温开始加热时，从固态逐渐融化变成液态，进而蒸发成气态。最后，如果进一步继续加热，温度升高，单个原子将分裂成许多电子和带正电的离子，形成了物质的第四态，即等离子体。等离子体这个术语是1982年由Irving Langmuir提出的，含义是离子和电子群的近似电中性的集合体。它可以，也不一定必须包含本底中性气体，它能对电场和磁场作出响应。等离子体区别于普通气体和普通电离气体的主要特征就是：这个集体中的粒子通过电磁场，即借助于长程力出现新型的相互作用。事实上，这个集体与由这些粒子产生而又和这些粒子相互作用的电磁场(称之为自洽场)一起形成了一个整体。
等离子体一般可以包括一部分电离的不完全电离等离子体，而把此类等离子体继续加热，最终会变成完全电离等离子体。
发明内容
本发明是为了适应在H01模式电磁波对等离子体的加热所产生的效应的研究中，对于改变微波功率，持续时间来考察不同功率微波对等离子体加速特性的实验需求，从而提供一种圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置。
圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置，它包括微波发生器1、铁氧体绝缘器2、微波转换器3、加速波导管4、火花等离子源5、磁线圈6、真空泵7、吸收微波负载8、屏蔽等离子体探针9和真空微波窗11；
微波发生器1的微波发射端与铁氧体隔离器2的一端连接；所述铁氧体隔离器2的另一端与微波转换器3的微波输入端连接；加速波导管4为圆筒形结构；微波转换器3的输出端通过真空微波窗11与加速波导管4的前端连接；
加速波导管4前端内部设置有一个火花等离子源5，所述加速波导管4的管壁上开有M个诊断窗10，M为正整数；
所述加速波导管4尾端插有吸收微波负载8；屏蔽等离子体探针9贯穿吸收微波负载8，并延伸至加速波导管4中；
所述加速波导管4的管壁上开有抽真空口，真空泵7的抽气口与该抽真空口连通；
所述真空泵7与加速波导管4垂直固定连接；
加速波导管4的前端与抽真空口之间的管壁上缠绕有磁线圈6。
它还包括探测头12，所述探测头12设置在铁氧体隔离器2上。
本发明可以研究H01模式电磁波对等离子体的加热所产生的效应，实验中可以改变微波功率，持续时间来考察不同功率微波对等离子体加速特性，充分适应了对该实验的需求。
附图说明
图1是本发明所述的圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置，它包括微波发生器1、铁氧体绝缘器2、微波转换器3、加速波导管4、火花等离子源5、磁线圈6、真空泵7、吸收微波负载8、屏蔽等离子体探针9和真空微波窗11；
微波发生器1的微波发射端与铁氧体隔离器2的一端连接；所述铁氧体隔离器2的另一端与微波转换器3的微波输入端连接；加速波导管4为圆筒形结构；微波转换器3的输出端通过真空微波窗11与加速波导管4的前端连接；
加速波导管4前端内部设置有一个火花等离子源5，所述加速波导管4的管壁上开有M个诊断窗10，M为正整数；
所述加速波导管4尾端插有吸收微波负载8；屏蔽等离子体探针9贯穿吸收微波负载8，并延伸至加速波导管4中；
所述加速波导管4的管壁上开有抽真空口，真空泵7的抽气口与该抽真空口连通；
所述真空泵7与加速波导管4垂直固定连接；
加速波导管4的前端与抽真空口之间的管壁上缠绕有磁线圈6。
本实施方式在使用中，微波发生器1产生的H01模式电磁波通过铁氧体绝缘器2后，通过微波转换器3实现从矩形波导到圆形波导的转换。微波发生器1以单脉冲形式工作(P＝1MW,λ0＝10cm,τ0＝8μs，加速波导管4内产生的电场达到6.6kV/cm)，火花等离子源5(I＝1.8kA，τ＝0.3μs)放电形成电离度约为50％的等离子体，离子密度达到1015～1016，产生的等离子体由磁线圈6产生的纵向的磁场来维持住，磁场的周期为1ms。
加速的等离子体由波导管末端的屏蔽等离子体探针9测量，比较脉冲电磁场开关情况下，屏蔽等离子体探针9连接的示波器内信号可以得到离子加速特性。
具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置的区别在于，它还包括探测头12，所述探测头12设置在铁氧体隔离器2上。
具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一或二所述的圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置的区别在于，M＝2。
具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置的区别在于，加速波导管4的直径为14cm，管壁厚度为1mm。

Claims (4)

1.圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置，其特征是：它包括微波发生器(1)、铁氧体绝缘器(2)、微波转换器(3)、加速波导管(4)、火花等离子源(5)、磁线圈(6)、真空泵(7)、吸收微波负载(8)、屏蔽等离子体探针(9)和真空微波窗(11)；
微波发生器(1)的微波发射端与铁氧体隔离器(2)的一端连接；所述铁氧体隔离器(2)的另一端与微波转换器(3)的微波输入端连接；加速波导管(4)为圆筒形结构；微波转换器(3)的输出端通过真空微波窗(11)与加速波导管(4)的前端连接；
加速波导管(4)前端内部设置有一个火花等离子源(5)，所述加速波导管(4)的管壁上开有M个诊断窗(10)，M为正整数；
所述加速波导管(4)尾端插有吸收微波负载(8)；屏蔽等离子体探针(9)贯穿吸收微波负载(8)，并延伸至加速波导管(4)中；
所述加速波导管(4)的管壁上开有抽真空口，真空泵(7)的抽气口与该抽真空口连通；
所述真空泵(7)与加速波导管(4)垂直固定连接；
加速波导管(4)的前端与抽真空口之间的管壁上缠绕有磁线圈(6)。
2.根据权利要求1所述的圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置，其特征在于它还包括探测头(12)，所述探测头(12)设置在铁氧体隔离器(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置，其特征在于M＝2。
4.根据权利要求3所述的圆形波导内H01模式电磁波对等离子体的加热装置，其特征在于加速波导管(4)的直径为14cm，管壁厚度为1mm。
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