CN107172795B - 一种可伸缩磁探针 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可伸缩磁探针，包括石英管、陶瓷底座、电感、丝杆、波纹管、磁探针管、电极法兰、电机，所述的陶瓷底座上刻有三个不同方向凹槽阵列以及半圆形走线槽，电感可固定于凹槽中，双绞线一端与电感连接，另一端通过半圆形走线槽焊接到电极法兰上，陶瓷底座的一端攻有外螺纹与磁探针管连接，所述的磁探针管攻有内螺纹的一端伸入到真空室里，另一端与电机传动座连接，所述的波纹管两端焊接有法兰座，分别与电机下固定座以及电机传动座连接，所述的电机传动座通过丝杆铜螺母与丝杠连接，所述的丝杆两端分别与轴承相连，轴承分别安装于电机下固定座以及电机上固定座，实现磁探针管的伸缩。本发明体积小，结构紧凑，安装调节方便，高真空。

Description

一种可伸缩磁探针
技术领域
本发明属于等离子体诊断技术领域，特别涉及一种可伸缩磁探针。
背景技术
在磁约束热核实验装置中，等离子体与磁场之间存在强烈的相互作用，等离子体中磁场的位形决定了等离子体的宏观平衡和稳定性等，要全面的理解约束等离子体的运动规律，就必须研究其中磁场的空间分布及瞬时变化规律，因此对等离子体的诊断显得尤为重要。
利用磁探针可以直接测得等离子体内部和外部磁场强度的空间分布及其随时间变化的过程，同时根据磁探针的直接测定结果还可以导出等离子体的其他参数。磁探针是一个小回形螺线管线圈，根据电磁感应定律，当线圈所在空间中的磁场发生变化时，就在线圈输出端产生感应电动势，将电动势积分后就可以求得磁场。为了使磁探针达到较高的精度，要求磁探针：(1)灵敏度高，这要求线圈的匝数多；(2)空间分辨率高以及等离子体干扰小，即探针的尺寸小；(3)频率响应快，这要求匝数少。特别对于脉冲等离子体实验，由于重复性较差，应用磁探阵列同时测量等离子体径向不同位置的磁场分布尤为重要。现在常见的可移动式磁探针主要有磁传动结构以及O圈密封抽拔式结构两种。磁传动结构磁探针里边含有磁铁，在磁约束热核实验装置强磁场的作用下，磁探针会受到影响，同样的，磁传动里的磁铁也会对其他的一些诊断造成影响。O圈密封抽拔式结构磁探针长时间抽拔后，O圈与磁探针金属管摩擦，寿命有限。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，设计了一种可伸缩磁探针，能够同时测量不同位置处轴向、环向以及径向的磁场分布。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种可伸缩磁探针，包括石英管、陶瓷底座、电感、丝杆、波纹管、磁探针管、电极法兰、电机，所述的陶瓷底座上刻有三个不同方向凹槽阵列以及半圆形走线槽，电感可固定于凹槽中，双绞线一端与电感连接，另一端通过半圆形走线槽焊接到电极法兰上，陶瓷底座的一端攻有外螺纹与磁探针管连接，所述的磁探针管攻有内螺纹的一端伸入到真空室里，另一端与电机传动座连接，所述的波纹管两端焊接有法兰座，分别与电机下固定座以及电机传动座连接，所述的电机传动座通过丝杆铜螺母与丝杠连接，所述的丝杆两端分别与轴承相连，轴承分别安装于电机下固定座以及电机上固定座，实现磁探针管的伸缩。
所述的一种可伸缩磁探针，所述的波纹管法兰座、电极法兰、电机传动座、电机下固定座、法兰盘以及工字型法兰管都采用氟橡胶圈密封。
所述的一种可伸缩磁探针，法兰盘通过第一密封圈以及螺栓安装在真空腔体上，保证装置的气密性。
所述的一种可伸缩磁探针，电机下固定座通过M6螺栓固定在法兰盘上，电机下固定座与法兰盘之间通过第二密封圈密封。
所述的一种可伸缩磁探针，波纹管一端的法兰座与电机下固定座通过第三密封圈进行密封，波纹管另一端的法兰座与电机传动座通过第四密封圈进行真空密封。
所述的一种可伸缩磁探针，工字形法兰管两端的法兰座分别与电机传动座以及电极法兰通过第五密封圈和第六密封圈进行真空密封。
所述的一种可伸缩磁探针，两根电机导向杆通过圆螺母与电机上固定座以及电机下固定座相连，贯穿电机传动座。
所述的一种可伸缩磁探针，电机固定在电机上固定座，同时与丝杆一端相连，可实现远程控制。
所述的一种可伸缩磁探针，所述的石英管套在陶瓷底座的外边，石英管通过夹板与磁探针管相连。
所述的一种可伸缩磁探针，电感为绕线式电感。
所述的一种可伸缩磁探针，磁探针管与法兰盘之间通过T形铜固定套过渡。
所述的一种可伸缩磁探针，石英管的内壁均匀镀有一层铜膜。
本发明的优点和积极效果是：
(1)磁探针里的电感为阵列排布，可以同时测量径向不同位置处的磁场分布。
(2)磁探针可以伸缩，可以分炮测量不同位置的磁场，避免磁探针结构过大，对等离子体造成干扰。
(3)磁探针里的电感沿着z、θ以及r分布，可以同时测量轴线、环向以及径向的磁场。
(4)磁探针尺寸小，空间分辨率高，时间响应快。
(5)采用波纹管作为伸缩结构，磁探针可以在不破坏真空的条件下自由的伸缩，同时可以用电机远程控制。
(6)本方案的径向可移动式磁探针体积小，结构紧凑，安装调节方便，具有维持高真空的特点。
附图说明
图1是本发明一种可伸缩磁探针的剖视图。
图2是本发明一种可伸缩磁探针的等轴侧视图。
图3是本发明一种可伸缩磁探针的陶瓷底座及电感放大图。
图4是本发明一种可伸缩磁探针石英管夹板示意图。
图中：1.石英管；2.陶瓷底座；3.电感；4.夹板；5.第一密封圈；6.法兰盘；7.第二密封圈；8.电机下固定座；9.第三密封圈；10.第一轴承；11.T形铜过渡套；12.丝杆；13.电机导向杆；14.波纹管；15.磁探针管；16.第四密封圈；17.第五密封圈；18.丝杠铜螺母；19.电机传动座；20.工字形法兰管；21.第六密封圈；22.电极法兰；23.第二轴承；24.电机上固定座；25.电机。
具体实施方式
以下结合附图和较佳的实施例，对本技术方案进行详细说明。
如图1-4所示，一种可伸缩磁探针，包括石英管1、陶瓷底座2、电感3、丝杆12、波纹管14、磁探针管15、电极法兰22、电机25，所述的陶瓷底座2上刻有三个不同方向凹槽阵列以及半圆形走线槽，凹槽阵列沿着z、θ以及r分布，每组间隔2.5cm，电感3固定于凹槽中。本实施例中采用的是Coilcraft公司的绕线式陶瓷晶片电感，型号1812CS-183XJLC，尺寸为4.95mm×3.81mm×3.43mm。双绞线一端与电感3焊接，另一端通过半圆形走线槽焊接到电极法兰22上。陶瓷底座2的一端攻有外螺纹与磁探针管15连接，磁探针管15攻有内螺纹的一端伸入到真空室里，另一端与电机传动座19连接。波纹管14两端焊接有法兰座，分别用螺栓与电机下固定座8以及电机传动座19连接，电机传动座19通过丝杆铜螺母18与丝杠12连接，丝杆12两端分别与轴承10、23相连，丝杆采用的是316L不锈钢材料，第一轴承10、第二轴承23分别安装于电机下固定座8以及电机上固定座24，实现磁探针管15的伸缩。
所述的波纹管14自由状态下，外直径55mm、长度450mm，行程范围为100mm-600mm。
所述的波纹管14法兰座、电极法兰22、电机传动座19、电机下固定座8、法兰盘6以及工字型法兰管20均采用氟橡胶圈密封。
所述的法兰盘6通过第一密封圈5以及螺栓安装在真空腔体上，保证装置的气密性。
所述的电机下固定座8通过M6螺栓固定在法兰盘6上，电机下固定座8与法兰盘6之间通过第二密封圈7密封。
所述的波纹管14一端的法兰座与电机下固定座8通过第三密封圈9进行密封，波纹管14另一端的法兰座与电机传动座19通过第四密封圈16进行真空密封。
所述的工字形法兰管20两端的法兰座分别与电机传动座19以及电极法兰22通过第五密封圈17和第六密封圈21进行真空密封。
为了磁探针管15的导向，两根电机导向杆13通过圆螺母与电机上固定座24以及电机下固定座8相连，贯穿电机传动座19。
所述的电机25固定在电机上固定座24，同时与丝杆12一端相连，可实现远程控制。
为了防止等离子体与电感3之间接触，石英管1套在陶瓷底座2的外边，石英管1通过夹板4与磁探针管15相连。
所述的磁探针管15是一根外径30mm、内径22mm、长度550mm的316L不锈钢抛光管，磁探针管15与法兰盘6之间通过T形铜过渡套11过渡。
所述的石英管1的内壁均匀镀有一层铜膜，可以起到电屏蔽的作用。
上述参照实施例对该可伸缩磁探针进行详细的描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可伸缩磁探针，其特征在于：包括石英管、陶瓷底座、电感、丝杆、波纹管、磁探针管、电极法兰、电机，所述的陶瓷底座上刻有三个不同方向凹槽阵列以及半圆形走线槽，电感可固定于凹槽中，双绞线一端与电感连接，另一端通过半圆形走线槽焊接到电极法兰上，陶瓷底座的一端攻有外螺纹与磁探针管连接，所述的磁探针管攻有内螺纹的一端伸入到真空室里，另一端与电机传动座连接，所述的波纹管两端焊接有法兰座，分别与电机下固定座以及电机传动座连接，所述的电机传动座通过丝杆铜螺母与丝杠连接，所述的丝杆两端分别与轴承相连，轴承分别安装于电机下固定座以及电机上固定座，实现磁探针管的伸缩。
2.根据权利要求1所述的一种可伸缩磁探针，其特征在于：所述的波纹管法兰座、电极法兰、电机传动座、电机下固定座、法兰盘以及工字型法兰管都采用氟橡胶圈密封。
3.根据权利要求1所述的一种可伸缩磁探针，其特征在于：法兰盘通过第一密封圈以及螺栓安装在真空腔体上，保证装置的气密性。
4.根据权利要求1所述的一种可伸缩磁探针，其特征在于：电机下固定座通过M6螺栓固定在法兰盘上，电机下固定座与法兰盘之间通过第二密封圈密封。
5.根据权利要求1所述的一种可伸缩磁探针，其特征在于：波纹管一端的法兰座与电机下固定座通过第三密封圈进行密封，波纹管另一端的法兰座与电机传动座通过第四密封圈进行真空密封。
6.根据权利要求1所述的一种可伸缩磁探针，其特征在于：工字形法兰管两端的法兰座分别与电机传动座以及电极法兰通过第五密封圈和第六密封圈进行真空密封。
7.根据权利要求1所述的一种可伸缩磁探针，其特征在于：两根电机导向杆通过圆螺母与电机上固定座以及电机下固定座相连，贯穿电机传动座。
8.根据权利要求1所述的一种可伸缩磁探针，其特征在于：电机固定在电机上固定座，同时与丝杆一端相连，可实现远程控制。
9.根据权利要求1所述的一种可伸缩磁探针，其特征在于：所述的石英管套在陶瓷底座的外边，石英管通过夹板与磁探针管相连。
10.根据权利要求1所述的一种可伸缩磁探针，其特征在于：电感为绕线式电感；磁探针管与法兰盘之间通过T形铜固定套过渡；石英管的内壁均匀镀有一层铜膜。
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