CN108844567A - 一种全钨面向等离子体样品台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐高温高密度等离子体领域，具体属于一种全钨面向等离子体样品台。主要技术方案如下：包括全钨等离子体屏蔽保护罩、真空水冷系统、负偏压系统；所述的全钨等离子体屏蔽保护罩由钨栅极板和全钨保护罩真空氩弧焊接而成，所述的全钨保护罩上方设有样品孔，所述的钨栅极板设有气孔；所述的真空水冷系统包括钨铜块、铜铬锆管、真空不锈钢转接头、不锈钢管，所述的钨铜块设有通孔，所述的铜铬锆管穿过钨铜块的通孔并真空氩弧焊接，所述的铜铬锆管与不锈钢管通过真空不锈钢转接头连接。本发明提供的全钨面向等离子体样品台为实现研究聚变条件下第一壁材料的性能提供了可靠有力的帮助。能够在高温高密度等离子体环境下长时间稳态运行。

Description

一种全钨面向等离子体样品台
技术领域
本发明涉及一种全钨面向等离子体样品台，属于耐高温高密度等离子体领域。
背景技术
聚变能具备清洁，不会产生强放射性产物，干净、环保；资源无限，不受燃料限制，氘取自海水，用之不竭；次临界，永远安全，反应过程持续、稳定等特点而作为人类未来理想能源受到世界的关注。聚变能的发展势不可挡。ITER计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，合作承担ITER计划的七个成员是欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国。我国于2007年批准设立了“中国国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项”(以下简称ITER 计划专项)。该计划专项是具有明确国家目标、是针对国家热核聚变的科学发展和科学技术的进步具有全局性和带动性的研究发展计划，旨在解决能源需求中的重大科学和技术问题，以及对人类认识世界将会起到重要作用的聚变及相关科学前沿问题，提升我国热核聚变研究自主创新能力，为国民经济和社会可持续发展提供科学基础，为未来高新技术的形成提供源头创新。
发明内容
本发明从材料选择、结构设计、冷却优化等方面出发，设计了一种可在高温高密度等离子体环境下长时间稳态运行的全钨面向等离子体样品台。本发明的技术方案如下：一种全钨面向等离子体样品台，包括全钨等离子体屏蔽保护罩、真空水冷系统、负偏压系统；
所述的全钨等离子体屏蔽保护罩由钨栅极板和全钨保护罩真空氩弧焊接而成，所述的全钨保护罩上方设有样品孔，所述的钨栅极板设有气孔；
所述的真空水冷系统包括钨铜块、铜铬锆管、真空不锈钢转接头、不锈钢管，所述的钨铜块设有通孔，所述的铜铬锆管穿过钨铜块的通孔并真空氩弧焊接，所述的铜铬锆管与不锈钢管通过真空不锈钢转接头连接；所述的真空水冷系统通过聚四氟乙烯真空卡箍连接到腔体外部；
所述的负偏压系统包括不锈钢环和负偏压引出线，所述的不锈钢环将负偏压引出线固定在不锈钢管外侧。
进一步的，所述的气孔为圆形。
进一步的，所述的负偏压引出线连接外部直流负偏压电源。
本发明的有益效果如下：本发明提供的全钨面向等离子体样品台创造了纯钨的实验环境，大幅度降低杂质的影响，根据研究材料的种类可选用其他耐高温材料进行制作等离子体屏蔽罩，结构紧凑，易于拆卸更换，能够在高温高密度等离子体环境下长时间稳态运行。为实现研究聚变条件下第一壁材料的性能提供了可靠有力的帮助。
附图说明
图1为本发明的立体示意图；
图2为图1的A-A剖面图；
图3为全钨等离子体屏蔽保护罩的结构示意图；
图4为图1的部分结构示意图。
其中：1、全钨等离子体屏蔽保护罩，2、真空水冷系统，3、负偏压系统，4、聚四氟乙烯真空卡箍，11、全钨保护罩，12、钨栅极板，13、气孔，14、样品孔，21、铜铬锆管，22、钨铜块，23、真空不锈钢转接头，24、不锈钢管，31、不锈钢环，32、负偏压引出线。
具体实施方式
下面结合附图1-4对本发明做进一步的说明：
一种全钨面向等离子体样品台，包括全钨等离子体屏蔽保护罩1、真空水冷系统2、负偏压系统3；
所述的全钨等离子体屏蔽保护罩1由钨栅极板12和全钨保护罩 11真空氩弧焊接而成，所述的全钨保护罩11上方设有样品孔14，所述的钨栅极板12设有气孔13；所述的真空水冷系统2包括钨铜块22、铜铬锆管21、真空不锈钢转接头23、不锈钢管24，所述的钨铜块22设有通孔，所述的铜铬锆管21穿过钨铜块22的通孔并真空氩弧焊接，所述的铜铬锆管21与不锈钢管24通过真空不锈钢转接头23连接；所述的真空水冷系统2通过聚四氟乙烯真空卡箍4连接到腔体外部；所述的负偏压系统3包括不锈钢环31和负偏压引出线32，所述的不锈钢环31将负偏压引出线32固定在不锈钢管24外侧。所述的气孔 13为圆形。所述的负偏压引出线32连接外部直流负偏压电源。
本发明的作用原理如下：稳定等离子体放电过程中，打开负偏压电源，通过负偏压引出线32连接外部直流负偏压电源，给试验样品施加负偏压，即可将产生的高密度等离子体引向全钨面向等离子体样品台，低能高密度等离子体则会辐照样品，全钨等离子体屏蔽保护罩 1将多数高温高密度等离子体遮挡住，避免了对起支撑作用的铜铬锆管21的直接热冲击，同时起冷却作用的铜铬锆管21、真空不锈钢转接头23、不锈钢管24及时将高温高密度等离子体中的热负荷通过冷却液带走，避免了热量在样品块内积累。同时为高功率高温等离子体的稳定持续提供了可靠的保障。
上述实施例只是用于对本发明的举例和说明，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。

Claims (3)

1.一种全钨面向等离子体样品台，其特征在于，包括全钨等离子体屏蔽保护罩(1)、真空水冷系统(2)、负偏压系统(3)；
所述的全钨等离子体屏蔽保护罩(1)由多孔钨栅极板(12)和全钨保护罩(11)真空氩弧焊接而成，所述的全钨保护罩(11)上方设有样品孔(14)，所述的钨栅极板(12)设有气孔(13)；
所述的真空水冷系统(2)包括钨铜块(22)、铜铬锆管(21)、真空不锈钢转接头(23)、不锈钢管(24)，所述的钨铜块(22)设有通孔，所述的铜铬锆管(21)穿过钨铜块(22)的通孔并真空氩弧焊接，所述的铜铬锆管(21)与不锈钢管(24)通过真空不锈钢转接头(23)连接；所述的真空水冷系统(2)通过聚四氟乙烯真空卡箍(4)连接到腔体外部；
所述的负偏压系统(3)包括不锈钢环(31)和负偏压引出线(32)，所述的不锈钢环(31)将负偏压引出线(32)固定在不锈钢管(24)外侧。
2.如权利要求1所述的全钨面向等离子体样品台，其特征在于，所述的气孔(13)为圆形。
3.如权利要求1所述的全钨面向等离子体样品台，其特征在于，所述的负偏压引出线(32)连接外部直流负偏压电源。
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