CN110290627A - 直线型等离子体装置用磁体线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及直线型等离子体装置用磁体线圈技术领域，具体公开了一套直线型等离子体装置用磁体线圈。其包括大直径线圈组、过渡线圈组和小直径线圈组，共计三组磁体线圈，以满足直线型等离子体装置不同研究任务的需求。磁体线圈充分利用了法兰的间隙，并通过独立调节各个磁体线圈的电流，可产生高强度低波纹度的磁场，充分地约束等离子体，在真空室轴线上的磁场强度达到1800～3000高斯，波纹度小于1％，尤其是在不同直径磁体线圈组的过渡区域内，磁场波纹度也小于1％。可用于一种大型、稳态、高束流、对样品及部件综合性等离子体材料相互作用实验检测的直线型磁约束等离子体装置。

Description

直线型等离子体装置用磁体线圈
技术领域
本发明本属于磁体线圈技术领域，具体涉及直线型等离子体设备的磁体线圈。
背景技术
直线型等离子体装置在等离子体与材料相互作用的实验研究中起着重要的作用，而等离子与材料相互作用是发展实用化的聚变反应堆的关键问题。国内近年建造了几套直线等离子体装置，如中科院合肥等离子体所及兰州化物所各建造了一套等离子体通量达1020-1021/m2.s的直线等离子体装置，主要针对氢同位素等气体的滞留研究；北京航空航天大学的STEP装置标称等离子体参数跨度较大，达1019～1023/m2.s目前主要用于教学与基础实验；四川大学720所的装置据称等离子体通量可达1022～1023/m2.s，主要针对液态金属的PMI研究，比较超前；浙江大学最近调试成功一台直线等离子体装置，用于支撑等离子体理论的研究。这些装置的一个缺陷在于，其磁场波纹度大，磁感应强度较小，且磁场难以调节，难以支持一个大型、稳态、高束流、对小样品和大部件综合测试能力强的等离子体与材料相互作用实验平台。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直线型等离子体装置用磁体线圈，它能够解决现有的直线型等离子体装置的磁场波纹度大、磁感应强度小、磁场难以调节的缺点。
本发明的技术方案如下：一种直线型等离子体装置用磁体线圈，直线型等离子体装置用磁体线圈，它包括真空室，真空室包括等离子体源室，离子体诊断室，靶室，等离子体源室与离子体诊断室通过法兰连接，离子体诊断室与靶室通过法兰连接，靶室上安装有方形法兰和圆形法兰，离子体诊断室安装有斜向法兰，所述的真空室外环绕的环形磁体线圈包括3组不同内径的圆环形磁体线圈，分别为第一组环形磁体线圈、第二组环形磁体线圈以及第三组环形磁体线圈，其中，第一组环形磁体线圈环绕固定在等离子体源室和等离子体诊断室、方形法兰、中圆形法兰之间的间隙处；第二组环形磁体线圈环绕固定在等离子体诊断室与靶室的连接处，使其不遮挡靶室端面的斜向法兰；第三组环形磁体线圈环绕固定在靶室、方形法兰、中圆形法兰之间的间隙处。
所述的第一组环形磁体线圈包括内径为550mm～650mm、外经为900mm～ 1100mm的9组磁体线圈；所述的第二组环形磁体线圈包括内径均为480mm～ 520mm，外经分别为500mm～550mm、700mm～750mm的2组磁体线圈；所述的第三组环形磁体线圈包括内径1100mm～1300mm、外经1700mm～1900mm 的4组磁体线圈。
所述的第一组环形磁体线圈电流包括分别为2.8万安匝～3.4万安匝，5.0万安匝～6.1万安匝的9组磁体线圈；所述的第二组环形磁体线圈电流分别为0.9 万安匝～1.1万安匝，1.3万安匝～1.6万安匝的2组磁体线圈；所述的第三组环形磁体线圈电流包括分别为2.0万安匝～2.5万安匝，5.1万安匝～6.2万安匝， 8.0万安匝～9.3万安匝的4组磁体线圈。
磁体线圈电流分别独立可调节，可产生高强度低波纹度的磁场，在真空室轴线上的磁场强度达到1800～3000高斯，波纹度小于1％，尤其是在不同直径磁体线圈组过渡区域的磁场波纹度也小于1％。
本发明的有益效果在于：本发明所述的线圈，其磁体线圈充分利用了法兰的间隙，并通过独立调节各个磁体线圈的电流，可产生高强度低波纹度的磁场，充分地约束等离子体，在真空室轴线上的磁场强度达到1800～3000高斯，波纹度小于1％，尤其是在不同直径磁体线圈组过渡区域的磁场波纹度也小于1％。其大直径线圈提供了较大的空间可以容纳较大直径的真空室，该真空室中放置实验用的靶材料。较大直径的真空室便于安装用于实验过程中对靶材料的在线检测用的设备；所述的小直径线圈可容纳较小直径的真空室，用于安装离子源、容纳中性气体、作为等离子体束的通道以及安装等离子体诊断设备和加热设备；所述过渡线圈组直径较小，可留出空间安装瞄准大真空室内靶材料的观测设备或引入重离子束；
附图说明
图1为直线型等离子体装置真空室结构示意图。
图中，5等离子体源室，6离子体诊断室，7靶室，8方形法兰，9圆形法兰，10斜向法兰。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，直线型等离子体装置用磁体线圈，它包括真空室，真空室包括等离子体源室5，离子体诊断室6，靶室7，等离子体源室5与离子体诊断室 6通过法兰连接，离子体诊断室6与靶室7通过法兰连接，靶室7上安装有方形法兰8和圆形法兰9，离子体诊断室6安装有斜向法兰10，所述的真空室外环绕的环形磁体线圈其包括3组不同内径的圆环形磁体环绕安装在真空室中靶室7 的方形法兰8和圆形法兰9之间的间隙处，其中，环绕在靶室7外的第三组环形磁体内径较大，环绕在等离子体源室5和等离子体诊断室6外的第一组环形磁体内径较小，使磁体距真空室中轴线距离尽量小，在保证真空室内磁场强度达到要求的前提下使磁体功率尽量小；其中，第一组环形磁体包括内径为 550mm～650mm、外经为900mm～1100mm的9组磁体，环绕固定在等离子体源室5和等离子体诊断室6外；第二组环形磁体包括内径均为480mm～520mm，外经分别为500mm～550mm、700mm～750mm的2组磁体，其环绕固定在等离子体诊断室6与靶室7的连接处，使其不遮挡靶室7端面的圆形法兰9；第三组环形磁体包括内径1100mm～1300mm、外经1700mm～1900mm的4组磁铁。等离子体装置用磁体线圈，第一组环形磁体线圈电流包括分别为2.8万安匝～3.4 万安匝，5.0万安匝～6.1万安匝的9组磁体线圈；第二组环形磁体线圈电流分别为0.9万安匝～1.1万安匝，1.3万安匝～1.6万安匝的2组磁体线圈；第三组环形磁体线圈电流包括分别为2.0万安匝～2.5万安匝，5.1万安匝～6.2万安匝， 8.0万安匝～9.3万安匝的4组磁体线圈。

Claims (4)

1.一种直线型等离子体装置用磁体线圈，其特征在于：直线型等离子体装置用磁体线圈，它包括真空室，真空室包括等离子体源室(5)，离子体诊断室(6)，靶室(7)，等离子体源室(5)与离子体诊断室(6)通过法兰连接，离子体诊断室(6)与靶室(7)通过法兰连接，靶室(7)上安装有方形法兰(8)和圆形法兰(9)，离子体诊断室(6)安装有斜向法兰(10)，所述的真空室外环绕的环形磁体线圈包括3组不同内径的圆环形磁体线圈，分别为第一组环形磁体线圈、第二组环形磁体线圈以及第三组环形磁体线圈，其中，第一组环形磁体线圈环绕固定在等离子体源室(5)和等离子体诊断室(6)、方形法兰(8)、中圆形法兰(9)之间的间隙处；第二组环形磁体线圈环绕固定在等离子体诊断室(6)与靶室(7)的连接处，使其不遮挡靶室(7)端面的斜向法兰(10)；第三组环形磁体线圈环绕固定在靶室(7)、方形法兰(8)、中圆形法兰(9)之间的间隙处。
2.根据权利要求1所述的一种直线型等离子体装置用磁体线圈，其特征在于：所述的第一组环形磁体线圈包括内径为550mm～650mm、外经为900mm～1100mm的9组磁体线圈；所述的第二组环形磁体线圈包括内径均为480mm～520mm，外经分别为500mm～550mm、700mm～750mm的2组磁体线圈；所述的第三组环形磁体线圈包括内径1100mm～1300mm、外经1700mm～1900mm的4组磁体线圈。
3.根据权利要求1所述的一种直线型等离子体装置用磁体线圈，其特征在于：所述的第一组环形磁体线圈电流包括分别为2.8万安匝～3.4万安匝，5.0万安匝～6.1万安匝的9组磁体线圈；所述的第二组环形磁体线圈电流分别为0.9万安匝～1.1万安匝，1.3万安匝～1.6万安匝的2组磁体线圈；所述的第三组环形磁体线圈电流包括分别为2.0万安匝～2.5万安匝，5.1万安匝～6.2万安匝，8.0万安匝～9.3万安匝的4组磁体线圈。
4.根据权利要求1所述的一种直线型等离子体装置用磁体线圈，其特征在于：磁体线圈电流分别独立可调节，可产生高强度低波纹度的磁场，在真空室轴线上的磁场强度达到1800～3000高斯，波纹度小于1％，尤其是在不同直径磁体线圈组过渡区域的磁场波纹度也小于1％。
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