CN203300592U - 新型高密度直线等离子体实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型高密度直线等离子体实验装置，包括有支撑台，支撑台上设有真空室，真空室中安装有真空室组件，位于支撑台的下方安装有与真空室组件配合使用的真空获得系统，位于真空室内部的支撑台上安装有磁体组件，磁体组件的顶部安装有水冷组件，位于真空室内磁体组件形成的磁场中设有等离子体源、高能量材料实验样品台和等离子体探测系统。本实用新型可作为各种等离子体物理科研、实验和教学装置，应用广泛。
Description
技术领域
本实用新型是一种新型高密度直线等离子体实验装置，可以用于各种等离子体科研、实验和教学需要。
背景技术
随着国际热核聚变实验堆的建设和聚变理论与模拟中心的成立以及等离子体物理等课程的开设，相关的等离子体物理教学实践活动和科学研究工作急需建设起一个实验平台，以满足本科生教学实践、研究生实验研究和教师课题研究等的强烈需求，尤其是聚变堆第一壁材料的辐照效应等方面的工作。直线等离子体装置就是一台能够产生和维持一直线段稳态等离子体的装置。利用该装置可以研究等离子体的基本性质，即利用各种控制和诊断手段研究等离子体的各种输运过程、不稳定性和边界物理等；亦可研究等离子体与材料的相互作用的基础问题，如材料的物理溅射和化学刻蚀、材料中氢和氦滞留/起泡问题、等离子体破裂对材料的影响模拟等。研究领域可覆盖高密度的托卡马克边界等离子体和材料相关研究，以及低密度的空间等离子体研究。目前，国内尚无相关研究设备，因此需要研制一套可开展聚变相关的材料和边界方面的研究工作的高密度直线等离子体实验装置。
实用新型内容
为了弥补已有技术的不足，本实用新型的目的是一种新型高密度直线等离子体实验装置。
本实用新型采用的技术方案是：
一种高密度直线等离子体实验装置，其特征在于：包括有支撑台，所述的支撑台上设有真空室，真空室中安装有真空室组件，位于支撑台的下方安装有与真空室组件配合使用的真空获得系统，位于真空室内部的支撑台上安装有磁体组件，磁体组件的顶部安装有水冷组件，位于真空室内磁体组件形成的磁场中设有等离子体源、高能量材料实验样品台和等离子体探测系统。
所述的等离子体源采用高密度等离子体阴极源，包括有屏蔽筒，屏蔽筒中设有阴极、加热元件，屏蔽筒通过数个支撑杆固定在安装法兰的内壁上，安装法兰上开有一个通孔作为进气口，安装法兰自外向内贯穿一个电连接件，电连接件的周围与安装法兰之间密封，电连接件的一端与加热元件连接。
所述的安装法兰安装在真空室的真空法兰上，所述的屏蔽筒、阴极、加热元件、支撑杆均位于真空室内。
所述的电连接件与安装法兰之间绝缘。
所述的加热元件采用加热丝。
所述的等离子体探测系统包括有安装法兰二，安装法兰二的一个端面上固定有探针固定装置，探针固定装置上安装有探针头，所述的安装法兰二的另一个端面上固定有波纹管，安装法兰二上还固定有与波纹管平行的导杆和丝杠，丝杠上螺纹配合安装有滑块，滑块上还开有一个光孔，滑块通过光孔套装在导杆上，波纹管的另一端固定在滑块上，导杆远离安装法兰二的一端的端部自内向外依次安装有限位块、波纹管法兰、安装板，安装板还开有通孔使其套装于丝杠上，安装板上固定有一个电机，电机传动连接一个小齿轮，丝杠的端部固定有一个轴连接件，轴连接件上固装有一个大齿轮，所述的大齿轮与小齿轮啮合。
所述的探针固定装置与探针头之间设有探针绝缘组件。
所述的安装板通过与导杆配合的锁紧螺母固定在导杆上。
所述的所述的安装板内侧端面与外侧端面上分别固定安装有真空插座接头、真空插座。
本实用新型利用高密度等离子体阴极源可在被进气气体气压为0.5Pa左右时发射等离子体，密度达1012~1013cm-3以上；发射的等离子体中心（直径10mm）束流密度1X1022m-2s-1 ；发射的等离子体能量集中，约束明显；发射的等离子体能量密度稳定恒定，可持续发射；可产生各种等离子体如氦气，氩气，氢气，氮气，氘气等；在高能量材料实验样品台上进行各种材料辐照实验，利用等离子体探测系统检测并计算等离子体密度和电子温度。
本实用新型的优点是：
本实用新型可作为各种等离子体物理科研、实验和教学装置，如等离子体边界研究，等离子体照射实验，材料物理溅射和化学刻蚀研究，辐射偏滤器注入杂质材料研究，等离子体破裂对材料影响研究，脱靶等离子体的原子分子过程研究，ITER偏滤器边界等离子体环境模拟等，应用广泛。
附图说明
图1是本实用新型的主视图。
图2是等离子体源的结构示意图。
图3为等离子体探测系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种高密度直线等离子体实验装置，包括有支撑台5，支撑台5上设有真空室，真空室中安装有真空室组件2，位于支撑台5的下方安装有与真空室组件2配合使用的真空获得系统6，位于真空室内部的支撑台5上安装有磁体组件1，磁体组件1的顶部安装有水冷组件3，位于真空室内磁体组件1形成的磁场中设有等离子体源4、高能量材料实验样品台7和等离子体探测系统8。
如图2，等离子体源4采用高密度等离子体阴极源，包括有屏蔽筒10，屏蔽筒10中设有阴极9、加热元件11，屏蔽筒10通过数个支撑杆12固定在安装法兰13的内壁上，安装法兰13上开有一个通孔作为进气口15，安装法兰13自外向内贯穿一个电连接件14，电连接件14的周围与安装法兰13之间密封，电连接件14的一端与加热元件11连接。
安装法兰13安装在真空室的真空法兰上，屏蔽筒10、阴极9、加热元件11、支撑杆12均位于真空室内。
电连接件14与安装法兰13之间绝缘。
加热元件11采用加热丝。
等离子体探测系统包括有安装法兰二19，安装法兰二19的一个端面上固定有探针固定装置18，探针固定装置18上安装有探针头16，安装法兰二19的另一个端面上固定有波纹管23，安装法兰二19上还固定有与波纹管23平行的导杆20和丝杠21，丝杠21上螺纹配合安装有滑块22，滑块22上还开有一个光孔，滑块22通过光孔套装在导杆20上，波纹管23的另一端固定在滑块22上，导杆20远离安装法兰二19的一端的端部自内向外依次安装有限位块24、波纹管法兰25、安装板31，安装板31还开有通孔使其套装于丝杠21上，安装板31上固定有一个电机32，电机32传动连接一个小齿轮30，丝杠21的端部固定有一个轴连接件29，轴连接件29上固装有一个大齿轮28，大齿轮28与小齿轮30啮合。
探针固定装置18与探针头16之间设有探针绝缘组件17。
安装板31通过与导杆20配合的锁紧螺母固定在导杆20上。
安装板31内侧端面与外侧端面上分别固定安装有真空插座接头26、真空插座27。
安装各部分结构，连接各系统，接通电源，保持供水循环系统畅通。开启真空获得系统6，待持续稳定，真空检测系统上显示真空度到2E-4Pa以上时。打开磁体组件控制电源，调节磁场到设定值。缓慢增加等离子体阴极加热电源。首次使用的时候，需要将加热丝的接入电流稳定在100A左右30分钟，对等离子体源进行真空脱气处理。再次使用的时候，通过供气控制系统从供气组件充入待实验气体到真空度0.5Pa左右。调节加热电源电流和阴极电源到设定值即可产生出需要的等离子体。此时可通过等离子体探测系统8进行等离子体探测、计算和实验研究。并且可以通过高能量材料实验样品台进行等离子体辐射下的材料辐照研究。
Claims (9)
1.一种高密度直线等离子体实验装置，其特征在于：包括有支撑台，所述的支撑台上设有真空室，真空室中安装有真空室组件，位于支撑台的下方安装有与真空室组件配合使用的真空获得系统，位于真空室内部的支撑台上安装有磁体组件，磁体组件的顶部安装有水冷组件，位于真空室内磁体组件形成的磁场中设有等离子体源、高能量材料实验样品台和等离子体探测系统。
2.根据权利要求1所述的高密度直线等离子体实验装置，其特征在于：所述的等离子体源采用高密度等离子体阴极源，包括有屏蔽筒，屏蔽筒中设有阴极、加热元件，屏蔽筒通过数个支撑杆固定在安装法兰的内壁上，安装法兰上开有一个通孔作为进气口，安装法兰自外向内贯穿一个电连接件，电连接件的周围与安装法兰之间密封，电连接件的一端与加热元件连接。
3.根据权利要求2所述的高密度直线等离子体实验装置，其特征在于：所述的安装法兰安装在真空室的真空法兰上，所述的屏蔽筒、阴极、加热元件、支撑杆均位于真空室内。
4.根据权利要求2所述的高密度直线等离子体实验装置，其特征在于：所述的电连接件与安装法兰之间绝缘。
5.根据权利要求2所述的高密度直线等离子体实验装置，其特征在于：所述的加热元件采用加热丝。
6.根据权利要求1所述的高密度直线等离子体实验装置，其特征在于：所述的等离子体探测系统包括有安装法兰二，安装法兰二的一个端面上固定有探针固定装置，探针固定装置上安装有探针头，所述的安装法兰二的另一个端面上固定有波纹管，安装法兰二上还固定有与波纹管平行的导杆和丝杠，丝杠上螺纹配合安装有滑块，滑块上还开有一个光孔，滑块通过光孔套装在导杆上，波纹管的另一端固定在滑块上，导杆远离安装法兰二的一端的端部自内向外依次安装有限位块、波纹管法兰、安装板，安装板还开有通孔使其套装于丝杠上，安装板上固定有一个电机，电机传动连接一个小齿轮，丝杠的端部固定有一个轴连接件，轴连接件上固装有一个大齿轮，所述的大齿轮与小齿轮啮合。
7.根据权利要求6所述的高密度直线等离子体实验装置，其特征在于：所述的探针固定装置与探针头之间设有探针绝缘组件。
8.根据权利要求6所述的高密度直线等离子体实验装置，其特征在于：所述的安装板通过与导杆配合的锁紧螺母固定在导杆上。
9.根据权利要求6所述的高密度直线等离子体实验装置，其特征在于：所述的安装板内侧端面与外侧端面上分别固定安装有真空插座接头、真空插座。
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