CN207181535U - 一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，通过保护罩和金属屏蔽壳相结合的结构，只把贴片天线端部嵌入到金属屏蔽壳中，留出有效测量区域，既不影响磁场测量，又起到固定和防护作用，能够有效阻挡带电粒子、碎片对探测器的撞击，并降低对激光等离子体产生的辐射对测量的干扰；同时保护罩活动嵌套在金属屏蔽壳上，方便拆卸和安装；本实用新型整体为长条杆状设计，体积小巧适合在激光等离子体测量的狭小空间下使用，克服了传统方式测量激光等离子体电磁场存在的辐射干扰大、器件易受损、距离难以靠近的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于激光等离子体的诊断领域，尤其涉及一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器。
背景技术
激光等离子体是指利用脉冲激光轰击材料产生的等离子体态，通过提高激光能量和缩短脉冲可以实现高功率的能量注入，形成电子温度非常高的高温等离子体。电磁辐射是激光等离子体的重要物理特性，通过测量等离子体的电磁辐射可以诊断等离子体状态，为实验提供重要信息。由于激光等离子体的空间尺度在几百微米到几个毫米量级，其发射的电磁辐射随着距离将迅速衰减，因此精确获取电磁辐射信号需要与激光等离子体保持足够近的距离。然而由于脉冲激光辐照金属靶产生等离子体时往往伴随的高速碎片喷射、带电粒子以及强X 射线辐射发射，利用普通微波天线进行近距离测量时，这些辐射会给测量带来严重干扰，而且对天线造成严重损坏。同时产生激光等离子体的实验环境通常在空间有限真空腔体内，对测量天线尺寸有严格要求，传统的大尺寸天线在近距离测量时会挡住部分激光光束影响激光等离子体的生成。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，通过保护罩和金属屏蔽罩结构设计，以阻挡带电粒子、碎片对探测器的撞击，并降低对激光等离子体产生的辐射对测量的干扰，本实用新型整体为杆状设计，体积小巧适合在激光等离子体测量的狭小空间下实用。
一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，包括保护罩1，两个贴片天线，金属屏蔽壳3以及两根同轴线缆；
两个所述贴片天线背面紧贴，两个贴片天线的接线方式相反，且贴片天线的端部嵌入金属屏蔽壳3任意一端的开口中；
所述保护罩1活动嵌套在所述贴片天线外，罩住两个所述贴片天线；
两根所述同轴线缆分别与两个贴片天线连接，用于将贴片天线测得的电磁信号引出。
进一步地，所述电磁探测器还包括固定套4和两个SMA接头；
所述固定套4嵌套固定在与保护罩1相对的金属屏蔽壳3另一端；
所述同轴线缆依次从金属屏蔽壳3和固定套4穿过，再分别与两个SMA接头相连接，SMA接头再通过信号线7与外部的示波器8连接。
进一步地，所述固定套4材料为Teflon、塑料或聚乙烯。
进一步地，所述同轴线缆为射频同轴线缆。
进一步地，所述保护罩1为锥形中空结构，且金属屏蔽壳3嵌有贴片天线的一端为与保护罩1匹配的锥形结构。
进一步地，所述两个贴片天线为磁场天线，且均为矩形平面结构。
进一步地，所述金属屏蔽壳3为中空杆状结构。
进一步地，所述金属屏蔽壳3材质为铜。
进一步地，所述金属屏蔽壳3材质为不锈钢。
进一步地，所述保护罩1材料为Teflon。
有益效果：
1、本实用新型通过保护罩和金属屏蔽壳相结合的结构，只把贴片天线端部嵌入到金属屏蔽壳中，留出有效测量区域，既不影响磁场测量，又起到固定和防护作用，能够有效阻挡带电粒子、碎片对探测器的撞击，并降低对激光等离子体产生的辐射对测量的干扰；同时保护罩活动嵌套在金属屏蔽壳上，方便拆卸和安装；本实用新型整体为长条杆状设计，体积小巧适合在激光等离子体测量的狭小空间下使用，克服了传统方式测量激光等离子体电磁场存在的辐射干扰大、器件易受损、距离难以靠近的问题；
此外，本实用新型的电磁探测器结构简单，在激光等离子体的实验腔体内安装调试方便，抗干扰能力强。
2、本实用新型的电磁探测器端部的保护罩和金属屏蔽壳采用锥形结构设计，使得电磁探测器可以伸到近靶点位置测量，在进行激光等离子测量时候占用较小的立体角，节省了大量的空间，不会阻挡入射激光光路，适用于高功率大型激光装置实验。
3、本实用新型的金属壳材质为磁导率、电导率较高的铜、不锈钢等，对同轴线缆起屏蔽作用。
4、同轴线缆质地柔软易损坏，本实用新型将同轴线缆内置于坚固的金属屏蔽壳中，并用固定套对同轴线缆进行固定和保护的作用，能够降低激光等离子发射的电磁辐射对同轴线缆的干扰，电磁屏蔽效果良好。
5、保护罩材质均为Teflon，固定套材质为Teflon、塑料或聚乙烯，其中塑料或聚乙烯起到绝缘的作用，Teflon既绝缘又不吸收微波，且不干扰实验测试，因此能够提高探测电磁信号的准确率。
附图说明
图1(a)为本实用新型一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器的Teflon保护罩与金属屏蔽壳拆卸时的结构示意图；
图1(b)为本实用新型一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器的 Teflon保护罩与金属屏蔽壳嵌套时的结构示意图；
图2为本实用新型测量激光等离子体电磁脉冲辐射示意图；
1-保护罩，2-贴片天线，3-金属屏蔽壳，4-固定套，5-同轴线缆，6-SMA接头，7-信号线，8-示波器，9-激光束，10-金属靶，11-真空腔。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细叙述。
本实用新型一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，使用2个完全相同的磁场贴片天线2，贴片天线2将接收到的电磁信号通过同轴线缆5传输到示波器8等记录设备中，最终实现磁场信号的差分输出，这样的设计可以降低信噪比。
如图1(a)、图1(b)所示，为本实用新型一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器的结构示意图，一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，包括保护罩1，两个贴片天线2，金属屏蔽壳3，固定套4，2根同轴线缆5以及两个SMA接头6；
所述两个贴片天线2背面紧贴，其中背面为与粘有贴片天线的端面相对的一面，两个贴片天线2的接线方式相反，对磁场产生的感应电流方向相反，采用差分式结构输出信号，且贴片天线2的端部嵌入金属屏蔽壳3任意一端的开口中；
所述金属屏蔽壳3嵌有贴片天线的一端与保护罩1活动嵌套，可以拆卸，另一端与固定套4嵌套固定；
进一步地，所述保护罩1材料为Teflon。
进一步地，所述固定套4材料为Teflon、塑料或聚乙烯。
所述两根同轴线缆5分别与两个贴片天线2连接，然后同轴线缆5依次从金属屏蔽壳3和固定套4穿过，再分别与两个SMA接头6相连接；其中，从两个贴片天线2流出经过同轴线缆5的电流信号方向相反，实现差分输出；
进一步地，所述保护罩1前端以及金属屏蔽壳3嵌有贴片天线2的一端均为锥形中空结构，用于保护贴片天线，可以阻挡高速带电粒子和碎片，对激光等离子体发射的辐射起到衰减作用。
进一步地，所述两个贴片天线2为磁场天线，且均为矩形平面结构。
进一步地，所述金属屏蔽壳3为长条状的中空结构，且插有贴片天线2的一端为锥形，另一端为长方体；金属屏蔽壳3内置同轴线缆5，用于保护线缆。
进一步地，所述金属屏蔽壳3材质为铜，铜的磁导率较高，对同轴线缆起屏蔽作用。
进一步地，所述金属屏蔽壳3材质为不锈钢，不锈钢电导率较好，对同轴线缆起屏蔽作用。
进一步地，所述同轴线缆5为射频同轴线缆，内置在金属屏蔽壳3内，用于连接贴片天线2和SMA接头6，并通过固定套4固定。
如图2所示，为本实用新型测量激光等离子体电磁脉冲辐射示意图；电磁探测器采取差分式输出，在真空腔11内，激光束9经过聚焦后辐照在金属靶10 表面，形成激光等离子体，本实用新型电磁探测器前端保护罩1指向激光等离子体，后端SMA接头6与信号线7相连，其中与SMA接头6连接的前端部分的信号线7也封装在金属屏蔽壳3中，降低激光等离子发射的电磁辐射对信号线7的干扰；然后两根信号线7分别将贴片天线2产生的两路差分信号连接到至示波器8不同通道；示波器8记录的两个通道的电磁信号V1和V2，由于两个贴片天线2接线方式相反，输出的电磁信号位相相反，通过两组电磁信号相减，可以消除其他干扰获得原始信号，具体的，测量信号V为通过下面公式计算：
V＝(V1-V2)/2
本实用新型一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器能够放置在距离激光等离子体较近的区域测量电磁辐射，具有坚固的外壳、独特的锥形头设计。其中内置贴片天线的形状、同轴线缆的长度、金属壳的长度、金属壳的材质等均可以根据实际情况进行调整。
当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，其特征在于，包括保护罩(1)，两个贴片天线，金属屏蔽壳(3)以及两根同轴线缆；
两个所述贴片天线背面紧贴，两个贴片天线的接线方式相反，且贴片天线的端部嵌入金属屏蔽壳(3)任意一端的开口中；
所述保护罩(1)活动嵌套在所述贴片天线外，罩住两个所述贴片天线；
两根所述同轴线缆分别与两个贴片天线连接，用于将贴片天线测得的电磁信号引出。
2.如权利要求1所述的一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，其特征在于，还包括固定套(4)和两个SMA接头；
所述固定套(4)嵌套固定在与保护罩(1)相对的金属屏蔽壳(3)另一端；
所述同轴线缆依次从金属屏蔽壳(3)和固定套(4)穿过，再分别与两个SMA接头相连接，SMA接头再通过信号线(7)与外部的示波器(8)连接。
3.如权利要求2所述的一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，其特征在于，所述固定套(4)材料为Teflon、塑料或聚乙烯。
4.如权利要求2所述的一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，其特征在于，所述同轴线缆为射频同轴线缆。
5.如权利要求1所述的一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，其特征在于，所述保护罩(1)为锥形中空结构，且金属屏蔽壳(3)嵌有贴片天线的一端为与保护罩(1)匹配的锥形结构。
6.如权利要求1所述的一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，其特征在于，所述两个贴片天线为磁场天线，且均为矩形平面结构。
7.如权利要求1所述的一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，其特征在于，所述金属屏蔽壳(3)为中空杆状结构。
8.如权利要求1所述的一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，其特征在于，所述金属屏蔽壳(3)材质为铜。
9.如权利要求1所述的一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，其特征在于，所述金属屏蔽壳(3)材质为不锈钢。
10.如权利要求1所述的一种测量激光等离子体强电磁场的电磁探测器，其特征在于，所述保护罩(1)材料为Teflon。
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