CN210840174U - 一种射频放电负氢离子源腔室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种射频放电负氢离子源腔室，包括石英管、扩散腔体主体及扩散腔体底盖，扩散腔体主体的侧壁的底端与扩散腔体底盖的侧壁的顶端固连，石英管固设在扩散腔体主体的顶端，石英管的顶端设置有密封顶板，密封顶板上设置有与石英管的内部相通的进气管道，进气管道通过进气阀控与气源相连接；石英管的外壁上缠绕有若干个上下排列且依次串联的放电线圈层，每个放电线圈层中包括若干匝由内至外依次缠绕且串联的放电线圈，扩散腔体底盖的正中对应石英管设置有引出栅网，扩散腔体两侧分别设置有第一永磁铁和第二永磁铁。本实用新型射频放电负氢离子源腔室提高了射频功率耦合效率、等离子体的密度和产生的负氢离子密度。
Description
技术领域
本实用新型涉及等离子体技术领域，特别是涉及一种射频放电负氢离子源腔室。
背景技术
射频放电负氢离子源主要用于磁约束聚变装置中的中性束加热系统，其是中性束加热系统的源头，负氢离子的品质直接影响着中性束加热系统的效率，负氢离子的密度以及均匀性至关重要。传统的射频放电负氢离子源腔室的放电源区和扩电源区受底部磁场的影响导致电子密度低、等离子体的产生效率低，且传统的射频放电负氢离子源腔室中线圈简单的缠绕在等离子体产生区的石英管的外侧，射频功率耦合效率低，如果增多线圈匝数就需要增加石英管的高度，而这会导致放电源区的体积增大，放电源区的沉积到等离子体的功率密度降低，导致产生的负氢离子密度低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种射频放电负氢离子源腔室，以解决上述现有技术存在的问题，提高射频功率耦合效率、等离子体的密度和产生的负氢离子密度。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
本实用新型提供了一种射频放电负氢离子源腔室，包括石英管、扩散腔体主体及扩散腔体底盖，所述扩散腔体主体的侧壁的底端与所述扩散腔体底盖的侧壁的顶端固连，所述石英管固设在所述扩散腔体主体的顶端，且所述石英管与所述扩散腔体主体的内部连通，所述石英管的顶端设置有密封顶板，所述密封顶板上设置有与所述石英管的内部相通的进气管道，所述进气管道通过进气阀控与气源相连接；所述石英管的外壁上缠绕有若干个上下排列且依次串联的放电线圈层，每个所述放电线圈层中包括若干匝由内至外依次缠绕且串联的放电线圈，所述扩散腔体底盖的正中对应所述石英管设置有引出栅网，所述扩散腔体底盖的水平方向上的一侧设置有若干个第一永磁铁，所述扩散腔体底盖的水平方向上的另一侧设置有若干个第二永磁铁，所述第一永磁铁与所述第二永磁铁之间产生横向的冷却磁场，所述第一永磁铁与所述第二永磁铁的水平高度相同，所述扩散腔体底盖的侧壁的顶端的高度高于所述第一永磁铁的顶端和所述第二永磁铁的顶端；所述扩散腔体主体及所述密封盖板的材料为高磁导率材料，所述扩散腔体底盖的材料为低磁导率材料。
优选地，所述扩散腔体主体的顶端还罩设有屏蔽罩，所述石英管、所述密封顶板及所述放电线圈层均位于所述屏蔽罩内，所述屏蔽罩的材料为高磁导率材料。
优选地，所述第一永磁铁靠近所述扩散腔体底盖的一端为S极，所述第二永磁铁靠近所述扩散腔体底盖的一端为N极。
优选地，所述放电线圈层为1-10个，一个所述放电线圈层中包括1-10匝所述放电线圈。
优选地，所述引出栅网与加速器电连接，所述放电线圈与射频电源电连接，所述引出删网的下方设置有真空系统。
优选地，若干个所述第一永磁铁间隔排列，若干个所述第二永磁铁间隔排列，所述第一永磁铁和所述第二永磁铁均为5个。
优选地，所述扩散腔体主体与所述扩散腔体底盖密封连接，所述石英管与所述扩散腔体主体密封连接，所述密封顶板与所述石英管密封连接。
优选地，相邻的两个所述放电线圈层之间具有间隔。
本实用新型射频放电负氢离子源腔室相对于现有技术取得了以下技术效果：
本实用新型射频放电负氢离子源腔室提高了射频功率耦合效率、等离子体的密度和产生的负氢离子密度。本实用新型射频放电负氢离子源腔室通过设置三维立体线圈，不仅能够增加放电线圈的匝数，还能够降低石英管的高度，使放电源区的体积减小，从而大幅提高了射频功率耦合效率，通过将扩散腔体底盖的材料采用低磁导率材料，降低了底部的冷却磁场对放电源区产生影响，提高了等离子体的密度和负氢离子密度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型射频放电负氢离子源腔室的结构示意图；
图2为本实用新型射频放电负氢离子源腔室中放电线圈层的结构示意图；
其中：1-第一永磁铁，2-扩散腔体主体，3-屏蔽罩，4-放电线圈，5-石英管，6-密封顶板，7-进气管道，8-引出栅网，9-扩散腔体底盖，10-第二永磁铁。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种射频放电负氢离子源腔室，以解决上述现有技术存在的问题，提高射频功率耦合效率、等离子体的密度和产生的负氢离子密度。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1-2所示：本实施例射频放电负氢离子源腔室包括石英管5、扩散腔体主体2及扩散腔体底盖9，扩散腔体主体2的侧壁的底端与扩散腔体底盖9的侧壁的顶端密封连接，石英管5固设在扩散腔体主体2的顶端，石英管5与扩散腔体主体2密封连接，且石英管5与扩散腔体主体2的内部连通，石英管5的顶端设置有密封顶板6，密封顶板6与石英管5密封连接，密封顶板6上设置有与石英管5的内部相通的进气管道7，进气管道7通过进气阀控与气源相连接。扩散腔体底盖9的正中对应石英管5设置有引出栅网8，引出栅网8与加速器电连接，引出删网的下方设置有真空系统。
石英管5的外壁上缠绕有3个上下排列且依次串联的放电线圈层，相邻的两个放电线圈层之间具有间隔。每个放电线圈层中包括4匝由内至外依次缠绕且串联的放电线圈4，放电线圈4与射频电源电连接，通过设置三维立体线圈，不仅能够增加放电线圈4的匝数，还能够降低石英管5的高度，使放电源区的体积减小，从而大幅提高了射频功率耦合效率。
扩散腔体底盖9的右侧设置有5个间隔排列的第一永磁铁1，扩散腔体底盖9的左侧设置有5个间隔排列的第二永磁铁10，第一永磁铁1靠近扩散腔体底盖9的一端为S极，第二永磁铁10靠近扩散腔体底盖9的一端为N极。第一永磁铁1与第二永磁铁10之间产生横向的冷却磁场；第一永磁铁1与第二永磁铁10的水平高度相同，而扩散腔体底盖9的侧壁的顶端的比第一永磁铁1的顶端和第二永磁铁10的顶端高2mm，扩散腔体主体2的顶端还罩设有屏蔽罩3，石英管5、密封顶板6及放电线圈层均位于屏蔽罩3内。
在本实施例中，扩散腔体主体2、屏蔽罩3及密封盖板的材料为高磁导率材料(如生铁等)，扩散腔体底盖9采用低磁导率材料(如316型不锈钢等)制作而成，采用高磁导率材料制作的扩散腔体主体2、屏蔽罩3及密封盖板能够有效阻止第一永磁铁1和第二永磁铁10所产生的冷却磁场向放电源区和扩电源区扩散，从而提高了放电源区和扩电源区的电子密度和等离子体的产生效率；采用低磁导率材料制作扩散腔体能够使得第一永磁铁1和第二永磁铁10的磁场穿过扩散腔体底盖9在扩散腔体的底部形成横向的冷却磁场。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种射频放电负氢离子源腔室，其特征在于：包括石英管、扩散腔体主体及扩散腔体底盖，所述扩散腔体主体的侧壁的底端与所述扩散腔体底盖的侧壁的顶端固连，所述石英管固设在所述扩散腔体主体的顶端，且所述石英管与所述扩散腔体主体的内部连通，所述石英管的顶端设置有密封顶板，所述密封顶板上设置有与所述石英管的内部相通的进气管道，所述进气管道通过进气阀控与气源相连接；所述石英管的外壁上缠绕有若干个上下排列且依次串联的放电线圈层，每个所述放电线圈层中包括若干匝由内至外依次缠绕且串联的放电线圈，所述扩散腔体底盖的正中对应所述石英管设置有引出栅网，所述扩散腔体底盖的水平方向上的一侧设置有若干个第一永磁铁，所述扩散腔体底盖的水平方向上的另一侧设置有若干个第二永磁铁，所述第一永磁铁与所述第二永磁铁之间产生横向的冷却磁场，所述第一永磁铁与所述第二永磁铁的水平高度相同，所述扩散腔体底盖的侧壁的顶端的高度高于所述第一永磁铁的顶端和所述第二永磁铁的顶端；所述扩散腔体主体及所述密封顶板的材料为高磁导率材料，所述扩散腔体底盖的材料为低磁导率材料。
2.根据权利要求1所述的射频放电负氢离子源腔室，其特征在于：所述扩散腔体主体的顶端还罩设有屏蔽罩，所述石英管、所述密封顶板及所述放电线圈层均位于所述屏蔽罩内，所述屏蔽罩的材料为高磁导率材料。
3.根据权利要求1所述的射频放电负氢离子源腔室，其特征在于：所述第一永磁铁靠近所述扩散腔体底盖的一端为S极，所述第二永磁铁靠近所述扩散腔体底盖的一端为N极。
4.根据权利要求1所述的射频放电负氢离子源腔室，其特征在于：所述放电线圈层为1-10个，一个所述放电线圈层中包括1-10匝所述放电线圈。
5.根据权利要求1所述的射频放电负氢离子源腔室，其特征在于：所述引出栅网与加速器电连接，所述放电线圈与射频电源电连接，所述引出栅网的下方设置有真空系统。
6.根据权利要求1所述的射频放电负氢离子源腔室，其特征在于：若干个所述第一永磁铁间隔排列，若干个所述第二永磁铁间隔排列，所述第一永磁铁和所述第二永磁铁均为5个。
7.根据权利要求1所述的射频放电负氢离子源腔室，其特征在于：所述扩散腔体主体与所述扩散腔体底盖密封连接，所述石英管与所述扩散腔体主体密封连接，所述密封顶板与所述石英管密封连接。
8.根据权利要求1所述的射频放电负氢离子源腔室，其特征在于：相邻的两个所述放电线圈层之间具有间隔。
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| CN201921387352.1U CN210840174U (zh) | 2019-08-26 | 2019-08-26 | 一种射频放电负氢离子源腔室 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110418488A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-05 | 大连理工大学 | 一种射频放电负氢离子源腔室 |
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2019
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