磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置制造方法
【專利摘要】磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，涉及一種磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術沒有在不同磁化等離子體特征情況下，微波與等離子體相互作用裝置的問題。本發(fā)明包括微波產生器、鐵氧體隔離器、衰減器、定向耦合器、波導管、絕緣微波窗、真空腔、多個螺線管、膈膜、等離子體源、兩個朗繆爾探針、截止管、匹配微波負載、環(huán)形天線、磁探針、靜電探針，多柵探針和等離子體觀察儀；等離子體源為火花等離子體源，產生的火花電壓用于控制等離子體密度；衰減器用于調節(jié)微波功率。本發(fā)明用于研究不同磁化等離子體特性條件下微波盒等離子體的相互作用。
【專利說明】磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置。
【背景技術】
[0002]1879年,Sir William Crookes把等離子體劃為物質第四態(tài)。按這個觀點，當對某一物質從低溫開始加熱時，從固態(tài)逐漸融化變成液態(tài)，進而蒸發(fā)成氣態(tài)。最后，如果進一步繼續(xù)加熱，溫度升高，單個原子將分裂成許多電子和帶正電的離子，形成了物質的第四態(tài)，即等離子體。等離子體這個術語是1982年由Irving Langmuir提出的，含義是離子和電子群的近似電中性的集合體。它可以，也不一定必須包含本底中性氣體，它能對電場和磁場作出響應。等離子體區(qū)別于普通氣體和普通電離氣體的主要特征就是:這個集體中的粒子通過電磁場，即借助于長程力出現(xiàn)新型的相互作用。事實上，這個集體與由這些粒子產生而又和這些粒子相互作用的電磁場(人們稱之為自洽場)一起形成了一個整體。
[0003]而等離子體的應用中，通常通過磁場來束縛并影響等離子體，因此磁化等離子體對于微波吸收及微波對粒子作用的研究十分重要。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有技術沒有在不同磁化等離子體特征情況下，微波與等離子體相互作用裝置的問題，提供了一種磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置。
[0005]本發(fā)明所述磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，它包括微波產生器、鐵氧體隔離器、衰減器、定向耦合器、波導管、絕緣微波窗、真空腔、多個螺線管、膈膜、等離子體源、兩個朗繆爾探針、截止管、匹配微波負載、環(huán)形天線、磁探針、靜電探針，多柵探針和等離子體觀察儀；
[0006]所述微波產生器、鐵氧體隔離器、衰減器和定向耦合器依次相接，經過一 90°角的轉彎后接于波導管，波導管的上端開有絕緣微波窗，波導管的末端置有匹配微波負載和環(huán)形天線，波導管的絕緣微波窗與末端之間通過兩個截止管分別與兩個真空腔的首端連通，所述兩個真空腔通軸、且與所述波導管相互垂直；
[0007]螺線管環(huán)繞排列于真空腔的外側，一個真空腔內部設置有膈膜，該真空腔的末端設置有等離子體源，且該真空腔的側壁上設置有朗繆爾探針安裝孔；另一個真空腔內部設置有等離子體觀察儀，該真空腔末端設置有環(huán)形天線，該真空腔上設有朗繆爾探針安裝孔、磁探針安裝孔、靜電探針安裝孔和多柵探針安裝孔。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明所述的磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，能夠構建磁場與電場相互垂直的環(huán)境，等離子體密度可以通過等離子體源的火花電壓來控制，微波功率通過衰減器來調節(jié)，而且采用圓形及矩形波導管可以分別產生Hll模式和HlO模式的微波。本發(fā)明所述裝置能夠研究不同磁化等離子體特性條件下，微波與等離子體的相互作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明所述磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]【具體實施方式】一:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，它包括微波產生器1、鐵氧體隔離器2、衰減器3、定向耦合器4、波導管5、絕緣微波窗6、真空腔7、多個螺線管8、膈膜9、等離子體源10、兩個朗繆爾探針11、截止管12、匹配微波負載13、環(huán)形天線14、磁探針15、靜電探針16，多柵探針17和等離子體觀察儀18 ；
[0011]所述微波產生器1、鐵氧體隔離器2、衰減器3和定向耦合器4依次相接，經過一90°角的轉彎后接于波導管5，波導管5的上端開有絕緣微波窗6，波導管5的末端置有匹配微波負載13和環(huán)形天線14，波導管5的絕緣微波窗6與末端之間通過兩個截止管12分別與兩個真空腔7的首端連通，所述兩個真空腔7通軸、且與所述波導管5相互垂直；
[0012]螺線管8環(huán)繞排列于真空腔7的外側，一個真空腔7內部設置有膈膜9，該真空腔7的末端設置有等離子體源10，且該真空腔7的側壁上設置有朗繆爾探針11安裝孔；另一個真空腔7內部設置有等離子體觀察儀18，該真空腔7末端設置有環(huán)形天線14，該真空腔7上設有朗繆爾探針11安裝孔、磁探針15安裝孔、靜電探針16安裝孔和多柵探針17安裝孔。
[0013]【具體實施方式】二:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述波導管5的腔體截面為矩形。
[0014]【具體實施方式】三:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述螺線管8等間距環(huán)繞排列于真空腔7的外側。
[0015]【具體實施方式】四:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述絕緣微波窗6為三角形。
[0016]【具體實施方式】五:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述等離子體源10為火花等離子體源，產生的火花電壓用于控制等離子體密度。
[0017]【具體實施方式】六:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述衰減器用于調節(jié)微波功率。
[0018]【具體實施方式】七:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，朗繆爾探針11安裝孔、磁探針15安裝孔、靜電探針16安裝孔和多柵探針17安裝孔在真空腔7中的位置為:磁探針15安裝孔位于靠近截止管12—側，且位于真空腔7的上下腔體上；靜電探針16安裝孔位于磁探針15安裝孔的遠離截止管12 —側，且位于真空腔7的上下腔體上；多柵探針17安裝孔位于靜電探針16安裝孔的遠離截止管12 —側，且位于真空腔7的下端腔體上；朗繆爾探針11安裝孔位于多柵探針17安裝孔相同位置的真空腔7的上端腔體上。[0019]本發(fā)明所述微波和等離子體相互作用裝置的工作過程如下:首先通過螺線管8產生軸向的準穩(wěn)態(tài)磁場，由微波產生器I產生的微波通過波導管5傳輸，并最終到達匹配微波負載13處，從而形成互相垂直的磁場與電場。系統(tǒng)右側的火花等離子體源10產生的等離子體進入磁場，并通過截止管12穿過矩形的波導管5，從而形成磁化等離子體和微波的相互作用。
[0020]等離子體對于微波的吸收通過定向耦合器4來測量。等離子體密度和能量通過朗繆爾探針11、磁探針15、靜電探針16及多柵探針17來測量。等離子體觀察儀18用來顯示和記錄等離子體在柱面的分布特性。通過等離子體后的微波由環(huán)形天線14接收并由高敏感的接受器來記錄。
【權利要求】
1.磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，其特征在于，它包括微波產生器(I)、鐵氧體隔離器(2)、衰減器(3)、定向耦合器(4)、波導管(5)、絕緣微波窗(6)、真空腔(7)、多個螺線管(8)、膈膜(9)、等離子體源(10)、兩個朗繆爾探針(11)、截止管(12)、匹配微波負載(13)、環(huán)形天線(14)、磁探針(15)、靜電探針(16)，多柵探針(17)和等離子體觀察儀(18)； 所述微波產生器(I)、鐵氧體隔離器(2)、衰減器(3)和定向耦合器(4)依次相接，經過一 90°角的轉彎后接于波導管(5)，波導管(5)的上端開有絕緣微波窗(6)，波導管(5)的末端置有匹配微波負載(13)和環(huán)形天線(14)，波導管(5)的絕緣微波窗(6)與末端之間通過兩個截止管(12)分別與兩個真空腔(7)的首端連通，所述兩個真空腔(7)通軸、且與所述波導管(5)相互垂直； 螺線管(8)環(huán)繞排列于真空腔(7)的外側，一個真空腔(7)內部設置有膈膜(9)，該真空腔(7)的末端設置有等離子體源(10)，且該真空腔(7)的側壁上設置有朗繆爾探針(11)安裝孔；另一個真空腔(7)內部設置有等離子體觀察儀(18)，該真空腔(7)末端設置有環(huán)形天線(14)，該真空腔(7)上設有朗繆爾探針(11)安裝孔、磁探針(15)安裝孔、靜電探針(16)安裝孔和多柵探針(17)安裝孔。
2.根據權利要求1所述磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，其特征在于，所述波導管(5)的腔體截面為矩形。
3.根據權利要求1所述磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，其特征在于，所述螺線管(8)等間距環(huán)繞排列于真空腔(7)的外側。
4.根據權利要求1所述磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，其特征在于，所述絕緣微波窗(6)為三角形。
5.根據權利要求1所述磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，其特征在于，所述等離子體源(10)為火花等離子體源，產生的火花電壓用于控制等離子體密度。
6.根據權利要求1所述磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，其特征在于，所述衰減器用于調節(jié)微波功率。
7.根據權利要求1所述磁場與電場相互垂直條件下磁化等離子體中微波和等離子體相互作用裝置，其特征在于，朗繆爾探針(11)安裝孔、磁探針(15)安裝孔、靜電探針(16)安裝孔和多柵探針(17)安裝孔在真空腔(7)中的位置為:磁探針(15)安裝孔位于靠近截止管(12) —側，且位于真空腔(7)的上下腔體上；靜電探針(16)安裝孔位于磁探針(15)安裝孔的遠離截止管(12) —側，且位于真空腔(7)的上下腔體上；多柵探針(17)安裝孔位于靜電探針(16)安裝孔的遠離截止管(12) —側，且位于真空腔(7)的下端腔體上；朗繆爾探針(11)安裝孔位于多柵探針(17)安裝孔相同位置的真空腔(7)的上端腔體上。
【文檔編號】H05H1/00GK103974516SQ201410219214
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權日:2014年5月22日
【發(fā)明者】江濱浩, 韓雪 申請人:哈爾濱工業(yè)大學