一种等离子体生成设备制造技术

技术编号:18975501 阅读:4 留言:0更新日期:2018-09-19 04:49
本发明专利技术公开一种等离子体生成设备,包括阳极金属网、电子发射装置、密度梯度调节金属网、磁场生成装置和第一电源。电子发射装置向阳极金属网的方向发射电子,磁场生成装置在两个金属网的轴向施加磁场以约束等离子体。通过调节第一电源的电压值调整等离子体电位;通过密度梯度调节金属网将通过其的等离子体分为两部分,这两部分的等离子体有不一样的电子密度,因此通过密度梯度调节金属网可以调整等离子体的电子密度的径向分布。从而实现了电位均匀分布、电子密度梯度可控的等离子体的生成,进而可以在实验室条件下研究电子密度梯度激发的等离子体的不稳定性和波动。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体生成设备
本专利技术涉及等离子体
,更具体地说,涉及一种等离子体生成设备。
技术介绍
电子密度梯度也称电子压力梯度,是等离子体不稳定性的一种重要自由能来源。在日地空间中,如太阳风、电离层和磁层中,电子密度梯度激发的等离子体不稳定性和波动,对空间科学和卫星安全领域的研究具有重要意义。对此问题的传统的研究方法是通过发射探测卫星与探空火箭来获得日地空间中的物理参数,受限空间仪器的分辨率及卫星运动的周期性,对许多密度梯度激发的现象难以进行研究。因此,现在亟需一种实现实验室条件下对等离子体的电子密度梯度进行控制的设备。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提出一种等离子体生成设备,欲实现电位均匀分布、电子密度梯度可控的等离子体的生成,从而使实验室研究电子密度梯度激发的等离子体的不稳定性和波动的目的。为了实现上述目的,现提出的方案如下:一种等离子体生成设备,包括:阳极金属网1;与所述阳极金属网1的一面相对设置的电子发射装置2;与所述阳极金属网1的另一面相对设置的密度梯度调节金属网3所述密度梯度调节金属网3包括一个圆形通孔31,所述密度梯度调节网3接地;正极与所述阳极金属网1连接的第一电源U1,所述第一电源U1的负极接地;以及在所述阳极金属网1以及所述密度梯度调节金属网3的轴向施加磁场的磁场生成装置4。可选的,所述电子发射装置2,包括:与所述阳极金属网1的一面相对设置的氧化物阴极板21;对所述阳极氧化物阴极板21加热的加热装置22;以及负极与所述氧化物阴极板21连接、正极与所述阳极金属网1连接的第二电源U2。可选的,所述加热装置22具体包括:第三电源U3;以及与所述第三电源U3连接的电热丝R。可选的,所述氧化物阴极板21具体为:通过在镍板上喷涂氧化物制成的热电子源。可选的,等离子体生成设备还包括:外壳5;所述阳极金属网1、所述电子发射装置2、所述密度梯度调节金属网3均设置在所述外壳5内。可选的,所述阳极金属网1和所述密度梯度调节金属网3均通过可伐合金棒34固定在所述外壳5内。可选的,所述可伐合金棒34与所述阳极金属网1的边框11通过螺纹连接。可选的,所述可伐合金棒34与所述密度梯度调节金属网3的边框32通过螺纹连接。可选的,所述阳极金属网1的形状为圆。可选的,所述密度梯度调节金属网3的形状为圆环。与现有技术相比,本专利技术的技术方案具有以下优点:上述技术方案提供的一种等离子体生成设备,包括:阳极金属网1、电子发射装置2、密度梯度调节金属网3、磁场生成装置4和第一电源U1。电子发射装置2向阳极金属网1以及密度梯度调节金属网3的方向发射电子,磁场生成装置4在两个金属网的轴向施加磁场以约束等离子体。通过调节第一电源U1的电压值,可以调整等离子体电位;由于金属网会吸收掉一部分例子并过滤掉一部分电子,因此通过密度梯度调节金属网3将通过其的等离子体分为密度梯度调节金属网3的圆形通孔31部分和密度梯度调节金属网3的主体形状部分,这两部分的等离子体有不一样的电子密度,因此通过密度梯度调节金属网3可以调整等离子体的电子密度的径向分布。从而实现了电位均匀分布、电子密度梯度可控的等离子体的生成,从而可以在实验室条件下研究电子密度梯度激发的等离子体的不稳定性和波动。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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专利技术的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种等离子体生成设备的结构示意图;图2为本专利技术实施例提供的一种阳极金属网的结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的一种密度梯度调节金属网的结构示意图;图4为本专利技术实施例提供的一种电子发射器的结构示意图;图5为本专利技术实施例提供的一种加热装置的结构示意图;图6为本专利技术实施例提供的金属网的具体安装位置的结构示意图;图7为本专利技术实施例提供的实验条件下不同等离子体电流下的径向电子密度分布图;图8为本专利技术实施例提供的实验条件下不同磁场大小、阳极偏压下的等离子体电位分布图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术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专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。参见图1,为本实施例提供的一种等离子体生成设备,包括:阳极金属网1、电子发射装置2、密度梯度调节金属网3、磁场生成装置4和第一电源U1。阳极金属网1的材料可以为不锈钢。具体的阳极金属网1为圆形,如图2所示。电子发射装置2与阳极金属网1的左侧面相对设置,电子发射装置2向阳极金属网1方向发射电子。密度梯度调节金属网3与阳极金属网1的右侧面相对设置。密度梯度调节金属网3包括一个圆形通孔31,密度梯度调节网3接地。具体的,密度梯度调节金属网3为圆环形,如图3所示。圆环形的金属网会影响通过其对应的环形区域33的等离子体,该环形区域33的金属网会吸收掉一部分离子并过滤掉一部分电子,这样等离子体通过密度梯度调节金属网3后就分成了环状部分和中心空洞部分两部分,它们有不一样的电子密度。因此通过设置密度梯度调节金属网3的结构可以调整等离子体的电子密度的径向分布,从而实现了电子密度梯度的可控、可调。密度梯度调节金属网3的材料也可以是不锈钢。第一电源U1的正极与阳极金属网1连接;第一电源U1的负极接地。第一电源U1的电压值一般在0~50V之间,用于控制等离子体电位。第一电源U1采用稳压稳流电源。通过阳极金属网1的等离子体电位会与该金属网的电势,也就是U1相近,由此实现了对等离子体电位的控制。磁场生成装置4在阳极金属网1以及密度梯度调节金属网3轴向施加一个磁场,以约束等离子体。参见图4,示出了电子发射器2的具体结构,包括氧化物阴极板21、加热装置22和第二电源U2。氧化物阴极板21与阳极金属网1的左侧面相对设置。加热装置22设置在氧化物阴极板21的左侧,用于对阳极氧化物阴极板21加热。第二电源U2的负极与氧化物阴极板21连接、第二电源U2的正极与阳极金属网1连接的。由于两个电源共地时,不同电源之间的输出端可能会通过地相连而造成短接,故第一电源U1与第二电源U2的地隔离,因此,设置第二电源U2的负极与地隔离。氧化物阴极板21具体可以为通过在镍板上喷涂氧化物制成的热电子源。加热装置22对氧化物阳极板21加热,用于控制氧化物阴极板21的温度,维持氧化物阴极板21在发射电子的工作温度。第二电源U2的电压值一般在20~30V之间。参见图5,示出了加热装置22的具体结构,包括第三电源U3以及与第三电源U3连接的电热丝R。通过调节第三电源U3的电压值,可以控制电热丝R的温度,进而可以控制氧化物阴极板21的温度。参见图6,示出了等离子体生成设备可以包括的外壳5。阳极金属网1、电子发射装置2、密度梯度调节金属网3均设置在外壳5内。阳极金属网1和密度梯度调节金属网3均通过可伐合金棒34固定在外壳5内。支撑阳极金属网1以及密度梯度调节金属网3的可伐合金棒34均为三个互成120°的可伐合金棒34。外壳5上预先设计法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体生成设备,其特征在于,包括:阳极金属网(1);与所述阳极金属网(1)的一面相对设置的电子发射装置(2);与所述阳极金属网(1)的另一面相对设置的密度梯度调节金属网(3)所述密度梯度调节金属网(3)包括一个圆形通孔(31),所述密度梯度调节网(3)接地;正极与所述阳极金属网(1)连接的第一电源(U1),所述第一电源(U1)的负极接地;以及在所述阳极金属网(1)以及所述密度梯度调节金属网(3)的轴向施加磁场的磁场生成装置(4)。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体生成设备,其特征在于,包括:阳极金属网(1);与所述阳极金属网(1)的一面相对设置的电子发射装置(2);与所述阳极金属网(1)的另一面相对设置的密度梯度调节金属网(3)所述密度梯度调节金属网(3)包括一个圆形通孔(31),所述密度梯度调节网(3)接地;正极与所述阳极金属网(1)连接的第一电源(U1),所述第一电源(U1)的负极接地;以及在所述阳极金属网(1)以及所述密度梯度调节金属网(3)的轴向施加磁场的磁场生成装置(4)。2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述电子发射装置(2),包括:与所述阳极金属网(1)的一面相对设置的氧化物阴极板(21);对所述阳极氧化物阴极板(21)加热的加热装置(22);以及负极与所述氧化物阴极板(21)连接、正极与所述阳极金属网(1)连接的第二电源(U2)。3.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,所述加热装置(22)具体包括:第三电源(U3);以及与所述第三电源(U3)连接...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘宇雷久侯凌艺铭李敏迟袁靖程
申请(专利权)人:中国科学技术大学
类型:发明
国别省市:安徽,34

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