本发明专利技术提供一种参数可调的微波等离子体产生装置，该装置包括：磁控管、水负载、三销钉、多级磁场、密度调节组件、过渡段、共振腔、加速栅、环形器、激励腔及中和灯丝；其连接关系为：磁控管安装在激励腔上，激励腔与环形器的一端连接，环形器的另一端通过过渡段与共振腔连接，三销钉安装在过渡段上；环形器外安装水负载；多级磁场安装在共振腔外，共振腔的端面安装密度调节组件，在密度调节组件的外表面安装加速栅，中和灯丝安装在加速栅的外端面；密度调节组件包括前密度调节板和后密度调节板，密度调节板上设有多个密度调节孔，加速栅上设有两组直径不同的加速孔。本发明专利技术等离子体产生装置的电子密度和离子密度可调。
【技术实现步骤摘要】
—种参数可调的微波等离子体产生装置
本专利技术涉及一种参数可调的微波等离子体产生装置，属于空间应用设备
。
技术介绍
为了验证空间有效载荷在轨功能、性能指标的真实性和可靠性，需要在地面等离子体环境中进行空间有效载荷的实验验证、标定、测试与分析评估。在通常情况下，空间低地球轨道等离子体电子密度为109/m3?1012/m3，电子温度为1000K?5000K。现有的各种空间等尚子体环境模拟设备与空间低地球轨道的等尚子体环境参数(电子密度、电子温度等)具有一定的差别，从而影响了实验数据的准确性。如美国海军的Space PhysicsSimulat1n Chamber(SPSC)空间等离子体环境模拟实验设备配置的微波等离子体源,该等离子体源可提供1ltVm3?11Vm3范围等离子体密度的选择，电子温度可从5000K变化到20000K。意大利INAF-1FSI的地面等离子体环境模拟实验设备，该设备配置了考夫曼型等离子体源，等离子体密度为IX 11Vm3?3X 1012/m3，电子温度为2000K?4000K。 当前，还不存在离子体密度为109/m3?11Vm3(可调)，电子温度为1000K?10000K，静态条件下离子温度为1000K?5000K，加速条件下离子能量为5?30eV (可调)的等离子体产生装置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提出一种参数可调的微波等离子体产生装置。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。 一种参数可调的微波等离子体产生装置，该装置包括:磁控管、水负载、三销钉、多级磁场、密度调节组件、过渡段、共振腔、加速栅、环形器、激励腔及中和灯丝；其连接关系为:磁控管安装在激励腔上，激励腔与环形器的一端连接，环形器的另一端通过过渡段与共振腔连接，三销钉安装在过渡段上；环形器外安装水负载；多级磁场安装在共振腔外，共振腔的端面安装密度调节组件，在密度调节组件的外表面安装加速栅，中和灯丝安装在加速栅的外端面；其中 所述密度调节组件包括前密度调节板和后密度调节板，前、后密度调节板相同，并可绕同一转动轴相对转动；其中，密度调节板上设有多个密度调节孔，密度调节孔均匀设置于以转动轴为圆心的圆上； 所述加速栅上设有两组直径不同的加速孔，两组加速孔分别设置于以加速栅中心为圆心的两个同心圆上，且加速栅上所加载的电压可调。 有益效果 本专利技术通过转动前、后密度调节板，调节前、后密度调节板上密度调节孔的相对位置关系，从而使本专利技术等离子体产生装置的电子密度和离子密度可调，且调节范围为19/m3 ?1012/m3o 本专利技术通过调节加速栅的电压，对离子进行加速，使得加速条件下离子能量为5?30eV(可调)，稳定性达到±2% (2h)。 【附图说明】 图1为本专利技术可调谐微波等离子体产生装置的正视结构示意图。 图2为本专利技术可调谐微波等离子体产生装置的密度调节板示意图。 图3为本专利技术可调谐微波等离子体产生装置的密度调节板工作原理示意图。 图4为本专利技术可调谐微波等离子体产生装置的加速栅示意图。 其中，1-磁控管、2-水负载、3-三销钉、4-多级磁场、5-密度调节组件、6_共振腔、7-加速栅、8-环形器、9-激励腔、10-中和灯丝。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实例对本专利技术进行详细说明。 本专利技术一种参数可调的微波等离子体产生装置，如图1所示，该装置包括磁控管 1、水负载2、三销钉3、多级磁场4、密度调节板5、共振腔6、加速栅7、环形器8、激励腔9、中和灯丝10及过渡段；其连接关系为:磁控管I安装在激励腔9上，激励腔9与环形器8的一端连接，环形器8的另一端通过过渡段与共振腔6连接，三销钉3安装在过渡段上；环形器8外安装水负载2 ;共振腔6外安装多级磁场4，共振腔6的端面安装密度调节组件，在密度调节组件5的外表面安装加速栅7，中和灯丝10安装在加速栅7的外端面。 密度调节组件5包括前密度调节板和后密度调节板，前、后密度调节板相同，并可绕同一转动轴相对转动；其中，密度调节板上设有多个密度调节孔，多个密度调节孔均匀设置于以转动轴为圆心的圆上。 加速栅7上设有两组直径不同的加速孔，两组加速孔分别设置于以加速栅中心为圆心的两个同心圆上，且加速栅上所加载的电压可调。 本专利技术的工作原理是:环形器8用来阻止反射波进入磁控管1，水负载2用来吸收经过环形器8传输过来的反射波功率，三销钉3用来调节微波的匹配模式，微波在共振腔6中产生等离子体。密度调节组件5由前密度调节板和后密度调节板组成，通过调节前密度调节板和后密度调节板上密度调节孔的对准面积来调节共振腔6中产生的等离子体的密度，加速栅7用来加速离子达到要求的能量，通过调节加速栅7上所加载的电压，从而达到调节离子-能量的要求。 本专利技术可调微波等离子体产生装置的密度调节板如图2所示。为了让微波等离子体产生装置产生的电子/离子的密度可调，在微波等离子体产生装置共振腔的端面安装密度调节组件，密度调节板包括前密度调节板和后密度调节板。通过改变前密度调节孔和后密度调节孔的重合程度(完全重合时电子/离子的密度最大，部分重合时电子/离子的密度减少)来实现电子/离子的密度的调节(如图3所示)。 本专利技术可调微波等离子体产生装置的加速栅如图4所示。为了让微波等离子体产生装置产生的离子的能量可调，通过使微波等离子体产生装置共振腔的出口挡板与共振腔的其他部分电绝缘，并在加速栅上施加电压以加速离子，从而实现离子能量的调节。通过在加速栅上设置两组加速孔，可以提高等离子体产生装置产生的等离子体的均匀性。当微波等离子体产生装置运行于加速状态时，由于等离子体中的电子和离子电性相反，使得输出的等离子体偏离了电中性。为了保持等离子体的电中性，在加速栅的外端面安装了中和灯丝，通过加热中和灯丝产生电子来实现等离子体的电中性。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种参数可调的微波等离子体产生装置，其特征在于，该装置包括磁控管(1)、水负载(2)、三销钉(3)、多级磁场(4)、密度调节板(5)、共振腔(6)、加速栅(7)、环形器(8)、激励腔(9)、中和灯丝(10)及过渡段；其连接关系为：磁控管(1)安装在激励腔(9)上，激励腔(9)与环形器(8)的一端连接，环形器(8)的另一端通过过渡段与共振腔(6)连接，三销钉(3)安装在过渡段上；环形器(8)外安装水负载(2)；共振腔(6)外安装多级磁场(4)，共振腔(6)的端面安装密度调节组件，在密度调节组件(5)的外表面安装加速栅(7)，中和灯丝(10)安装在加速栅(7)的外端面；密度调节组件(5)包括前密度调节板和后密度调节板，前、后密度调节板相同，并可绕同一转动轴相对转动；其中，密度调节板上设有多个密度调节孔，多个密度调节孔均匀设置于以转动轴为圆心的圆上；加速栅(7)上设有两组直径不同的加速孔，两组加速孔分别设置于以加速栅中心为圆心的两个同心圆上，且加速栅上所加载的电压可调。
【技术特征摘要】
1.一种参数可调的微波等离子体产生装置，其特征在于，该装置包括磁控管(I)、水负载(2)、三销钉(3)、多级磁场(4)、密度调节板(5)、共振腔(6)、加速栅(7)、环形器⑶、激励腔(9)、中和灯丝(10)及过渡段；其连接关系为:磁控管(I)安装在激励腔(9)上，激励腔(9)与环形器(8)的一端连接，环形器(8)的另一端通过过渡段与共振腔(6)连接，三销钉(3)安装在过渡段上；环形器(8)外安装水负载(2);共振腔(6)外安装多级磁场(...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈焘，任兆杏，马勉军，王佐磊，霍红庆，高青松，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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