用于面对等离子体部件的电子反射率测试平台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于面对等离子体部件的电子反射率测试平台，包括有带有通水管道的热沉，热沉的进水口与出水口分别设置有入口温度传感器和出口温度传感器，热沉被固定安装在绝热材料制成的隔热板上，热沉上方固定安装待测试材料制成的测试件，测试件在不同位置设有测试件温度传感器，测试件温度传感器通过固定座固定在隔热板上，测试平台放置在真空室中，真空室安装有电子枪提供电子对测试件的电子枪扫描区域进行扫描轰击。本实用新型专利技术可以有效的计算出测试件材料的电子反射率，同时得到材料在固定的冷却能力下，不同的电子扫描功率密度对应的材料表面温度，所得结果对深入研究材料溅射问题具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
用于面对等离子体部件的电子反射率测试平台
本技术涉及
，尤其涉及一种用于面对等离子体部件的电子反射率测试平台。
技术介绍
EAST(ExperimentalAdvancedSuperconductingTokamak)托卡马克装置中，面对等离子体部件材料的热量绝大部分是由电子轰击造成，随之产生的热量以及轰击过程本身会造成面对等离子体部件材料的杂质溅射不但降低了反应粒子的浓度，而且冷却了等离子体，使反应速率降低甚至停止。面对EAST日益提高的运行功率及要求，深入测试面对等离子体部件材料的各项性能非常有必要，由于面对等离子体部件材料的热能主要来源于电子轰击，这就需要提出一种适用于EAST的材料电子反射率测试系统。
技术实现思路
本技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于面对等离子体部件的电子反射率测试平台。本技术是通过以下技术方案实现的：一种用于面对等离子体部件的电子反射率测试平台，包括有真空室，在真空室内设有带有通水管道的热沉，在所述的热沉的进水口与出水口分别设置有入口温度传感器和出口温度传感器，在热沉上方固定安装待测试材料制成的测试件，在所述测试件的不同位置处分别设有测试件温度传感器，在所述的真空室内安装有电子枪，所述的电子枪对测试件的电子扫描区域进行扫描轰击。所述的热沉固定安装在绝热材料制成的隔热板上。所述的测试件温度传感器通过固定座固定在隔热板上。电子反射率测试方法为，根据能量守恒定律可得：QL＝QA+QR，QL＝UI其中QL为电子枪加载功率，QA为吸收总能量，QR为反射总能量，U为电子枪加载电压，I为电子枪加载电流；则电子反射率q表示为：q＝QR/QL＝1-QA/QLQA＝Q1+Q2+Q3+Q4其中Q1为热交换中水流带走的能量，Q2为测试件热辐射损失的能量，Q3为热传导损失的能量，Q4测试件温度升高达到稳态所需的能量；试验中测试工况均取值为稳态状态，所以Q4＝0；由于使用了隔热板，热传导损失的能量忽略不计，所以取值Q3＝0；其中ε为测试件材料的热辐射系数，A为测试件的热辐射面积，斯特藩-玻尔兹曼常数C＝5.67×10-8W/m2·k4，T2为测试件表面温度，T1为真空室环境温度；Q1＝cmΔT＝c·ρvA1·(T4-T3)其中c为冷却水的比热，m为冷却水的质量，ΔT为冷却水的进出口温差，ρ为冷却水的密度，v为冷却水的流速，A1为冷却管道的截面积，T3为入水口水温，T4出水口水温；此时得出测试件的电子反射率为：由入水口温度传感器测量温度得到T3，出水口温度传感器测量温度得到T4，测试件温度传感器测量温度得到T2，真空室测量系统得到T1，电子枪的检测系统得到U、I，根据测量数据即可计算出测试件材料的电子反射率。本技术通过在待测材料背面安装设有通水管道的热沉，并在热沉下设置绝热材料以减小误差，随后在真空环境中模拟EAST的真实环境对材料表面进行电子轰击，通过在稳态时测量水中增加的能量，从而计算出电子反射率的数值。本技术的优点是：本技术通过对EAST面对等离子体部件材料的电子反射率的测试及计算，对面对等离子体部件材料的特性有了更加全面的认识，从而在EAST运行试验中可以更加全面的对材料溅射及材料温度等指标进行分析；同时在测试时可以得到材料在固定的冷却能力下，不同的电子扫描功率密度对应的材料温度，由于材料温度也与材料表面溅射及化学溅射有直接关系，所以这对更加深入的研究材料溅射问题具有重要的参考意义。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式如图1所示，一种适用于EAST面对等离子体部件材料的电子反射率测试平台，包括有带有通水管道的热沉3，所述热沉3的进水口与出水口分别设置有入水口温度传感器2和出水口温度传感器7，所述热沉3被固定安装在绝热材料制成的隔热板4上，所述热沉3上方固定安装待测试材料制成的测试件8，所述测试件8可通过不同的连接方式与热沉3保证良好接触，所述测试件8在不同位置设有测试件温度传感器5，所述测试件温度传感器5通过固定座6固定在隔热板4上，所述测试平台放置在真空室1中，所述真空室1安装有电子枪9提供电子对测试件8的电子枪扫描区域10进行扫描轰击。电子反射率计算过程：：根据能量守恒定律可得：QL＝QA+QR，QL＝UI其中QL为电子枪加载功率，QA为吸收总能量，QR为反射总能量，U为电子枪加载电压，I为电子枪加载电流；则电子反射率q＝QR/QL＝1-QA/QLQA＝Q1+Q2+Q3+Q4其中Q1为热交换中水流带走的能量，Q2为测试件热辐射损失的能量，Q3为热传导损失的能量，Q4测试件温度升高达到稳态所需的能量；试验中测试工况均取值为稳态状态，所以Q4＝0；由于在本平台中采用绝热材料制成的隔热板，热传导的能量忽略不计，所以取值Q3＝0；其中ε为测试件材料的热辐射系数，A为测试件的热辐射面积，斯特藩-玻尔兹曼常数C＝5.67×10-8W/m2·k4，T2为测试件表面温度，T1为真空室环境温度；Q1＝cmΔT＝c·ρvA1·(T4-T3)其中c为冷却水的比热，m为冷却水的质量，ΔT为冷却水的进出口温差，ρ为冷却水的密度，v为冷却水的流速，A1为冷却管道的截面积，T3为入水口水温，T4出水口水温。此时得出测试件的电子反射率为：根据本技术中平台的设计情况，由入水口温度传感器2测量温度得到T3，出水口温度传感器7测量温度得到T4，测试件温度传感器5测量温度得到T2，真空室1测量系统得到T1，电子枪9的检测系统得到U、I，根据测量数据即可计算出测试件材料的电子反射率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于面对等离子体部件的电子反射率测试平台，其特征在于：包括有真空室，在真空室内设有带有通水管道的热沉，在所述的热沉的进水口与出水口分别设置有入口温度传感器和出口温度传感器，在热沉上方固定安装待测试材料制成的测试件，在所述测试件的不同位置处分别设有测试件温度传感器，在所述的真空室内安装有电子枪，所述的电子枪对测试件的电子扫描区域进行扫描轰击。

【技术特征摘要】
1.一种用于面对等离子体部件的电子反射率测试平台，其特征在于：包括有真空室，在真空室内设有带有通水管道的热沉，在所述的热沉的进水口与出水口分别设置有入口温度传感器和出口温度传感器，在热沉上方固定安装待测试材料制成的测试件，在所述测试件的不同位置处分别设有测试件温度传感器，在所述的真空室内安装有电子...

【专利技术属性】
技术研发人员：訾鹏飞，曹磊，周自波，许铁军，李磊，韩乐，刘严伟，姚达毛，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：安徽,34