一种紧凑型激光吞食器制造技术

本实用新型专利技术属于聚变领域，具体涉及一种紧凑型激光吞食器包括设于固定底板上的吞食腔外层和吞食腔内层，吞食腔内层底部为薄片安装底板，吞食腔内层和安装底板围成的空间为激光吞食腔，薄片安装底板固定安装在固定底板中心；还包括下端固定设于薄片安装底板上、位于激光吞食腔的“之”字形薄片阵列；所述的吞食腔内层上端开口，作为激光入射内口，所述的吞食腔外层上端开口，作为激光入射外口；所述的吞食腔内层和吞食腔外层之间的空间为杂散激光吞食腔。激光吞食器的外面增加两杂散激光吞食层，以及调节激光入射外口的尺寸可以有效降低由于进入到聚变装置真空室的杂散激光量。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型激光吞食器
本技术属于聚变领域，具体涉及一种激光散射系统中的激光吞食器。
技术介绍
聚变装置上测量电子温度和密度的Thomson激光散射系统是弱散射光信号测量，散射信号一般是入射激光能量的1e-13倍，如果杂散激光水平过高，会严重干扰散射光信号的测量。激光吞食器是激光散射系统中吸收剩余激光能量必须的部件，也是降低整个系统杂散激光的核心部件。激光吞食器一般安装在聚变装置的外部，如英国聚变实验装置(MAST，JET)，德国聚变实验装置(ASDEX-U)，东方超环(EAST)和中国环流器2号A装置(HL-2A)等聚变装置上的激光散射系统的激光吞食器都安装在外部，这样有足够的空间安装合适的消光措施；但有些装置，如ITER装置上的边缘激光散射系统，以及正在建设中的HL-2M装置上的芯部激光散射系统和偏滤器室激光散射系统的激光吞食器只能安装在装置内部表面。为了避免激光吞食器损坏，要求其高度不能超出第一壁的高度，一般安装在聚变装置外面的激光吞食器都不能满足需要，所以需要设计出紧凑型的激光吞食器。现有技术中，E.Yatsuka为ITER装置上的边缘激光散射系统设计了一个紧凑型的激光吞食器，嵌装在ITER装置的强场侧的第一壁内部，可以有效吸收激光能量。经过光学模拟发现，该激光吞食器虽然能有效吸收激光能量，但从每一片金属反射面散射出的杂散激光很强，如果等离子体与激光相互作用产生的散射光信号的接收窗口距离激光吞食器比较近，杂散激光会直接进入安装在玻璃窗口外面的电子散射光接收透镜，干扰散射光信号测量，所以该激光吞食器不满足HL-2M主等离子体室的激光散射系统，尤其是x-point附近的激光散射系统的需要。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种紧凑型激光吞食器，能有效降低杂散激光。本技术的技术方案如下：一种紧凑型激光吞食器，包括设于固定底板上的吞食腔外层和吞食腔内层，吞食腔内层底部为薄片安装底板，吞食腔内层和安装底板围成的空间为激光吞食腔，薄片安装底板固定安装在固定底板中心；还包括下端固定设于薄片安装底板上、位于激光吞食腔的“之”字形薄片阵列；所述的吞食腔内层上端开口，作为激光入射内口，所述的吞食腔外层上端开口，作为激光入射外口；所述的吞食腔内层和吞食腔外层之间的空间为杂散激光吞食腔。所述的“之”字形薄片阵列，其由若干个“之”字形薄片间隔平行安装组成，每个“之”字形薄片下端固定在安装底板上。所述的“之”字形薄片顶部加工进行倾斜加工，形成刀片结构。所述的刀片结构的刀面方向与激光入射方向平行，刀刃方向与激光入射方向垂直。所述的“之”字形薄片的厚度小于薄片之间的间隔距离。所述的激光入射内口的直径是激光光斑的1.5到2.2倍。所述的激光入射外口的直径大于激光入射内口的直径。所述的“之”字形薄片采用弯折结构，每个弯折角度均大于100度，且从下往上角度依次增加。所述的弯折结构的第二段的长度大于第一段以及第三段。所述的激光入射内口处为圆筒结构，圆筒的筒壁截面为直角三角形，尖端朝上，直角边位于筒壁内侧，直角三角形底边位于下部。本技术的效果如下：通过激光吞食器的外面增加两杂散激光吞食层，以及调节激光入射外口的尺寸可以有效降低由于进入到聚变装置真空室的杂散激光量。“之”字形薄片按照一定间隔排列，每一张薄片弯折的次数可以由入射激光束的能量确定；薄片的顶端切割成刀片结构，激光束垂直于薄片阵列的刀口组成的表面入射进激光吞食器，然后在薄片之间来回反射吸收掉激光束的能量。刀片阵列的外面按照一定间距罩上两层圆形、腔体内表面漆黑的杂散激光吞食层，外层可以使用钨或者钼等金属材料，能有效防护刀口面被高能粒子或者固体杂质高速冲击造成刀口面和反射面损伤，导致激光束照射到刀口面时由于散射引起更多的杂散激光射向真空室。激光入射口设计成螺纹结构，可以防止散圆锥角较大的杂散激光进入到聚变装置的真空室。激光吞食器的杂散激光吞食层设计为球形结构，能够有效吸收从激光吞食器反射出去的杂散激光。外层的反射吸收罩使用钼或者钨，满足第一壁材料要求、且耐高能粒子轰击的材质，可以大大降低从非垂直方向射向激光吞食器的高能粒子和其他杂质对刀口面和反射层的破坏，有效降低由于刀口面损伤引起的杂散激光，并延长激光吞食器的使用寿命。附图说明图1为紧凑型激光吞食器示意图；图2为紧凑型激光吞食器剖面示意图；图3为“之”字形薄片示意图；图中：1.激光入射外口；2.激光入射内口；3.吞食腔内层；4.激光吞食腔；5.薄片安装底板；6.固定底板；7.吞食腔外层；8.杂散激光吞食腔；9.“之”字形薄片阵列；901.“之”字形薄片；902.刀片结构；9-1.第一段；9-2.第二段；9-3.第三段。具体实施方式下面通过附图及具体实施方式对本技术作进一步说明。如图1和2所示，紧凑型激光吞食器包括固定底板6上的吞食腔外层7和吞食腔内层3，吞食腔内层3底部为薄片安装底板5，吞食腔内层3和安装底板5围成的空间为激光吞食腔4，薄片安装底板5固定安装在固定底板6中心，还包括安装薄片安装底板5上、位于激光吞食腔4的“之”字形薄片阵列9。吞食腔内层3为上端开口的球形结构，开口处为激光入射内口2。吞食腔外层7上端也有开口，作为激光入射外口1，位置与激光入射内口2对应，均位于相应腔体的顶部。上述吞食腔内层3和吞食腔外层7包围的部分就是杂散激光吞食腔8。在激光吞食腔4内安装“之”字形薄片阵列9，其由若干个“之”字形薄片901间隔平行安装组成，每个“之”字形薄片901下端固定在安装底板5上，“之”字形薄片901顶部加工进行倾斜加工，形成刀片结构902。“之”字形薄片901角度如图3，刀片结构902的刀面方向与激光入射方向平行，刀刃方向与激光入射方向垂直。上方通过激光入射外口1和激光入射内口2射而来的激光束垂直于刀片刀刃表面，进入到激光吞食腔4，在“之”字形薄片901之间来回反射吸收掉激光束的能量。“之”字形薄片901的厚度小于薄片之间的间隔距离。在薄片不被激光损伤的情况下，薄片越薄，间隔越小，消光效果越好。优选“之”字形薄片901的厚度为0.5mm，薄片之间的间隔是1mm。选择激光入射内口2的直径是激光光斑的1.5到2.2倍，激光入射外口1的直径大于激光入射内口2的直径。由于HL-2M装置上激光光斑在激光入射口的直径约为31mm，因此在本实施例中优选激光吞食器的激光入射内口2设计为直径62mm，激光入射外口1的直径为80mm，使得激光束能量都能进入到激光吞食腔4，同时由于管道等产生的衍射光也能进入激光吞食腔4。优选使用的“之”字形薄片901的数量为42个。“之”字形薄片901采用三个以上弯折结构，每个弯折角度均大于100度，且从下往上角度依次增加，这样能有效吸收激光能量。根据安装空间限制，从下往上第二段9-2的长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧凑型激光吞食器，其特征在于：包括设于固定底板(6)上的吞食腔外层(7)和吞食腔内层(3)，吞食腔内层(3)下方设有薄片安装底板(5)，吞食腔内层(3)和安装底板(5)围成的空间为激光吞食腔(4)，薄片安装底板(5)固定设于固定底板(6)中心；还包括下端固定设于薄片安装底板(5)上、位于激光吞食腔(4)的“之”字形薄片阵列(9)；所述的吞食腔内层(3)上端开口，作为激光入射内口(2)，所述的吞食腔外层(7)上端开口，作为激光入射外口(1)；所述的吞食腔内层(3)和吞食腔外层(7)之间的空间为杂散激光吞食腔(8)。/n

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型激光吞食器，其特征在于：包括设于固定底板(6)上的吞食腔外层(7)和吞食腔内层(3)，吞食腔内层(3)下方设有薄片安装底板(5)，吞食腔内层(3)和安装底板(5)围成的空间为激光吞食腔(4)，薄片安装底板(5)固定设于固定底板(6)中心；还包括下端固定设于薄片安装底板(5)上、位于激光吞食腔(4)的“之”字形薄片阵列(9)；所述的吞食腔内层(3)上端开口，作为激光入射内口(2)，所述的吞食腔外层(7)上端开口，作为激光入射外口(1)；所述的吞食腔内层(3)和吞食腔外层(7)之间的空间为杂散激光吞食腔(8)。


2.如权利要求1所述的一种紧凑型激光吞食器，其特征在于：所述的“之”字形薄片阵列(9)，其由若干个“之”字形薄片(901)间隔平行安装组成，每个“之”字形薄片(901)下端固定在安装底板(5)上。


3.如权利要求2所述的一种紧凑型激光吞食器，其特征在于：所述的“之”字形薄片(901)顶部加工进行倾斜加工，形成刀片结构。


4.如权利要求3所述的一种紧凑型激光吞食器，其特征在于：所述的刀片结构的刀面方向与激光入射方向平行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春华，黄渊，冯震，王瑜琴，侯智培，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：新型
国别省市：四川;51