本发明专利技术公开了一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置，包括气源、射频电源系统、进气管道、流量调节阀、放电管、螺旋波天线、永磁铁、环形永磁铁支架、真空放电腔室、真空泵。射频电源与阻抗匹配器相连；阻抗匹配器与天线连接；螺旋波天线穿过放电管；放电管穿过环形永磁铁支架支撑，前端连接进气口，尾端连接真空放电腔室；永磁铁用专门设计的环形永磁铁支架卡住，产生磁场位型可调节的轴向磁场。永磁体具有不需要电力和冷却系统，体积小，耗能低，不产热等优点，有效降低设备的体积和成本，有利于开发紧凑的螺旋波等离子体放电装置。本发明专利技术系统选取永磁铁产生磁场，可实现高密度的螺旋波等离子体的激发。等离子体的激发。等离子体的激发。
【技术实现步骤摘要】
一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置
[0001]本专利技术属于材料表面处理、热核聚变和空间电推进等领域，具体涉及一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置。
技术介绍
[0002]螺旋波是一种有界哨声波,可以在广泛、灵活的外部条件下获得高密度和低电子温度的等离子体。与电子回旋共振等离子体相比,螺旋波等离子体对磁场要求较小，在薄膜沉积、刻蚀、空间粒子加速与等离子体推进等领域有着良好而广泛的应用前景。
[0003]产生螺旋波等离子体需要磁场的参与，现有产生磁场的方法有铜线圈电磁铁、永磁体或者超导磁体技术来实现。目前大多数螺旋波装置都采用电磁铁铜线圈方案可通过电流调节来控制磁场，但发热严重，需要配置冷却系统，设计成本高。超导线圈方案不发热、体积小、重量轻，产生的磁场强度高，但需要低温设施，技术实现难度较大。永磁体方案不需要电力和冷却系统，体积小，耗能低，不产热等优点，采用永磁铁产生磁场有效降低设备的体积和成本，有利于开发紧凑的螺旋波等离子体放电装置。
[0004]永磁铁表面磁场较大，有非常强的磁力，在安装时必须考虑到如何将永磁铁牢固的固定在放电管周围产生磁场。目前针对永磁铁的安装，还没有具体发表的作品。本专利技术主要针对螺旋波等离子体放电装置，采用永磁铁，并设计了环形永磁铁支架，用于固定永磁铁。该结构有利于研究磁场位型对螺旋波等离子体源的等离子体参数的影响。
技术实现思路
[0005]为了解决螺旋波等离子体放电装置中产生电磁铁产生磁场的限制，本专利技术提供了一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置。本专利技术主要设计了一种用于永磁铁安装的环形永磁铁支架。通过特别的设计，将磁性很强的永磁铁牢固的固定，为螺旋波等离子体源装置提供磁场。该支撑支架可按照实验要求，通过增加或减少磁体条数而产生不同的磁场位型，便于研究不同磁场位型对等离子体参数的影响。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置，包括气源、射频电源、阻抗匹配器、进气管道、流量调节阀、放电管、螺旋波天线、永磁铁、环形永磁铁支架、真空放电腔室；
[0008]所述射频电源与阻抗匹配器相连；阻抗匹配器与螺旋波天线连接；螺旋波天线穿过放电管，进而穿过环形永磁铁支架；放电管穿过环形永磁铁支架，前端连接进气口，尾端连接真空放电腔室；永磁铁利用环形永磁铁支架卡住，产生轴向磁场；气源通过进气管道连接流量调节阀；流量调节阀门控制进气流量，放电工质经过进气管道进入放电管内，在螺旋波天线以及永磁铁产生的磁场作用下形成高密度的螺旋波等离子体。
[0009]进一步地，所述螺旋波等离子体放电装置依靠射频电源激发等离子体，射频电源的频率为13.56MHz。
[0010]进一步地，还包括真空泵，所述真空泵由前级机械泵、后级分子泵组成。
[0011]进一步地，气源通入的气体为空气或惰性气体。
[0012]进一步地，通过增加或减少永磁体条数而产生不同的磁场位型。
[0013]进一步地，所述环形永磁铁支架由4块316不锈钢组成，其中间通过螺纹杆连接组成；2块316不锈钢制成内径52mm，外径182mm，厚度15mm的不锈钢圆环，不锈钢圆环直径两端方向位置开有长30mm，宽15mm，深38mm的长方体凹槽，用于放置永磁铁；剩余没开凹槽位置沿径向开有深度15mm的第一M6螺纹孔，共8个；不锈钢圆环表面对称开有12.4mm的通孔，共4个；另外两块316不锈钢制成的不锈钢圆环的表面设有对称的4个M8螺纹孔；每个不锈钢圆环外圈有一个环形不锈钢部件，内径182mm，外径212mm，厚度14mm；环形不锈钢部件的表面有16个第二M6螺纹孔，其中8个用于压紧永磁铁，8个用于连接内部不锈钢圆环；中间两块不锈钢圆环之间的螺纹杆套上绝缘套，避免与螺旋波天线接通。
[0014]进一步地，永磁铁外围由不锈钢包围，起固定磁铁的作用，两块永磁铁上下叠放；一侧的永磁铁的磁极N朝外放置，另一侧的永磁铁的磁极S朝外放置。
[0015]进一步地，所述永磁铁使用钕铁硼材料。
[0016]有益效果：
[0017]本专利技术采用永磁体方案提供螺旋波放电中的磁场，该方案优点在于：该结构可按照实验要求，非常方便的通过增加或减少磁体条数而产生不同的磁场位型，有利于研究磁场位型对螺旋波等离子体源的等离子体参数的影响。且本文采用永磁铁提供磁场，不需要电力和冷却系统，体积小，耗能低，不产热等优点，采用永磁铁产生磁场有效降低设备的体积和成本，有利于开发紧凑的螺旋波等离子体放电装置。而永磁铁表面磁场较大，有非常强的磁力，本文着重设计了一种用于固定永磁铁的结构。
附图说明
[0018]图1为本专利技术一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置的结构示意图；
[0019]图2为本专利技术一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置的环形永磁铁支架结构示意图；
[0020]图1中：1
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射频电源，2
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阻抗匹配器，3
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气源，4
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流量调节阀，5
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放电管，6
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螺旋波天线，7
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环形永磁铁支架，8
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永磁铁，9
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真空放电腔室。
[0021]图2中：8
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永磁铁，10
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长方体凹槽，11
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第一M6螺纹孔，12
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通孔，13
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M8螺纹孔，14
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环形不锈钢部件，15
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第二M6螺纹孔，16
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螺纹杆，17
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不锈钢圆环。
具体实施方式：
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0023]如图1所示，本专利技术的一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置包括射频电源1，阻抗匹配器2，气源3，流量调节阀4，放电管5，螺旋波天线6，环形永磁铁支架7，永磁铁8，真空放电腔室9，真空泵。所述射频电源1与阻抗匹配器2相连；阻抗匹配器2与螺旋波天线6连接；螺旋波天线6穿过放电管5；放电管5穿过环形永磁铁支架7，前端连接进气口，尾端连
接真空放电腔室9；永磁铁8利用环形永磁铁支架7卡住，产生轴向磁场；气源3通过进气管道连接流量调节阀4；流量调节阀4控制进气流量，放电工质经过进气管道进入放电管5内，在螺旋波天线6以及永磁铁8产生的磁场作用下形成高密度的螺旋波等离子体。
[0024]频率为13.56MHz的射频电源1与阻抗匹配器2相连，调整阻抗匹配器，使反射功率为0，将射频功率耦合进等离子体中。
[0025]螺旋波天线6穿过放电管5，进而穿本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置，其特征在于，包括气源、射频电源、阻抗匹配器、进气管道、流量调节阀、放电管、螺旋波天线、永磁铁、环形永磁铁支架、真空放电腔室；所述射频电源与阻抗匹配器相连；阻抗匹配器与螺旋波天线连接；螺旋波天线穿过放电管，进而穿过环形永磁铁支架；放电管穿过环形永磁铁支架，前端连接进气口，尾端连接真空放电腔室；永磁铁利用环形永磁铁支架卡住，产生轴向磁场；气源通过进气管道连接流量调节阀；流量调节阀门控制进气流量，放电工质经过进气管道进入放电管内，在螺旋波天线以及永磁铁产生的磁场作用下形成高密度的螺旋波等离子体。2.根据权利要求1所述的一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置，其特征在于：所述螺旋波等离子体放电装置依靠射频电源激发等离子体，射频电源的频率为13.56MHz。3.根据权利要求1所述的一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置，其特征在于：还包括真空泵，所述真空泵由前级机械泵、后级分子泵组成。4.根据权利要求1所述的一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置，其特征在于：气源通入的气体为空气或惰性气体。5.根据权利要求1所述的一种基于永磁铁的螺旋波等离子体放电装置，其特征在于：通过增加或减少永磁体条数而产生不同的磁场位型...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，夏英，周华，周海山，罗广南，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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