【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁约束核聚变负中性束系统中金属铯沉积的，具体涉及一种用于聚变装置中离线测量铯蒸发速率的系统及方法。
技术介绍
1、磁约束核聚变以其特有的原料丰富、能量巨大、固有的安全属性成为人类能源问题重要解决途径之一，受到国内外众多发达和发展中国家的重视。然而磁约束核聚变要想实现聚变点火条件，其条件十分苛刻，特别是其芯部离子温度需要超过10kev。为了实现磁约束核聚变芯部粒子温度超过10kev，负中性束加热组件以加热能力显著成为磁约束核聚变研究的重点之一。在负中性束加热组件的负离子源系统中，由于常规金属表面的电子逸出功较高，难以产生足够的负离子。而铯作为表面逸出功最低的金属，在负中性束高产额负离子束实验中得到了广泛应用。通过坩埚中铯的蒸发，铯进入离子源中，铯沉积在产生等离子体的电极表面，从而降低等离子体电极表面的金属逸出功，进而提高了负氢离子产额。同时，为了在等离子体电极处获得均匀的铯条件且避免过量铯的注入，精确测量铯的蒸发速率对负氢离子产额至关重要。然而在负中性束实验过程中对铯蒸发速率的测量存在测量系统复杂、操作难度大、高压打火风险等
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【技术保护点】
1.一种用于聚变装置中离线测量铯蒸发速率的系统，其特征在于：包括有真空腔室、铯坩埚组件、真空抽气机组、加热组件、膜厚仪、激光吸收光谱系统；所述的真空腔室包括与铯坩埚组件、膜厚仪、激光吸收光谱系统及真空抽气机组连接的接口；所述的铯坩埚组件利用金属密封法兰与真空腔室相连，包括存储液态铯的铯坩埚、传输管道、两个控制阀门以及铯喷嘴；所述的真空抽气机组与真空腔室侧边通过快接式法兰相连，包括一台分子泵和机械泵；所述的加热组件通过加热丝和热电偶与铯坩埚组件相连，包括铯坩埚和传输管道处的两组加热和温度监测装置；所述的膜厚仪的晶振片探头通过快接式转接头固定在真空腔室内部，晶振片探头对准...
【技术特征摘要】
1.一种用于聚变装置中离线测量铯蒸发速率的系统，其特征在于：包括有真空腔室、铯坩埚组件、真空抽气机组、加热组件、膜厚仪、激光吸收光谱系统；所述的真空腔室包括与铯坩埚组件、膜厚仪、激光吸收光谱系统及真空抽气机组连接的接口；所述的铯坩埚组件利用金属密封法兰与真空腔室相连，包括存储液态铯的铯坩埚、传输管道、两个控制阀门以及铯喷嘴；所述的真空抽气机组与真空腔室侧边通过快接式法兰相连，包括一台分子泵和机械泵；所述的加热组件通过加热丝和热电偶与铯坩埚组件相连，包括铯坩埚和传输管道处的两组加热和温度监测装置；所述的膜厚仪的晶振片探头通过快接式转接头固定在真空腔室内部，晶振片探头对准铯坩埚组件的铯喷嘴正下方，用于测量铯沉积厚度；所述的激光吸收光谱系统通过激光器与真空腔室侧壁的透明玻璃窗口相连，用于测量铯原子浓度。
2.根据权利要求1所述的一种用于聚变装置中离线测量铯蒸发速率的系统，其特征在于：所述的真空腔室为不锈钢材质，长730mm、宽320mm、高350mm；真空腔室顶部开设一个直径35mm的密封法兰，与铯坩埚组件相连；真空腔室侧壁开设两个直径16mm的玻璃观察窗，与激光吸收光谱系统相连；真空腔室侧壁开设一个直径35mm的密封法兰，与膜厚仪相连；真空腔室侧壁开设一个直径40mm的密封法兰，与真空抽气机组相连。
3.根据权利要求1所述的一种用于聚变装置中离线测量铯蒸发速率的系统，其特征在于：所述的铯坩埚组件包含一个长75mm、直径16mm的圆柱形不锈钢材质的铯坩埚，可装载10g液态金属铯；所述的铯坩埚组件包括一根长400mm、直径12.7mm的传输管道，一端呈60°的弯曲状插入铯坩埚中，另一端垂直于真空腔室顶部插入真空腔室内。
4.根据权利要求1所述的一种用于聚变装置中离线测量铯蒸发速率的系统，其特征在于：所述的真空抽气机组包含一台抽速300l/s的分子泵和一台抽速60l/s的机械泵，通过波纹管与真空腔室侧壁的抽气法兰相连，用于为真空腔室提供超高真空环境。
5.根据权利要求1所述的一种用于聚变装置中离线测量铯蒸发速率的系统，其特征在于：所述的加热组件包括加热和温度测试装置及加热电源。
6.根据权利要求1所述的一种用于聚变装置中离线测量铯蒸发速率的系统，其特征在于：所述的膜厚仪一端的晶振片...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，徐兴勤，梁立振，吴浩，张亮，刘伟，胡纯栋，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：发明
国别省市：
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