一種組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置，包括：陽(yáng)極板(1)、組合式空心陰極(4)、真空放電腔體(2)和套設(shè)于該真空放電腔體(2)外的亥姆霍茲線圈(3)；所述的組合式空心陰極(4)與陽(yáng)極板(1)相對(duì)、平行的設(shè)置于真空放電腔體(2)內(nèi)；該組合式空心陰極(4)包括若干凹槽形陰極(5)和陰極頂板(6)；所有凹槽形陰極(5)均排列于陰極頂板(6)的下方，并通過(guò)水平移動(dòng)凹槽形陰極(5)調(diào)節(jié)其生成的等離子體片(7)的位置。該裝置能夠同時(shí)產(chǎn)生多片的大面積、高密度等離子體片，除增加凹槽形陰極的數(shù)量外，不需增加額外設(shè)備，即可根據(jù)需要控制生成不同數(shù)量及位置的等離子體片組合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]等離子體是自然界物質(zhì)存在的“第四態(tài)”，利用等離子體的特性為人類(lèi)服務(wù)的技術(shù)稱(chēng)為等離子體技術(shù)。迄今為止，等離子體技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于焊接、切割、照明、冶金、磁流體發(fā)電、微電子加工、材料表面改性、超細(xì)超純材料的制備、廢棄物處理、飛行器隱身、等離子體天線等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域和高新【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]目前，利用電場(chǎng)電離氣體是人工生成等離子體的主要途徑，這種產(chǎn)生等離子體的方式被稱(chēng)為氣體放電。通常按照采用的電場(chǎng)種類(lèi)及施加的電場(chǎng)參數(shù)，氣體放電又分為電暈放電、輝光放電、介質(zhì)阻擋放電、微波放電和射頻放電等。
[0004]等離子體一般用電子密度、電子溫度等參數(shù)及其空間分布來(lái)描述。不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ入x子體的參數(shù)有不同的需求。目前，等離子體材料處理和微波與等離子體相互作用等應(yīng)用與研宄領(lǐng)域都要求產(chǎn)生大范圍、高密度的等離子體。因此，如何按照上述需求產(chǎn)生并控制等離子體參數(shù)及其空間分布是等離子體產(chǎn)生技術(shù)的重要研宄方向。
[0005]空心陰極放電屬于輝光放電的一種，傳統(tǒng)的空心陰極通常做成空心圓柱、一對(duì)平行板等深槽型結(jié)構(gòu)，放電陽(yáng)極放置在距離陰極開(kāi)口處非常近的位置。如圖1所示，電極包括具有圓柱型深槽結(jié)構(gòu)的空心陰極10和陽(yáng)極1。這種結(jié)構(gòu)在氣體放電過(guò)程中由于空心陰極效應(yīng)可獲得高密度高能量的等離子體，具體放電過(guò)程為:離子撞擊空心陰極10產(chǎn)生二次電子，這些二次電子被空心陰極10內(nèi)表面高壓鞘層加速后形成高能電子束，受空心陰極10深槽型結(jié)構(gòu)的限制，這些高能電子束被約束在空心陰極10內(nèi)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與中性原子不斷發(fā)生碰撞電離并損失能量，由于每次碰撞電離損耗能量有限，因此這些高能電子束可以發(fā)生多次碰撞電離從而形成高密度的等離子體片7。但是，這種傳統(tǒng)的空心陰極10放電結(jié)構(gòu)形成的高密度等離子體片7大部分被局限在了空心陰極10內(nèi)，不能在空心陰極10與陽(yáng)極1之間形成大范圍的等離子體區(qū)域。
[0006]研宄表明磁約束線形空心陰極的增強(qiáng)型輝光放電模式是一種產(chǎn)生大面積、高密度等離子體的有效手段，但是現(xiàn)有的磁約束線形空心陰極結(jié)構(gòu)單一，形成的等離子體片的厚度參數(shù)受限且無(wú)法同時(shí)產(chǎn)生多片等離子體片。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，為解決采用現(xiàn)有的磁約束線形空心陰極無(wú)法同時(shí)產(chǎn)生多片等離子體片的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置，包括:陽(yáng)極板、組合式空心陰極、真空放電腔體和套設(shè)于該真空放電腔體外的亥姆霍茲線圈，所述的真空放電腔體與亥姆霍茲線圈同軸設(shè)置；所述的組合式空心陰極與陽(yáng)極板相對(duì)、平行的設(shè)置于真空放電腔體內(nèi)；該組合式空心陰極包括若干凹槽形陰極和陰極頂板；所述的凹槽形陰極均平行排列于陰極頂板的下方，并通過(guò)水平移動(dòng)凹槽形陰極調(diào)節(jié)其生成的等離子體片的位置；使得每?jī)蓚€(gè)凹槽形陰極之間的距離可調(diào)，用于調(diào)節(jié)等離子體片之間的距離。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的組合式空心陰極還包括兩個(gè)陰極側(cè)板，所述的兩個(gè)陰極側(cè)板分別設(shè)置于陰極頂板兩端的下方，并在該陰極頂板之間平行滑動(dòng)，用于調(diào)節(jié)組合式空心陰極的開(kāi)口寬度。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的凹槽形陰極、陰極頂板和陰極側(cè)板的外壁上均套設(shè)有絕緣保護(hù)套，用于阻止凹槽形陰極、陰極頂板和陰極側(cè)板的外壁放電。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的真空放電腔體采用普通玻璃、有機(jī)玻璃或聚碳酸酯材料制成。
[0011]利用上述組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置生成多片等離子體片的原理為:在放電條件下，組合式空心陰極的每一個(gè)凹槽形陰極內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生大量高能量高密度的電子束，由于其對(duì)高能電子束的約束能力不如傳統(tǒng)的深槽型空心陰極，因此該凹槽形陰極內(nèi)的高能電子束更容易運(yùn)動(dòng)到組合式空心陰極外部；這些運(yùn)動(dòng)到組合式空心陰極外部的高能電子束在亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)約束下沿著磁力線向著陽(yáng)極板做螺旋運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與中性氣體原子發(fā)生多次碰撞電離形成大量低能的電子離子對(duì)，高能電子束越多形成的低能電子離子對(duì)越多，這些低能電子離子對(duì)同樣受磁力線的約束做螺旋運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)調(diào)節(jié)相鄰凹槽形陰極之間的距離，最終在陰陽(yáng)極間同時(shí)形成了大面積、高密度的多片等離子體片。
[0012]本發(fā)明的一種組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013]本發(fā)明的裝置與現(xiàn)有的磁約束線形空心陰極放電裝置相比，能夠同時(shí)產(chǎn)生多片的大面積、高密度等離子體片，除增加凹槽形陰極的數(shù)量外，不需增加額外設(shè)備，即可根據(jù)需要控制生成不同數(shù)量及位置的等離子體片組合，具有更強(qiáng)的工程適用性，同時(shí)節(jié)約了制造成本。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為傳統(tǒng)的深槽型空心陰極結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)生的等離子體片分布示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的一種組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的組合式空心陰極結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記
[0018]1、陽(yáng)極板2、真空放電腔體3、亥姆霍茲線圈
[0019]4、組合式空心陰極 5、凹槽形陰極6、陰極頂板
[0020]7、等離子體片8、陰極側(cè)板9、絕緣保護(hù)套
[0021]10、空心陰極

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的一種組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]如圖2所示，本發(fā)明的一種組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置，包括:陽(yáng)極板1、組合式空心陰極4，真空放電腔體2和套設(shè)于該真空放電腔體2外的亥姆霍茲線圈3，所述的真空放電腔體2與亥姆霍茲線圈3同軸設(shè)置；所述的組合式空心陰極4與陽(yáng)極板1相對(duì)、平行的設(shè)置于真空放電腔體2內(nèi)；如圖3所示，所述的組合式空心陰極包括若干凹槽形陰極5和陰極頂板6 ;所有凹槽形陰極5均排列于陰極頂板6的下方，并通過(guò)水平移動(dòng)凹槽形陰極5調(diào)節(jié)其生成的等離子體片7的位置。
[0024]基于上述結(jié)構(gòu)的裝置，如圖3所示，所述的組合式空心陰極還包括兩個(gè)陰極側(cè)板8，所述的兩個(gè)陰極側(cè)板8分別設(shè)置于陰極頂板6兩端的下方，并在該陰極頂板6之間平行滑動(dòng)，用于調(diào)節(jié)組合式空心陰極4的開(kāi)口寬度。所述的凹槽形陰極5、陰極側(cè)板8和陰極頂板6的外壁上均套設(shè)有絕緣保護(hù)套9，用于阻止凹槽形陰極5、陰極側(cè)板8和陰極頂板6的外壁放電。
[0025]另外，所述的真空放電腔體可采用普通玻璃、有機(jī)玻璃或聚碳酸酯材料制成。所述的亥姆霍茲線圈內(nèi)的磁場(chǎng)可通過(guò)接直流電源或由永久磁場(chǎng)產(chǎn)生。
[0026]最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置，包括:陽(yáng)極板(I)、真空放電腔體(2)和套設(shè)于該真空放電腔體(2)外的亥姆霍茲線圈(3)，所述的真空放電腔體(2)與亥姆霍茲線圈(3)同軸設(shè)置；其特征在于，還包括組合式空心陰極(4)，所述的組合式空心陰極(4)與陽(yáng)極板(I)相對(duì)、平行的設(shè)置于真空放電腔體(2)內(nèi)；該組合式空心陰極(4)包括若干凹槽形陰極(5)和陰極頂板￠);所有凹槽形陰極(5)均排列于陰極頂板￠)的下方，并通過(guò)水平移動(dòng)凹槽形陰極(5)調(diào)節(jié)其生成的等離子體片(7)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述的組合式空心陰極(4)還包括兩個(gè)陰極側(cè)板(8)，所述的兩個(gè)陰極側(cè)板(8)分別設(shè)置于陰極頂板(6)兩端的下方，并在該陰極頂板(6)之間平行滑動(dòng)，用于調(diào)節(jié)組合式空心陰極(4)的開(kāi)口寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述的凹槽形陰極(5)、陰極側(cè)板(8)和陰極頂板(6)的外壁上均套設(shè)有絕緣保護(hù)套(9)，用于阻止凹槽形陰極(5)、陰極側(cè)板(8)和陰極頂板(6)的外壁放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合式等離子體片的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述的真空放電腔體(2)采用普通玻璃、有機(jī)玻璃或聚碳酸酯材料制成。
【文檔編號(hào)】H05H1/24GK104507248SQ201410850782
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】孫海龍, 夏俊明, 霍文青, 徐躍民, 孫簡(jiǎn) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心