專利名稱:強(qiáng)磁場(chǎng)下電子束注入約束裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子束注入技木，特別涉及一種強(qiáng)磁場(chǎng)下電子束橫越磁場(chǎng)約束裝置，本實(shí)用新型尤其適用于受控核聚變工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在高能物理和可控聚變研究中，很多情形下都需要使電子束橫越磁力線運(yùn)動(dòng)，而在很強(qiáng)的磁場(chǎng)(一般指IT以上的磁場(chǎng))存在的情形下，電子束在沿磁場(chǎng)的方向沒(méi)有約束力，會(huì)沿磁力線大部分直接漂走，很難橫越磁力線注入。
解決這ー問(wèn)題傳統(tǒng)的方法有以下幾種，美國(guó)專利文獻(xiàn)Patent Number 5, 225，146 ；Date of Patent :1993年7月6日提出一種通過(guò)磁場(chǎng)梯度漂移的原理向聚變等離子體中注入電子束，但是該方法需要在電子注入ロ兩側(cè)外加磁體，該外加磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)改變了原 來(lái)的裝置本身的磁場(chǎng)，破壞了原來(lái)磁場(chǎng)的位形，大大降低了這種方法的實(shí)際效果。
專利文獻(xiàn)CN 1112710C提出了ー種利用電場(chǎng)漂移橫越的方法來(lái)注入電子束，但是在更強(qiáng)磁場(chǎng)的條件下，大部分的電子沿著磁力線直接漂走，只有少部分的電子能夠有效注入，這種方法雖然沒(méi)有破壞原來(lái)磁場(chǎng)的位形，但是電子注入效率對(duì)于更強(qiáng)磁場(chǎng)下的應(yīng)用來(lái)說(shuō)不是很高。
這就向本領(lǐng)域的研究人員提出了一個(gè)嶄新的課題，如何不影響本底磁場(chǎng)，而且效率比較高。本實(shí)用新型通過(guò)改進(jìn)電場(chǎng)位形，不需要很復(fù)雜的技術(shù)手段，就能很好的解決這ー問(wèn)題

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種強(qiáng)磁場(chǎng)下電子束注入約束裝置，該裝置解決了在強(qiáng)磁場(chǎng)下，電子不能夠橫越磁力線，而沿著磁力線漂走導(dǎo)致不能有效注入的問(wèn)題。
本實(shí)用新型提供的一種強(qiáng)磁場(chǎng)下電子束注入約束的裝置，其特征在于該裝置包括負(fù)極板，正極板，陰極，以及第一、第二阱極板；負(fù)極板與正極板相對(duì)并與磁場(chǎng)方向平行放置，用于在加正負(fù)電壓后形成漂移電場(chǎng)區(qū)；第一、第二阱極板板板沿磁場(chǎng)方向相對(duì)放置，用于在加相同的負(fù)偏壓后形成電勢(shì)阱區(qū)；陰極的發(fā)射面處于電勢(shì)阱中，且陰極不能處于比阱極板更低的電位下。
作為上述關(guān)于裝置的技術(shù)方案的改進(jìn)，陰極的發(fā)射面法向與負(fù)極板法向的夾角為50。 70°。
作為上述關(guān)于裝置的技術(shù)方案的進(jìn)ー步改進(jìn)，第一阱極板、負(fù)極板和第二阱極板依次連成一體，形成弧形或者彎曲形狀，陰極斜插在負(fù)極板中。第一阱極板、負(fù)極板和第二阱極板可以在ー維豎直方向移動(dòng)調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型具有下列突出的優(yōu)點(diǎn)和顯著的效果
本實(shí)用新型通過(guò)電勢(shì)阱的約束，使電子束在平行磁場(chǎng)的方向被有效地約束住，以電場(chǎng)漂移速度橫越磁場(chǎng)。[0012]本實(shí)用新型裝置當(dāng)陰極產(chǎn)生電子束后，電子束在平行于磁場(chǎng)的方向被很好的約束，并橫越磁力線，而不會(huì)沿著磁力線漂走，同時(shí)也不會(huì)影響原來(lái)的磁場(chǎng)位形，并且注入的效率非常高，エ藝的實(shí)現(xiàn)也簡(jiǎn)單易行。



為本實(shí)用新型的原理圖以及所述的強(qiáng)磁場(chǎng)下電子束注入約束裝置在可控核聚變研究中應(yīng)用的示意圖。
圖I是本實(shí)用新型方法的原理圖(X-Z平面)；
圖2是本實(shí)用新型方法的原理圖(X-Y平面)；
圖3是本實(shí)用新型裝置的三維立體圖；
圖4是本實(shí)用新型在可控核聚變裝置應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一歩詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
本實(shí)用新型是在與磁場(chǎng)正交的方向上，構(gòu)造了新的電場(chǎng)位形，這個(gè)電場(chǎng)在垂直于磁場(chǎng)方向的分量遠(yuǎn)大于(一般指10倍以上)平行于磁場(chǎng)方向的分量,垂直于磁場(chǎng)方向的電場(chǎng)分量稱為漂移電場(chǎng)，平行于磁場(chǎng)方向的電場(chǎng)分量稱為電勢(shì)阱，在電勢(shì)阱的約束下，陰極發(fā)射的電子束在電勢(shì)阱中沿磁場(chǎng)方向受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的電場(chǎng)カ分量的作用而做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，電子束能夠在強(qiáng)磁場(chǎng)下很好的被約束住，不至于沿磁力線漂離漂移電場(chǎng)區(qū)，然后電子束通過(guò)電場(chǎng)漂移橫越磁場(chǎng)并注入。簡(jiǎn)單的說(shuō)，本實(shí)用新型就是電子束在構(gòu)造的電勢(shì)阱中以電場(chǎng)漂移橫越磁場(chǎng)。
如圖I所示，負(fù)極板I與正極板2相對(duì)并與磁場(chǎng)方向平行放置，分別加正負(fù)電壓后，形成漂移電場(chǎng)區(qū)，第一阱極板3與第二阱極板4沿磁場(chǎng)方向相對(duì)放置，加相同的負(fù)偏壓后，形成電勢(shì)阱區(qū)，電子從陰極發(fā)射出來(lái)后，在電勢(shì)阱中沿磁場(chǎng)方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)電場(chǎng)漂移橫越磁場(chǎng)，大致軌跡如圖2所示。
如圖3、圖4所示，裝置置于聚變裝置真空環(huán)境中，依據(jù)本實(shí)用新型方法只要在沿磁場(chǎng)的方向提供一個(gè)電場(chǎng)分量構(gòu)成電勢(shì)阱即可，為工程簡(jiǎn)單起見(jiàn)，將負(fù)極板I以及阱極板3和阱極板4可以連成一體為負(fù)極板組件6，正極板2與負(fù)極板組件6相對(duì)放置，負(fù)極板組件6呈弧形或者彎曲的形狀，
在三維直角坐標(biāo)系中，陰極5斜插在負(fù)極板組件6中，與z方向的夾角為50° 70°，陰極5伸入負(fù)極板組件6的長(zhǎng)度不超過(guò)電勢(shì)阱的深度即負(fù)極板6彎曲的弧深度，安裝時(shí)，正極板2與負(fù)極板組件6產(chǎn)生的電場(chǎng)與可控聚變裝置磁場(chǎng)正交,陰極5,負(fù)極板組件6以及正極板2，整體均可以在y方向移動(dòng)調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型裝置工作吋，正極板2加正高壓，負(fù)極板組件6接負(fù)高壓，正、負(fù)極板間建立漂移電場(chǎng)，陰極I加100 300V負(fù)偏壓，負(fù)極板組件6與陰極5形成電勢(shì)阱，電子束從陰極5發(fā)射出來(lái)，在陰極5與負(fù)極板組件6構(gòu)建的電勢(shì)阱中受到電場(chǎng)カ分量的作用，在X方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在z方向以漂移速度橫越縱場(chǎng)向等離子體7注入。[0024]本實(shí)用新型裝置也可以用于加速器及磁控濺射技術(shù)中。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不 用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)磁場(chǎng)下電子束注入約束的裝置，其特征在于該裝置包括負(fù)極板，正極板，陰極，以及第一、第二阱極板；負(fù)極板與正極板相對(duì)并與磁場(chǎng)方向平行放置，用于在加正負(fù)電壓后形成漂移電場(chǎng)區(qū)；第一、第二阱極板板板沿磁場(chǎng)方向相對(duì)放置，用于在加相同的負(fù)偏壓后形成電勢(shì)阱區(qū)；陰極的發(fā)射面處于電勢(shì)阱中。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的裝置，其特征在于陰極的發(fā)射面法向與負(fù)極板法向的夾角為 50。 70°。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的裝置，其特征在于第一阱極板、負(fù)極板和第二阱極板依次連成一體，形成弧形或者彎曲形狀，陰極斜插在負(fù)極板中，且陰極不能處于比阱極板更低的電位下。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的裝置，其特征在于第一阱極板、負(fù)極板和第二阱極板能夠在一維豎直方向移動(dòng)調(diào)節(jié)。
專利摘要
本實(shí)用新型公開(kāi)了一種強(qiáng)磁場(chǎng)下電子束注入約束裝置，該裝置包括負(fù)極板，正極板，陰極，以及第一、第二阱極板；負(fù)極板與正極板相對(duì)并與磁場(chǎng)方向平行放置，用于在加正負(fù)電壓后形成漂移電場(chǎng)區(qū)；第一、第二阱極板板板沿磁場(chǎng)方向相對(duì)放置，用于在加相同的負(fù)偏壓后形成電勢(shì)阱區(qū)；陰極的發(fā)射面處于電勢(shì)阱中，且陰極面不能處于比阱極板更低的電位下。本實(shí)用新型通過(guò)電勢(shì)阱的約束，使電子束在平行磁場(chǎng)的方向被有效地約束住，以電場(chǎng)漂移速度橫越磁場(chǎng)。當(dāng)陰極產(chǎn)生電子束后，電子束在平行于磁場(chǎng)的方向被很好的約束，并橫越磁力線，而不會(huì)沿著磁力線漂走，同時(shí)也不會(huì)影響原來(lái)的磁場(chǎng)位形，并且注入的效率非常高，工藝的實(shí)現(xiàn)也簡(jiǎn)單易行。
文檔編號(hào)G21B1/05GKCN202563899SQ201220202202
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月7日
發(fā)明者丁永華, 金海 , 王能超, 岑義順 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan