專利名稱：離子伯恩斯坦波天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電磁波發(fā)射、電磁場(chǎng)與等離子體耦合的裝置，確切地說是一種離子伯恩斯坦波天線。
在利用高溫等離子體進(jìn)行受控?zé)岷司圩冞M(jìn)行發(fā)電時(shí)，都不可缺少地要把等離子體進(jìn)行加熱到數(shù)十億度，一種有效的方法就是利用高頻電磁波對(duì)離子體中的離子進(jìn)行加熱。常規(guī)使用的發(fā)射電磁波的天線，采用直接激發(fā)快磁波，即天線的中心導(dǎo)體與裝置中的本底磁場(chǎng)成垂直方向，因而產(chǎn)生分量與磁場(chǎng)垂直的高頻電場(chǎng)分量的電磁波，即快磁聲波。該波與等離子體耦合時(shí)要損失一部分能量，并且僅能對(duì)離子進(jìn)行有效的加熱，因而熱效率不是特別高。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種即能對(duì)離子進(jìn)行加熱，也能對(duì)電子進(jìn)行加熱，因而能夠提高加熱效率的離子伯恩斯坦波天線。
本實(shí)用新的技術(shù)解決方案是一種離子伯恩斯坦波天線，包括中心導(dǎo)體，返回導(dǎo)體和支架，其特征是中心導(dǎo)體的兩端聯(lián)結(jié)在返回導(dǎo)體上，返回導(dǎo)體與中心導(dǎo)體平行的兩側(cè)聯(lián)結(jié)有擋板，板擋上間隔平行固定有一排罩在中心導(dǎo)體外圍的屏蔽片。
本實(shí)用新型由于采用中心饋電，兩端接地的丁形結(jié)構(gòu)，使中心導(dǎo)體與返回導(dǎo)體均與本底磁場(chǎng)平行，且在中心導(dǎo)體的外圍罩有許多平行的法拉弟屏蔽片，既可保護(hù)中心導(dǎo)體不受等離子體轟擊，又能屏蔽掉產(chǎn)生離子伯恩斯坦波(一種靜電型電磁波)所不需的分量，確保該靜電模式波的產(chǎn)生，與快磁聲波相比，有較短的波長，能夠在與等離子體相互作用和傳播過程中很快地將波的能量傳給等離子中的任何粒子，從而實(shí)現(xiàn)高效的即對(duì)離子加熱，也對(duì)電子進(jìn)行加熱，加熱效率要比常規(guī)射頻快磁波天線高出2-3倍；并且結(jié)構(gòu)簡單牢固、使用壽命也長。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為圖1的B-B剖視圖。
由圖1可見，中心導(dǎo)體3的中心底部聯(lián)結(jié)一饋電螺套6，中心導(dǎo)體3的兩端向下彎折聯(lián)結(jié)在返回導(dǎo)體7上。返回導(dǎo)體7與中心導(dǎo)體3平行的兩側(cè)聯(lián)結(jié)有擋板4(見圖2、圖3)，擋板4上固定有一排罩在中心導(dǎo)體3外圍的屏蔽片2，屏蔽片接0.9-2cm的間隔平行設(shè)置。屏蔽片2可為方形條狀導(dǎo)體，也可采用直經(jīng)為0.1-1cm的圓棒狀導(dǎo)體7的中央底部聯(lián)結(jié)有接地的支架5。中心導(dǎo)體3和返回導(dǎo)體7均由不銹鋼制成并進(jìn)行精加工，以防止高頻高壓打火。
其原理過程是高頻電流通過中心圓棒，經(jīng)螺套6傳至該天線的中心導(dǎo)體3的中心，然后分別向兩端傳播至返回導(dǎo)體7，流向支架5后接地，形成回路。在這個(gè)高頻電流的作用下，不同模式的電磁波都可以被激發(fā)出來，既有EX分量為主的高頻波，也有EY、Ez分量為主的高頻波等，這些高頻波有些能在等離子體中被吸收，因而可以加熱等離子體；有些則會(huì)被很快衰減，不能有效加熱等離子體，造成波能損耗。根據(jù)電磁波理論，在中心導(dǎo)體3的外圍設(shè)有固定在返回導(dǎo)體7上的屏蔽片2，自然形成對(duì)一定模式電磁波的屏蔽，即對(duì)那些電場(chǎng)分量垂直于中心導(dǎo)體3方向的電場(chǎng)分量，將被法拉第屏蔽所屏蔽，該種模式的波不能被有效激發(fā)。由于本底的磁場(chǎng)與天線中心導(dǎo)體3平行，因此僅有Ez方向的電磁波，即靜電波能被有效充分的激發(fā)。該種模式的波在與等離子體耦合后，即轉(zhuǎn)化為波長較短的靜電型離子伯恩斯坦波，從而就能十分有效地加熱等離子體中的離子和電子。
法拉第屏蔽設(shè)置的另一個(gè)作用就是防止等離子體對(duì)天線中心導(dǎo)體3的直接轟擊而將其損壞，同時(shí)接收一定量的等離子體濺射。為防止濺射而造成的雜質(zhì)產(chǎn)生，在每個(gè)屏蔽片2上鍍有厚度為5-10微米的Tic，以提高其抗濺射的能力。在返回導(dǎo)體7的兩端固定的墨片1的作用也是一樣的，即防止來自側(cè)面的等離子體對(duì)天線中心導(dǎo)體3的轟擊。
由于中心導(dǎo)體3和返回導(dǎo)體7在通過高頻電流時(shí)，其歐姆損耗較大，故需對(duì)其表面進(jìn)行拋光并鍍上厚度為10-20微米的銀，以降低其歐姆損耗。
權(quán)利要求1.一種離子伯恩斯坦波天線，包括中心導(dǎo)體(3)、返回導(dǎo)體(7)和支架(5)，其特征是中心導(dǎo)體(3)的兩端聯(lián)結(jié)在返回導(dǎo)體(7)上，返回導(dǎo)體(7)與中心導(dǎo)體(3)平行的兩側(cè)聯(lián)結(jié)有擋板(4)，板擋(4)上間隔平行固定有一排罩在中心導(dǎo)體(7)外圍的屏蔽片(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天線，其特征是所述的屏蔽片(2)為方形條狀導(dǎo)體，也可為直經(jīng)為0.1-1cm的圓棒狀導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種天線，其特征是所述的屏蔽片(2)按0.9-2cm的間隔平行設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天線，其特征是所述的屏蔽片(2)上鍍有厚度為5-10微米的Tic。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天線，其特征是所述的中心導(dǎo)體(3)和返回導(dǎo)體(7)為不銹鋼制成，其表面經(jīng)精加工、拋光后鍍銀，鍍銀厚度為10-20微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天線，其特征是所述的返回導(dǎo)體(7)的兩端固定有石墨片(1)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電磁波發(fā)射、電磁場(chǎng)與等離子體耦合的裝置,包括中心導(dǎo)體、返回導(dǎo)體和支架,其特征是:中心導(dǎo)體的兩端聯(lián)結(jié)在返回導(dǎo)體上,返回導(dǎo)體與中心導(dǎo)體平行的兩側(cè)聯(lián)結(jié)有擋板,擋板上間隔平行固定有一排罩在中心導(dǎo)體外圍的屏蔽片。由于采用中心饋電,兩端接地的T型結(jié)構(gòu),能夠有效地激發(fā)產(chǎn)生靜電波所必須的平行電場(chǎng),既對(duì)等離子體的離子加熱,也對(duì)電子加熱,加熱效率比常規(guī)射頻快磁聲波天線高2—3倍,且結(jié)構(gòu)簡單牢固、使用壽命長。
文檔編號(hào)H05H1/02GK2429989SQ0022025
公開日2001年5月9日 申請(qǐng)日期2000年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月15日
發(fā)明者李建剛, 陳湘波, 趙燕平 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所