一种高功率微波真空打火实验研究装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高功率微波真空打火实验研究装置，包括有直波导，在直波导的两端分别安装有陶瓷窗，在直波导的外侧分别连接有抽气系统和充气系统，在所述的抽气系统上设有真空规管，在直波导的侧面设有打火观察窗，所述的打火观察窗通过导光缆与光电转换器连接，所述的光电转换器与计算机连接；本发明通过充、抽气系统灵活地控制真空波导内气压获得我们需要的各种真空环境；通过在不同真空度条件下的高功率微波测试，监测打火情况，获得不同功率等级下的真空击穿条件和高功率承受时间；同时可以测试不同气体对真空条件下高功率微波击穿的影响；装置将可以系统、全面地获得高功率微波系统中真空环境下打火的各种触发因素。
【专利说明】一种高功率微波真空打火实验研究装置【技术领域】
[0001]本发明涉及高功率微波真空打火研究【技术领域】，尤其涉及一种高功率微波真空打火实验研究装置。
【背景技术】
[0002]目前国内外的托卡马克装置上普遍采用大功率微波来进行等离子体加热和电流驱动。在我国全超导托卡马克EAST装置上，也利用高功率微波(MW量级，单管大于200 kff)来驱动等离子体。传输线上大气与装置的真空通过陶瓷窗隔离；天线阵再通过一个大的真空室与EAST装置真空室相连。虽然低杂波真空室有独立的抽气系统，波导壁上也留有抽气孔，但由于天线出气、流阻较大等原因波导内的真空环境仍然比较复杂，造成了在大功率微波实验时频繁打火。系统中各路波导内打火时将立即发出保护信号切断微波源，硬件速度决定打火持续时间在us量级；若不立即保护，打火将一直持续，威胁陶瓷窗的安全。系统在实验中发现一次在打火保护后仍持续点亮222ms。最后找到持续打火的原因是由于微波源PIN保护开关没有彻底关断输出，导致关断后速调管仍有输出功率约3KW，在高功率击穿后，3 KW就能保持持续击穿状态。虽然小功率燃烧没有对陶瓷窗造成致命伤害，但燃烧产生的等离子体镀膜效应会降低陶瓷窗的寿命。通过这个事件，我们开始探索引起高功率打火的因素。
[0003]波导内打火的原因主要是由于波导内部`电场强度超过了其中介质的击穿电场强度。波导打火往往出现在馈线内场强最强处，并顺着馈线的宽边向功率源方向移动。波导内的电场强度随功率的增大而增加。在匹配负载条件下，功率保持恒定，电场强度也保持不变；在驻波状态，同样的功率，随着驻波的增大，场强也会升高。所以驻波条件下，波导的功率容量就会降低。在高功率长脉冲条件下，打火原因更复杂。目前没有一个现成的装置能直接进行长脉冲微波高功率真空打火方面的测试。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高功率微波真空打火实验研
究装直。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高功率微波真空打火实验研究装置，包括有直波导，在直波导的两端分别安装有陶瓷窗，在直波导的侧面分别连接有抽气系统和充气系统，在所述的抽气系统上设有真空规管，在直波导的侧面还设有打火观察窗，所述的打火观察窗通过导光缆与光电转换器连接，所述的光电转换器与计算机采集卡连接；通过陶瓷窗获得真空波导环境，通过抽气系统获得实验所需要的真空度，在真空度过高时，通过充气系统对直波导内充气体降低真空度；通过在不同真空度条件下的高功率微波测试，监测打火情况，通过导光缆将光信号传给光电转换器，光电转换器将光信号转换为电信号并传给计算机，可获得不同功率等级下的真空击穿条件和高功率承受时间；在研究不同气体的高功率微波真空打火情况时，可以在抽高真空之后更换充气源，填充前先抽高真空并对真空直波导进行长时间烘烤。
[0006]本发明的优点是:本发明为高功率微波真空打火测试提供了一个可靠而灵活的实验装置，通过充、抽气系统灵活地控制真空波导内气压获得我们需要的各种真空环境；通过在不同真空度条件下的通波测试，监测打火情况，获得不同功率等级下的真空击穿条件和高功率承受时间；同时可以测试不同气体对真空条件下高功率微波击穿的影响；装置将可以系统、全面地获得高功率微波系统中真空环境下打火的各种触发因素。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]如图1所示，一种高功率微波真空打火实验研究装置，包括有直波导2，在直波导2的两端分别安装有陶瓷窗1，在直波导2的侧面分别连接有抽气系统4和充气系统5，在所述的抽气系统4上设有真空规管3，在直波导2的侧面还设有打火观察窗6，所述的打火观察窗6通过导光缆7与光电转换器8连接，所述的光电转换器8与计算机9的采集卡连接；通过陶瓷窗I获得真空波导环境，通过抽气系统4获得实验所需要的真空度，在真空度过高时，通过充气系统5对直波导2内充气体降低真空度，通过在不同真空度条件下的通波测试，监测打火情况，通过导光缆7将光信号传给光电转换器8，光电转换器8将光信号转换为电信号并传给计算机9，获得不同功率等级下的真空击穿条件和高功率承受时间。同时可以测试不同气体对真空条件下高功率微波击穿的影响；装置将可以系统、全面地获得高功率微波系统中真空环境下打火的各种触发机制。在研究不同气体的高功率微波真空打火情况时,可以在抽高真空之后更换充气源,填充前先抽高真空并对真空直波导进行长时间烘烤。
【权利要求】
1.一种高功率微波真空打火实验研究装置，其特征在于:包括有直波导，在直波导的两端分别安装有陶瓷窗；在直波导的侧面分别连接有抽气系统和充气系统，在所述的抽气系统上设有真空规管；在直波导的侧面还设有打火观察窗，所述的打火观察窗通过导光缆与光电转换器连接，所述的光电转换器与计算机采集卡连接，整个研究装置通过陶瓷窗获得真空波导环境，通过抽气系统获得实验所需要的真空度，在真空度过高时，通过充气系统对直波导内充气体来降低真空度；通过在不同真空度条件下的高功率微波测试,监测打火情况，通过导光缆将光信号传给光电转换器，光电转换器将光信号转换为电信号并传给计算机，获得不同功率等级下的真空击穿条件和高功率承受时间。
【文档编号】G01R31/12GK103760475SQ201310719615
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】王茂, 贾华 申请人:中国科学院等离子体物理研究所