基于蓝宝石的脉冲大功率微波透射窗的制作方法

本实用新型属于透射窗领域，具体涉及基于蓝宝石的脉冲大功率微波透射窗。

背景技术：

低杂波电流驱动(LHCD)是托卡马克维持长脉冲稳态运行的一种重要的非感应电流驱动手段。波源输出的微波功率经过波导传输线，最后通过低杂波天线耦合到等离子体中。由于托卡马克内部处于高真空状态，通常需要在传输线与低杂波天线之间安装微波透射窗，起到隔离真空以及高功率传输的目的。HL-2A装置的3.7GHzLHCD系统，高传输，低损耗的微波透射窗是必不可少的。低混杂波加热系统对微波透射窗的要求：低反射，高透过率。真空隔离，能承受250kW/2s微波功率。有效水冷。具备窗片打火监测能力。目前大多数微波窗都采用氧化铍陶瓷材料作为透波介质，但由于其高毒性给加工，测试和维护都带来了较大麻烦。对于HL-2A装置的低混杂波系统，由于其单炮运行时间较短，对窗片造成的热应力也相应降低，因此蓝宝石的应用也成为了可能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供了一种适合LHCD传输线系统的蓝宝石微波透射窗。主要解决窗片温升的问题。由于蓝宝石材料导热性能较好并且无毒，是窗口材料的可靠选择。

本实用新型的技术方案如下：一种基于蓝宝石的脉冲大功率微波透射窗，包括水套，其外部安装入水口与出水口、在其内部有蓝宝石与可阀材料，可阀材料焊接水套内部，而蓝宝石的边缘焊接在可阀材料上；水套的前后两端分别安装右侧圆法兰与左侧圆法兰，而左侧圆法兰安装左侧矩形法兰，右侧圆法兰右侧安装右侧矩形法兰。

所述水套为圆环型结构。

在左侧矩形法兰上有打火检测口。

所述水套为不锈钢材料。

所述可阀材料与蓝宝石具有相近的热膨胀系数。

本实用新型的显著效果在于：经过边缘金属化后，蓝宝石窗片与具有相近热膨胀系数的可阀材料进行真空焊接，达到窗片两侧气密封的目的。

利用阻抗匹配法以及优化软件合理设计窗片以及窗体尺寸，有效降低反射系数以及窗片损耗。采用边缘水冷结构对蓝宝石窗片进行冷却，防止能量过多沉积导致窗片破损。矩形波导窄边开口用于监测窗片打火情况。

附图说明

图1是本实用新型所述的基于蓝宝石的脉冲大功率微波透射窗示意图。

图2是本实用新型所述的基于蓝宝石的脉冲大功率微波透射窗立体示意图。

图中:1蓝宝石、2可阀材料、3水套、4入水口、5出水口、6右侧圆法兰、7左侧矩形法兰、8打火检测口、9左侧圆法兰、10右侧矩形法兰。

具体实施方式

基于蓝宝石的脉冲大功率微波透射窗，包括水套3，水套3为圆环型结构，其外部安装入水口4与出水口5、在其内部有蓝宝石1与可阀材料2，可阀材料2焊接水套3内部，而蓝宝石1的边缘焊接在可阀材料2上；水套3的前后两端分别安装右侧圆法兰6与左侧圆法兰9，而左侧圆法兰9安装左侧矩形法兰7，右侧圆法兰6右侧安装右侧矩形法兰10，在左侧矩形法兰7上有打火检测口8。

水套3为不锈钢材料。

本实用新型是基于蓝宝石的脉冲大功率微波透射窗，承受的脉冲功率达到250kW，脉冲宽度达到2s，脉冲能量达到500kJ，蓝宝石材料微波损耗角正切较小，沉积在蓝宝石中的能量可以很快被边缘冷却水带走。