强磁场下电子束注入约束装置的制作方法

专利名称:强磁场下电子束注入约束装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子束注入技木，特别涉及一种强磁场下电子束横越磁场约束装置，本实用新型尤其适用于受控核聚变工程领域。
背景技术：
在高能物理和可控聚变研究中，很多情形下都需要使电子束横越磁力线运动，而在很强的磁场(一般指IT以上的磁场)存在的情形下，电子束在沿磁场的方向没有约束力，会沿磁力线大部分直接漂走，很难横越磁力线注入。
解决这ー问题传统的方法有以下几种，美国专利文献Patent Number 5, 225，146 ；Date of Patent :1993年7月6日提出一种通过磁场梯度漂移的原理向聚变等离子体中注入电子束，但是该方法需要在电子注入ロ两侧外加磁体，该外加磁体产生的磁场改变了原 来的装置本身的磁场，破坏了原来磁场的位形，大大降低了这种方法的实际效果。
专利文献CN 1112710C提出了ー种利用电场漂移横越的方法来注入电子束，但是在更强磁场的条件下，大部分的电子沿着磁力线直接漂走，只有少部分的电子能够有效注入，这种方法虽然没有破坏原来磁场的位形，但是电子注入效率对于更强磁场下的应用来说不是很高。
这就向本领域的研究人员提出了一个崭新的课题，如何不影响本底磁场，而且效率比较高。本实用新型通过改进电场位形，不需要很复杂的技术手段，就能很好的解决这ー问题

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种强磁场下电子束注入约束装置，该装置解决了在强磁场下，电子不能够横越磁力线，而沿着磁力线漂走导致不能有效注入的问题。
本实用新型提供的一种强磁场下电子束注入约束的装置，其特征在于该装置包括负极板，正极板，阴极，以及第一、第二阱极板；负极板与正极板相对并与磁场方向平行放置，用于在加正负电压后形成漂移电场区；第一、第二阱极板板板沿磁场方向相对放置，用于在加相同的负偏压后形成电势阱区；阴极的发射面处于电势阱中，且阴极不能处于比阱极板更低的电位下。
作为上述关于装置的技术方案的改进，阴极的发射面法向与负极板法向的夹角为50。 70°。
作为上述关于装置的技术方案的进ー步改进，第一阱极板、负极板和第二阱极板依次连成一体，形成弧形或者弯曲形状，阴极斜插在负极板中。第一阱极板、负极板和第二阱极板可以在ー维竖直方向移动调节。
本实用新型具有下列突出的优点和显著的效果
本实用新型通过电势阱的约束，使电子束在平行磁场的方向被有效地约束住，以电场漂移速度横越磁场。[0012]本实用新型装置当阴极产生电子束后，电子束在平行于磁场的方向被很好的约束，并横越磁力线，而不会沿着磁力线漂走，同时也不会影响原来的磁场位形，并且注入的效率非常高，エ艺的实现也简单易行。



为本实用新型的原理图以及所述的强磁场下电子束注入约束装置在可控核聚变研究中应用的示意图。
图I是本实用新型方法的原理图(X-Z平面)；
图2是本实用新型方法的原理图(X-Y平面)；
图3是本实用新型装置的三维立体图；
图4是本实用新型在可控核聚变装置应用中的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型是在与磁场正交的方向上，构造了新的电场位形，这个电场在垂直于磁场方向的分量远大于(一般指10倍以上)平行于磁场方向的分量,垂直于磁场方向的电场分量称为漂移电场，平行于磁场方向的电场分量称为电势阱，在电势阱的约束下，阴极发射的电子束在电势阱中沿磁场方向受到与运动方向相反的电场カ分量的作用而做往复运动，电子束能够在强磁场下很好的被约束住，不至于沿磁力线漂离漂移电场区，然后电子束通过电场漂移横越磁场并注入。简单的说，本实用新型就是电子束在构造的电势阱中以电场漂移横越磁场。
如图I所示，负极板I与正极板2相对并与磁场方向平行放置，分别加正负电压后，形成漂移电场区，第一阱极板3与第二阱极板4沿磁场方向相对放置，加相同的负偏压后，形成电势阱区，电子从阴极发射出来后，在电势阱中沿磁场方向做往复运动，通过电场漂移横越磁场，大致轨迹如图2所示。
如图3、图4所示，装置置于聚变装置真空环境中，依据本实用新型方法只要在沿磁场的方向提供一个电场分量构成电势阱即可，为工程简单起见，将负极板I以及阱极板3和阱极板4可以连成一体为负极板组件6，正极板2与负极板组件6相对放置，负极板组件6呈弧形或者弯曲的形状，
在三维直角坐标系中，阴极5斜插在负极板组件6中，与z方向的夹角为50° 70°，阴极5伸入负极板组件6的长度不超过电势阱的深度即负极板6弯曲的弧深度，安装时，正极板2与负极板组件6产生的电场与可控聚变装置磁场正交,阴极5,负极板组件6以及正极板2，整体均可以在y方向移动调节。
本实用新型装置工作吋，正极板2加正高压，负极板组件6接负高压，正、负极板间建立漂移电场，阴极I加100 300V负偏压，负极板组件6与阴极5形成电势阱，电子束从阴极5发射出来，在阴极5与负极板组件6构建的电势阱中受到电场カ分量的作用，在X方向做往复运动，在z方向以漂移速度横越纵场向等离子体7注入。[0024]本实用新型装置也可以用于加速器及磁控溅射技术中。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求
1.一种强磁场下电子束注入约束的装置，其特征在于该装置包括负极板，正极板，阴极，以及第一、第二阱极板；负极板与正极板相对并与磁场方向平行放置，用于在加正负电压后形成漂移电场区；第一、第二阱极板板板沿磁场方向相对放置，用于在加相同的负偏压后形成电势阱区；阴极的发射面处于电势阱中。
2.根据权利要求
I所述的装置，其特征在于阴极的发射面法向与负极板法向的夹角为 50。 70°。
3.根据权利要求
I或2所述的装置，其特征在于第一阱极板、负极板和第二阱极板依次连成一体，形成弧形或者弯曲形状，阴极斜插在负极板中，且阴极不能处于比阱极板更低的电位下。
4.根据权利要求
3所述的装置，其特征在于第一阱极板、负极板和第二阱极板能够在一维竖直方向移动调节。
专利摘要
本实用新型公开了一种强磁场下电子束注入约束装置，该装置包括负极板，正极板，阴极，以及第一、第二阱极板；负极板与正极板相对并与磁场方向平行放置，用于在加正负电压后形成漂移电场区；第一、第二阱极板板板沿磁场方向相对放置，用于在加相同的负偏压后形成电势阱区；阴极的发射面处于电势阱中，且阴极面不能处于比阱极板更低的电位下。本实用新型通过电势阱的约束，使电子束在平行磁场的方向被有效地约束住，以电场漂移速度横越磁场。当阴极产生电子束后，电子束在平行于磁场的方向被很好的约束，并横越磁力线，而不会沿着磁力线漂走，同时也不会影响原来的磁场位形，并且注入的效率非常高，工艺的实现也简单易行。
文档编号G21B1/05GKCN202563899SQ201220202202
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月7日
发明者丁永华, 金海 , 王能超, 岑义顺 申请人:华中科技大学