[發明專利]一種空間磁場重聯現象模擬裝置

在審

• 申請號: 201810942246.9
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN108986611A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 謝錦林;陸全明;莊革;吳征威;王琨
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;盧紀

本發明公開了一種空間磁場重聯現象模擬裝置，由真空艙、電源系統、等離子體流發射裝置、磁場電流板、診斷系統組成。真空艙用于提供空間磁場重聯模擬所需要的真空環境，電源系統由等離子體源、加熱源、磁約束電源、電流板脈沖電源組成，等離子體發射裝置采用旁熱式氧化物陰極等離子體源，通過加熱等離子體源刺激陰極激發產生等離子體流。磁場電流板為兩塊平行的電流板用于構建空間磁場重聯現象所需的磁場位型，診斷系統采用內置探針用于在真空艙內置空間不同位置以檢測磁場重聯現象的發生，診斷系統由電子系統控制。通過該裝置可以進行大尺度的空間磁場重聯現象模擬，更好的從實驗的角度探索空間磁場重聯發生機理并試探性的進行相關實際應用。

技術領域

本發明涉及磁場重聯模擬的技術領域，具體涉及一種空間磁場重聯現象模擬裝置。

背景技術

磁場重聯現象廣泛的存在于自然界中常見的物理現象中，如太陽耀斑、日冕物質拋射、太陽風以及地球磁層的相關作用過程中等。磁場重聯發生過程中，在有限電導率的等離子體流中所處的磁場位型中，在磁場強度為零的中性點活著中性線附近，電流片中的磁力線自動或被動的強迫斷開并重新連接。在此過程中，伴有磁能的突然釋放并轉化為等離子體的動能和熱能，引起帶電粒子的加速和加熱。由于空間磁場重聯觀測的手段并不能充分了解磁場重聯過程的機理，在磁場重聯理論提出后，通過實驗模擬驗證磁場重聯理論成為了科學家們驗證該過程的最佳選擇，而目前國內針對空間磁場重聯現象的實驗研究大部分都是基于小型縮比尺度的模型研究，缺乏一種可以提供更高的磁場重聯現象發生空間，更大激烈沖擊的實驗裝置，因此本發明提出了一種空間磁場重聯現象的模擬裝置用于進行大尺度模擬驗證實驗。

發明內容

本發明的目的在于：針對現在國內對空間磁場重聯現象的實驗研究的空間局限性以及實驗大尺度的空間磁場重聯現象模擬的局限性，提供一種空間磁場重聯現象的模擬裝置，用于模擬驗證實驗。

本發明采用的技術方案為：一種空間磁場重聯現象模擬裝置，由真空艙、電源系統、等離子體流發射裝置、磁場電流板、診斷系統組成，其中，真空艙用于提供空間磁場重聯模擬所需要的真空環境；電源系統由等離子體源、加熱源、磁約束電源、電流板脈沖電源組成，等離子體源用于產生模擬過程中所需要的等離子體源，加熱源用于加熱等離子體產生所需要的源，磁約束電源用于提供約束等離子體流的軸向磁場空間，電流板脈沖電源用于提供脈沖電流于平行電流板上以構造磁場重聯所需要的磁場位型；等離子體發射裝置采用旁熱式氧化物陰極等離子體源，通過加熱等離子體源刺激陰極激發產生等離子體流；磁場電流板為兩塊平行的電流板用于構建空間磁場重聯現象所需的磁場位型；診斷系統采用內置探針用于在真空艙內置空間不同位置以檢測磁場重聯現象的發生，診斷系統由電子系統控制，可在同一個平面按坐標移動進行不同位置的測量。

其中，真空艙兩端設計為等離子體源區用于產生實驗所需等離子體流，其中一端同時安裝機械泵和渦輪分子泵用于艙體抽真空，真空艙側面布置有多個窗口，用于對空間磁場重聯的發生過程進行診斷。

其中，磁場電流板采用全銅構成，通過一體化成型設計以減小電流板的接觸電阻。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明可以更好的從實驗室角度模擬空間磁場重聯現象發生的機理、過程、衰減，相比于其他裝置，其可以更好的提供大尺度的模擬環境。

(2)本發明可以更好提供現象發生的診斷及觀測環境，由于實驗空間尺度的優勢，其模擬空間磁場重聯的現象發生更為明顯，同時裝置本身提供的窗口可以更好的診斷觀測角度。

(3)本發明通過對裝置各部件的有效組合與優化，包括如離子源、一體化成型的電流板等的升級，可以提供更好的空間磁場重聯現象模擬。

附圖說明

圖1為本發明一種空間磁場重聯現象模擬裝置示意圖；

圖2為空間磁場重聯現象模擬裝置的真空艙以及連接活套的法蘭和氟橡膠圈；