[實用新型]一種陶瓷水冷無法拉第桶射頻離子源

有效

• 申請號: 201821123072.5
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN208622444U
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 顧玉明;韋江龍;謝亞紅;李軍;謝遠來;梁立振;蔣才超;許永建
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G21B1/15
• 分類號: G21B1/15
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本實用新型公開了一種陶瓷水冷無法拉第桶射頻離子源，包括有雙層陶瓷筒，所述的雙層陶瓷筒的內側與外層中間空隙為冷卻水道，在雙層陶瓷筒的外側纏繞有射頻線圈，在雙層陶瓷筒的上端和下端分別設有與冷卻水道相通的進水口和出水口，雙層陶瓷筒的上端和下端分別固定有上法蘭和下法蘭，在雙層陶瓷筒的上端還密封安裝有離子源蓋板，在離子源蓋板上安裝有啟動燈絲和進氣裝置。本實用新型采用無法拉第桶結構結構簡單大大的降低了加工成本；不存在法拉第筒屏蔽性，更有利于線圈功率得饋入；結構簡單有利于實驗人員得調試；兩層陶瓷桶之間存在6mm間隙可以通入大量冷卻水，水卻效果較好。

技術領域

本實用新型涉及等離子體技術領域，尤其涉及一種陶瓷水冷無法拉第桶射頻離子源。

背景技術

中性束注入系統(Neutral Beam Injection,NBI)具有加熱效率高，物理機制最清楚的特點，是EAST托卡馬克重要的輔助裝置之一。離子源是中性束注入系統中關鍵部件，大功率的中性束注入裝置必然需要強流離子源的支持。隨著國內外對中性束注入系統的不斷發展，對強流離子源的研究也越來越多。目前國內外外置天線結構的RF離子源均采用陶瓷或石英玻璃絕緣，由于內部功率沉積和等離子體濺射會使得陶瓷或石英玻璃絕緣層溫度上升導致結構受損。內部必須安裝法拉第筒進行保護，該結構主要有以下缺點：

(1)法拉第筒冷卻水路加工難度大，大量水路需采用真空釬焊的方式加工難度大且成本高；

(2)法拉第筒筒壁一般只能加工4mm左右的截面冷卻水路，冷卻效果差；

(3)法拉第筒屏蔽性導致線圈很難饋入有效功率；

(4)法拉第筒結構增加了實驗人員的調試難度；

(5)需要從真空室內部引出冷卻水管密封結構較為復雜且需要占用一定的空間；

(6)需要對法拉第筒做電位隔離。

實用新型內容

本實用新型目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種陶瓷水冷無法拉第桶射頻離子源。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種陶瓷水冷無法拉第桶射頻離子源，包括有雙層陶瓷筒，所述的雙層陶瓷筒的內側與外層中間空隙為冷卻水道，在雙層陶瓷筒的外側纏繞有射頻線圈，在雙層陶瓷筒的上端和下端分別設有與冷卻水道相通的進水口和出水口，雙層陶瓷筒的上端和下端分別固定有上法蘭和下法蘭，在雙層陶瓷筒的上端還密封安裝有離子源蓋板，在離子源蓋板上安裝有啟動燈絲和進氣裝置。

所述的離子源蓋板通過氟橡膠密封圈和M6內六角螺栓固定在雙層陶瓷筒的上端。

所述的雙層陶瓷筒的上端和下端分別通過真空釬焊焊接在上法蘭和下法蘭上。

所述的進水口和出水口均有四個。

射頻離子源陶瓷水冷結構設計主要是將傳統的陶瓷或石英外罩替換成雙層陶瓷結構，雙層陶瓷內部通入冷卻水降溫從而有效防止陶瓷溫度上升起到保護的作用，由于陶瓷內壁可以自主降溫不需要法拉第桶的保護，因此可以去除法拉第桶。

陶瓷筒內壁內徑為198mm、厚度為4mm、高度為150mm，外壁外徑為226mm,厚度為4mm、高度為150mm，兩個陶瓷筒之間中空間距為6mm，兩個法蘭厚度為20mm外徑為300mm。

雙層陶瓷內部通過四個直徑是12mm的入水口通入冷卻水對陶瓷壁進行冷卻，并通過4個直徑是12mm的出水口排出熱水實現自主降溫。