10cm射頻離子源工程設(shè)計與初步實驗.pdf

1、在核聚變研究中，大功率強流中性束注入是主要的等離子體二級加熱手段。射頻離子源由于其壽命長、可靠性強、易維護等特點，成為國際熱核實驗堆（ITER）等離子體加熱用離子源。作為ITER計劃的成員國之一，我國也應(yīng)該積極開展大功率強流射頻離子源的相關(guān)研究工作。 討論了射頻離子源中的一些基礎(chǔ)問題。射頻離子源工作時，放電室內(nèi)發(fā)生著帶電粒子在空間復合和在邊界表面上中和兩種過程。帶電粒子在邊界表面上的中和是放電室室壁材料選取所需要考慮到的主要因素

2、。射頻功率的耦合分為電容耦合和電感耦合兩種耦合方式。根據(jù)放電機構(gòu)的不同，射頻放電可分為第一類放電（低壓射頻放電）和第二類放電（中高壓射頻放電）。大功率強流射頻離子源放電氣壓不是很低，屬于第二類放電。 在介紹射頻離子源工作原理和設(shè)計思想的基礎(chǔ)上，研制出一套內(nèi)徑為10cm、高12.4cm的射頻離子源樣機。主要從機械加工安裝、真空密封、冷卻等因素對實驗樣機進行設(shè)計，并利用CATIA機械繪圖軟件對該實驗樣機主體部分進行三維建模。射頻離子

3、源主體由等離子體放電室、耦合天線、約束磁場、冷卻系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、啟動燈絲、送氣系統(tǒng)和真空抽氣系統(tǒng)等部分組成。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是將射頻功率發(fā)生器的功率耦合到放電室內(nèi)的重要部分，L型阻抗匹配網(wǎng)路可以實現(xiàn)耦合天線與射頻功率發(fā)生器之間的阻抗匹配，從而達到最大功率的輸出。 運用朗繆爾雙探針對射頻離子源放電室內(nèi)的電子溫度和等離子體密度進行診斷。同時，9個法拉第筒組成的陣列用來測量等離子體引出束流分布。在初步實驗中，當射頻功率為50W和100W時