[实用新型]含氘电极真空弧离子源瞬态氘分子气压的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及真空弧离子源，具体是含氘电极真空弧离子源瞬态氘分子气压的测量装置。

背景技术

真空弧离子源利用真空弧放电产生离子，可得到种类多、流强大的离子流，是一类重要的离子源，被广泛应用在加速器、材料表面改性等领域。含氘电极真空弧离子源是一种产生并提供氘离子的装置，是中子发生器的重要部件之一。这种类型的离子源最大特点之一是电极采用吸氘金属，氘气以化合物的形式储存在金属材料内部。放电时，离子轰击和焦耳热使得阴极表面温度升高，氘气从金属内部释放到真空环境中，然后被电子电离产生氘离子。放电时氘分子气压是了解放电过程和提高氘离子流强所需参照的重要参数，因此，对其进行测量尤为必要。然而，放电时氘分子气压变化很快，常用的真空规管等测量装置响应时间不够。此外，由于放电区域小，在不影响放电的前提下，气体探测器很难放置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种含氘电极真空弧离子源瞬态氘分子气压的测量装置，其应用时能在不干扰放电的前提下快速得到局域瞬态氘分子气压。

本实用新型解决上述问题主要通过以下技术方案实现： 含氘电极真空弧离子源瞬态氘分子气压的测量装置，包括含氘电极的真空弧离子源，所述真空弧离子源设有真空腔及位于真空腔内的离子源阴极和离子源阳极；还包括真空规、氢气瓶、石英玻璃窗、凸透镜、光纤、光谱仪及光谱探测器，所述真空规和氢气瓶均与真空腔接通，所述真空腔的腔壁设有开口，所述石英玻璃窗与真空腔腔壁连接且封闭真空腔腔壁上的开口，所述凸透镜正对石英玻璃窗设置，所述光纤和光谱探测器均与光谱仪连接，且光纤相对连接光谱仪端的另一端的端头设于凸透镜的焦点处。本实用新型应用时，放电前，先向真空腔通一定量氢气，并采用真空规记录氢分子气压，然后放电释放氘气和产生等离子体，等离子体内电子和氢分子、氘分子离解碰撞，产生氢原子和氘原子，然后氢原子、氘原子再和电子发生激发碰撞，激发态的氢原子、氘原子会自发退激，产生光子，用光谱仪将此光子和其它原子光子分离，得到氢原子、氘原子光谱，并用光谱探测器记录下来。本实用新型根据之前用真空规得到的氢分子气压除以光谱探测器记录的氢、氘原子光谱强度比，即可得到氘分子气压。本实用新型应用时光谱探测器只能记录单次放电中某一瞬间的光谱，为了得到整个放电过程的光谱，可移动测量时刻位置，扫描整个放电过程。

进一步的，所述氢气瓶与真空腔接通的管路上设置有质量流量计。如此，本实用新型应用时可通过质量流量计控制通入真空腔内的氢气量，再根据真空规读数，调整通入氢气流量至合适大小。

进一步的，所述氢气瓶与真空腔接通的管路上设置有减压阀。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型整体结构简单，通过简单和常用的实验装置构成，便于实现，成本低，本实用新型应用时通过向真空腔内通入氢气，然后对比氢原子和氘原子的光谱强度比值，采用光谱强度比值结合通入的氢气气压得到氘分子气压。本实用新型应用时采用光学方法进行测量，具有响应速度极快、不干扰放电等优点，使得本实用新型应用时便于推广应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。

附图中标记所对应的零部件名称：1、真空腔，2、真空规，3、离子源阴极，4、离子源阳极，5、氢气瓶，6、减压阀，7、质量流量计，8、石英玻璃窗，9、凸透镜，10、光纤，11、光谱仪，12、光谱探测器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例：