[发明专利]高功率微波介质窗击穿真空侧等离子体诊断装置及方法

权利要求书

1.一种高功率微波介质窗击穿真空侧等离子体诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)馈源喇叭内不同空间位置的等离子体发光同时通过设置在馈源喇叭侧壁上三个方向的多个子光纤束引出；所述子光纤束包括多个长度不同的光纤，相邻光纤之间的长度差相等，长度差为光谱仪时间分辨率与光速的乘积，所述三个方向包括与电场极化方向平行的Y方向，与电场极化方向垂直的X方向，以及与微波传输方向平行或有一定夹角的Z方向；

2)光谱仪同时采集所有子光纤束的光谱，测量等离子体的发射光谱的空间分辨；

3)对每个等离子体光谱进行斯塔克展宽和热多普勒展宽，得到等离子体发光谱线的展宽，按照洛仑兹和高斯分布函数反卷积获得斯塔克展宽的半高宽以得到等离子体密度，再按照洛仑兹和高斯分布函数反卷积获得热多普勒展宽以得到等离子体的温度；

4)通过多个子光纤束同时得到等离子体的时空分布，所述时空分布包括不同时刻、不同空间位置的等离子体的密度和能量参数。

2.根据权利要求1所述的高功率微波介质窗击穿真空侧等离子体诊断方法，其特征在于：所述Z方向的多个子光纤束与微波传输方向的夹角为馈源喇叭张角的余角。

3.根据权利要求1或2所述的高功率微波介质窗击穿真空侧等离子体诊断方法，其特征在于：所述X方向的子光纤束对准介质窗的三象限和四象限；所述Y方向的子光纤束对准介质窗的二象限和三象限；所述Z方向的子光纤束对准介质窗的三象限。

4.高功率微波介质窗击穿真空侧等离子体诊断装置，包括馈源喇叭、位于馈源喇叭底部的介质窗、光纤束、光谱仪和相机，其特征在于：所述馈源喇叭靠近介质窗的侧壁上分别在沿着三个方向开有矩阵阵列光纤孔；所述三个方向包括与电场极化方向平行的Y方向，与电场极化方向垂直的X方向，以及与微波传输方向平行或有一定夹角的Z方向；

所述光纤束包括多个子光纤束；所述子光纤束包括多个长度不同的光纤；所述子光纤束的数量与与光纤孔相同；所述子光纤束的输入端分别插入所述光纤孔中；所述光纤束的输出端的光纤以单排方式依次与光谱仪输入端连接，所述光谱仪的输出端与相机连接；

任意相邻光纤孔之间的间距不小于两倍光纤直径距离，光纤束输出端相邻光纤的间距不小于两倍光纤直径距离；

所述X方向的矩阵阵列光纤孔对准介质窗的三象限和四象限；所述Y方向的矩阵阵列光纤孔对准介质窗的二象限和三象限；所述Z方向的矩阵阵列光纤孔对准介质窗的三象限。

5.根据权利要求4所述的高功率微波介质窗击穿真空侧等离子体诊断装置，其特征在于：相邻光纤孔之间的间距相同；同一子光纤束内输出端相邻光纤之间的长度差相等，长度差为与光谱仪时间分辨率与光速的乘积。

6.根据权利要求5所述的高功率微波介质窗击穿真空侧等离子体诊断装置，其特征在于：所述光纤束还包括多根定位光纤，所述定位光纤的输出端位于相邻子光纤束之间，所述定位光纤的输入端遮光处理。

7.根据权利要求5所述的高功率微波介质窗击穿真空侧等离子体诊断装置，其特征在于：所述Z方向的多个子光纤束与微波传输方向的夹角为馈源喇叭张角的余角。

8.根据权利要求5所述的高功率微波介质窗击穿真空侧等离子体诊断装置，其特征在于：所述不同子光纤束的结构参数相同，所述矩阵阵列光纤孔为10×2结构。