[发明专利]直线型等离子体装置用磁体线圈

说明书

本发明涉及直线型等离子体装置用磁体线圈技术领域，具体公开了一套直线型等离子体装置用磁体线圈。其包括大直径线圈组、过渡线圈组和小直径线圈组，共计三组磁体线圈，以满足直线型等离子体装置不同研究任务的需求。磁体线圈充分利用了法兰的间隙，并通过独立调节各个磁体线圈的电流，可产生高强度低波纹度的磁场，充分地约束等离子体，在真空室轴线上的磁场强度达到1800～3000高斯，波纹度小于1％，尤其是在不同直径磁体线圈组的过渡区域内，磁场波纹度也小于1％。可用于一种大型、稳态、高束流、对样品及部件综合性等离子体材料相互作用实验检测的直线型磁约束等离子体装置。

技术领域

本发明本属于磁体线圈技术领域，具体涉及直线型等离子体设备的磁体线圈。

背景技术

直线型等离子体装置在等离子体与材料相互作用的实验研究中起着重要的作用，而等离子与材料相互作用是发展实用化的聚变反应堆的关键问题。国内近年建造了几套直线等离子体装置，如中科院合肥等离子体所及兰州化物所各建造了一套等离子体通量达10²⁰-10²¹/m².s的直线等离子体装置，主要针对氢同位素等气体的滞留研究；北京航空航天大学的STEP装置标称等离子体参数跨度较大，达10¹⁹～10²³/m².s目前主要用于教学与基础实验；四川大学720所的装置据称等离子体通量可达10²²～10²³/m².s，主要针对液态金属的PMI研究，比较超前；浙江大学最近调试成功一台直线等离子体装置，用于支撑等离子体理论的研究。这些装置的一个缺陷在于，其磁场波纹度大，磁感应强度较小，且磁场难以调节，难以支持一个大型、稳态、高束流、对小样品和大部件综合测试能力强的等离子体与材料相互作用实验平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直线型等离子体装置用磁体线圈，它能够解决现有的直线型等离子体装置的磁场波纹度大、磁感应强度小、磁场难以调节的缺点。

本发明的技术方案如下：一种直线型等离子体装置用磁体线圈，直线型等离子体装置用磁体线圈，它包括真空室，真空室包括等离子体源室，离子体诊断室，靶室，等离子体源室与离子体诊断室通过法兰连接，离子体诊断室与靶室通过法兰连接，靶室上安装有方形法兰和圆形法兰，离子体诊断室安装有斜向法兰，所述的真空室外环绕的环形磁体线圈包括3组不同内径的圆环形磁体线圈，分别为第一组环形磁体线圈、第二组环形磁体线圈以及第三组环形磁体线圈，其中，第一组环形磁体线圈环绕固定在等离子体源室和等离子体诊断室、方形法兰、圆形法兰之间的间隙处；第二组环形磁体线圈环绕固定在等离子体诊断室与靶室的连接处，使其不遮挡靶室端面的斜向法兰；第三组环形磁体线圈环绕固定在靶室、方形法兰、圆形法兰之间的间隙处。

所述的第一组环形磁体线圈包括内径为550mm～650mm、外径为900mm～ 1100mm的9组磁体线圈；所述的第二组环形磁体线圈包括内径均为480mm～ 520mm，外径分别为500mm～550mm、700mm～750mm的2组磁体线圈；所述的第三组环形磁体线圈包括内径1100mm～1300mm、外径1700mm～1900mm 的4组磁体线圈。

第一组环形磁体线圈电流包括分别为2.8万安匝～3.4万安匝，5.0万安匝～ 6.1万安匝的9组磁体线圈；第二组环形磁体线圈电流分别为0.9万安匝～1.1万安匝，1.3万安匝～1.6万安匝的2组磁体线圈；第三组环形磁体线圈电流包括分别为2.0万安匝～2.5万安匝，5.1万安匝～6.2万安匝，8.0万安匝～9.3万安匝的4组磁体线圈。

磁体线圈电流分别独立可调节，可产生高强度低波纹度的磁场，在真空室轴线上的磁场强度达到1800～3000高斯，波纹度小于1％，在不同直径磁体线圈组过渡区域的磁场波纹度也小于1％。