[发明专利]一种磁场控制等离子体的装置及方法

说明书

一种磁场控制等离子体的装置及方法，属于等离子体控制技术领域。本发明为了解决现有磁场调控等离子体时的磁场方向受到限制，磁场对等离子体的调控多集中于径向和轴向，难以改变磁场的位置及方向等问题。本发明的装置包括等离子体发生器、电磁铁、电源和真空装置，等离子体发生器与真空装置连通；电磁铁置于等离子体发生器的内部，电源置于等离子体发生器的外部，电磁铁与电源通过导线连接，并采用微波测量方法对等离子体的电子密度进行研究。本发明将磁铁放入等离子发生器内，使磁场直接作用于等离子体，并且可通过改变电磁铁的位置以及电磁铁的形状，直接改变磁场与等离子体间的相互作用方向，为磁场控制等离子体的研究提供新的思路。

技术领域

本发明涉及一种磁场控制等离子体的装置及方法，尤其是针对大型的等离子体发生设备，属于等离子体控制技术领域。

背景技术

等离子体是一种包含电子、离子及中性粒子，整体呈电中性状态的物质，广泛的存在与宇宙之中，常被视为是物质的第四态。等离子体被广泛的应用于材料、能源、信息、环境空间等技术和工艺中。由于等离子体是带点粒子的集合，因此人们常用电场或磁场对等离子体进行调控，但由于在电场力的作用下等离子体会改变其原有能量，并且等离子体是一种导电体，在电场的作用下易发生不可控的状况。因此，人们对磁场调控等离子体的研究兴趣盎然。

现有的有关磁场对等离子体的调控的研究主要集中在小型设备上，将通电线圈缠绕在辉光放电的真空玻璃管外部从而产生磁场，通过改变电流的大小来达到改变磁场强度对等离子体进行调控的目的。现有的方法存在磁场调控等离子体的方向受到限制，磁场对等离子体的调控多集中于径向和轴向，难以改变磁场的位置及方向等问题。并且现有方法为达到期望的磁场强度，需要人工缠绕大量的铜导线，浪费大量的人力物力。因此提供一种磁场控制等离子体的装置及方法是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有磁场调控等离子体时的磁场方向受到限制，磁场对等离子体的调控多集中于径向和轴向，难以改变磁场的位置及方向等问题，提出了一种磁场控制等离子体的装置及方法。

本发明的技术方案：

一种磁场控制等离子体的装置，包括等离子体发生器、电磁铁、电源和真空装置，等离子体发生器与真空装置连通；电磁铁置于等离子体发生器的内部，电源置于等离子体发生器的外部，电磁铁与电源通过导线连接。

优选的：所述的等离子体发生器设有观察窗和出气口，所述的出气口通过密封气管与真空装置的进气口连通，使用密封圈对出气口与密封气管的连接处进行密封。

优选的：所述的电磁铁与导线的一端连接，导线的另一端由密封管的内部穿出与电源连接，并使用密封胶带对导线与密封管的交接处进行密封。

优选的：所述的电源为可调节直流电源。

优选的：一种磁场控制等离子体的方法，其特征在于：将电磁铁放置于大型等离子体发生装置的等离子体发生器的内腔中，导线通过等离子体发生装置的真空连接装置将电磁铁与置于等离子体发生装置外部的电源连接，通过调节电源的电压控制电磁铁的磁场强度，继而得到磁场控制等离子体的方法。

优选的：一种磁场控制等离子体的方法，其特征在于它的具体步骤为：

步骤一、首先将导线的一端与电磁铁连接，并将连接有导线的电磁铁放置在等离子体发生器中，导线的另一端从密封气管的内部穿出并与电源连接，使用密封胶带对导线与密封管的交接处进行密封；；

步骤二、使用真空装置排出等离子体发生器内的气体，使等离子体发生器内的气压达到30-60Pa；

步骤三、连通等离子体发生器的电源，使等离子体发生器的阴极和阳极放电产生等离子体，打开电源，并调节电源的电压进而实现对电磁铁磁场强度的调节；