[发明专利]一种等离子体产生单元及使用方法

说明书

本发明涉及一种等离子体产生单元及使用方法，属于等离子体隐身技术领域。本发明为了克服现有技术中在飞行器上应用等离子体隐身时所受的体积、重量和功耗限制问题，通过将电子束等离子体产生单元设计为包括主真空腔(1)、固体薄膜隔离窗(2)、电源(3)及真空泵(4)，所述主真空腔(1)中包括阴极和磁场线圈；所述电源(3)开启后，所述阴极产生电子，所述电子被所述磁场线圈加速和聚焦，在所述主真空腔(1)内聚焦出射成电子束流(5)，所述电子束流(5)由所述固体薄膜隔离窗(2)射出后与气体碰撞电离产生电子束等离子体。本发明具有电子束等离子体密度高、尺度大、设备简单、体积重量小的优点。

技术领域

本发明属于等离子体隐身技术领域，具体涉及一种等离子体产生单元及使用方法。

背景技术

目前，军事技术和装备以信息技术为核心发生了革命性变化。目标电磁波的发射、传输和接受是信息技术基本的过程。等离子体由于特有的电磁性能在信息军事科学上具有重要的应用前景，如等离子体天线、武器隐身、通信和探测、电子对抗等方面。

等离子体是由大量自由电子、离子以及中性粒子组成大数粒子体系，其特性明显地受到电磁场的影响。在一定条件下,等离子体能够反射电磁波:在另一种条件下,又能够吸收电磁波。此外，等离子体中的电子在外加电场作用下或与其它粒子碰撞过程中改变自己的能量状态，这时一般伴随电磁波的发射，等离子体辐射是等离子体所特有的。利用等离子体与电磁波的相互作用，对电磁波以直接干扰、或污染、破坏空间电磁环境，这种空间环境的破坏是时空调整的，是等离子体的电磁特性在信息对抗、等离子体隐身等方面应用的重要机制。利用等离子体对电磁波的吸收、散射、折射特性，实现等离子体武器技术应用是各国军事研究领域的一个热点。随着新技术革命和新军事革命的发展，基于等离子体介质的新机理武器引起人们极大兴趣。军事等离子体技术是一项十分复杂的系统工程，其关键技术是如何设计一种易于产生、易于控制、易于时空调控的等离子体介质，适合各种军事平台目标的要求。

电子束等离子体是由电子束入射到工作气体后，高能电子与环境中的气体分子碰撞，高能电子以碰撞电离、激发等非弹性碰撞等方式损失能量，工作气体被加热电离形成电子束等离子体。它具有密度高、电子温度低、空间尺度大等特点。由于其工作方式为束流注入，电子束等离子体的获得几乎不受工作气压与气体种类的限制，从低真空到高真空，直至大气压都可实现电子束等离子体的产生。在大尺度等离子体或有空气相对运动环境下，电子束离化可以填充大面积区域,这是其他形式的等离子体所无法取代的；电子束等离子体技术在信息军事领域具有重要的应用价值。电子束等离子体系统包含电子的产生、加速、传输、控制以及引出过程，电子从产生到引出是由真空环境到高气压环境的过程，它们之间存在数个量级的气压差。通常的电子束等离子体产生单元是连续真空束流，通过分段差分抽气方式实现气压的阶梯分布，从而实现从高气压到高真空的过渡，但这种连续真空束流引出系统由于需要多个真空泵使得其系统体积庞大，所需辅助设备过多，严重地限制了其使用领域。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种等离子体产生单元及使用方法，以克服现有技术中在飞行器上应用等离子体隐身时所受的体积、重量和功耗限制问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电子束等离子体产生单元，所述电子束等离子体产生单元包括主真空腔(1)、固体薄膜隔离窗(2)、电源(3)及真空泵(4)，所述主真空腔(1)中包括阴极和磁场线圈；所述主真空腔(1)、所述固体薄膜隔离窗(2)和所述真空泵(4)组成封闭系统，所述封闭系统提供电子束产生、加速和传输所需要的真空环境，所述固体薄膜隔离窗(2)用于对所述主真空腔(1)和外界气压环境进行隔离，使所述主真空腔(1)维持高真空的环境，所述电源(3)为所述阴极提供直流高压；所述电源(3)开启后，所述阴极产生电子，所述电子被所述磁场线圈加速和聚焦，在所述主真空腔(1)内聚焦出射成电子束流(5)，所述电子束流(5)由所述固体薄膜隔离窗(2)射出后与气体碰撞电离产生电子束等离子体。