[发明专利]一种高功率毫米波匹配负载

说明书

本发明公开了一种，包括具有腔体的不锈钢负载本体，所述腔体包含反射腔体和吸收腔体；波束入口，其设置于负载本体上，波束通过波束入口进入腔体；反射镜，其设置于腔体内相对波束入口的另一端，所述反射镜具有朝向吸收腔体内壁的反射镜面；吸收腔体，其位于反射镜一侧；反射腔体，其设置于吸收腔体的前端，所述反射腔体具有朝向吸收腔体的反射腔面；外壳，其设置于负载本体外，外壳与负载本体之间形成冷却通道。采用本发明的一种高功率毫米波匹配负载，能够在实现对高功率毫米波功率进行吸收、减少反射波功率的同时，降低匹配负载的制造成本、降低打火概率、延长匹配负载的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种高功率毫米波匹配负载，属于匹配负载技术领域。

背景技术

磁约束热核聚变实验研究中，需采用高功率毫米波进行电子回旋共振加热。高功率毫米波源通常为一种电真空器件（回旋管），目前单个回旋管的输出功率已经达到了兆瓦级，这就要求匹配负载必须实现高功率毫米波的吸收和匹配。高功率毫米波输出时，对匹配负载提出了苛刻要求，反射波功率过大、设计不佳或存在缺陷都容易引起匹配负载、电真空器件损坏，造成系统停机。

目前，微波波束从腔体顶部输入，被安装在底部的金属反射镜反射扩散至吸收腔体体内部，吸收腔体体内部涂覆部分吸收层或利用内部的不锈钢水管对入射的毫米波进行吸收。部分吸收层或不锈钢水管及吸收腔体体壁将入射的毫米波能量转换为热能，并通过冷却水路带走产生的热量，以实现吸收入射的高功率毫米波。

在毫米波波段，现有的技术方法采用等离子体溅射的方法在腔体内部涂覆部分吸收层。为了实现对高功率毫米波的吸收，匹配负载的吸收腔体体内表面往往需要足够大的接触面积。在吸收腔体体内壁进行大面积的等离子体溅射涂覆部分反射层，造价不菲。并且部分吸收层内存在微孔，在高功率条件下，微孔处易发生打火造成部分吸收层的损坏。此外由于输出功率时间变长，部分吸收层和吸收腔体体会因热膨胀系数不同而产生不同程度的形变，造成部分吸收层从吸收腔体体上脱落。随着部分反射层的损坏和脱落，匹配负载的工作性能也会产生变化，导致反射波功率增加，增加了系统损坏的风险。

同时，若采用不锈钢水管吸收入射的高功率毫米波，虽然可以避免因涂覆部分反射层造成的种种缺点，但由于不锈钢对毫米波的低吸收率会在匹配负载内反射传播多次，会造成较强的反射波，增加了系统损坏的风险。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高功率毫米波匹配负载，本发明能够在实现对高功率毫米波功率进行吸收、减少反射波功率的同时，降低匹配负载的制造成本、降低打火概率、延长匹配负载的使用寿命。

本发明采用的技术方案如下：

一种高功率毫米波匹配负载，包括具有腔体的不锈钢负载本体，所述腔体包含反射腔体和吸收腔体；

波束入口，其设置于负载本体上，波束通过波束入口进入腔体；

反射镜，其设置于腔体内相对波束入口的另一端，所述反射镜具有朝向吸收腔体内壁的反射镜面；

吸收腔体，其位于反射镜一侧；

反射腔体，其设置于吸收腔体的前端，所述反射腔体具有朝向吸收腔体的反射腔面；

外壳，其设置于负载本体外，外壳与负载本体之间形成冷却通道。

在本发明中，微波波束从波束入口进入匹配负载，在反射镜处被反射扩散至吸收腔体，在吸收腔体部分微波被吸收腔体吸收，部分微波继续反射传播；经过吸收腔体的多次反射，微波被反射到反射腔体处，部分微波被反射腔体吸收，由于反射腔体具有朝向吸收腔体的反射面，未被吸收的微波会被反射回吸收腔体内继续传播吸收，如此循环实现对入射微波的吸收；在此过程中，通过冷却通道的循环冷却将吸收微波产生的热量带走。