[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

摘要

本发明公开一种高功率微波介质窗击穿真空侧等离子体诊断装置及方法，装置主要包括馈源喇叭、位于馈源喇叭底部的介质窗、长度不同的光纤束、光谱仪和相机，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；光纤束的输入端分别插入所述光纤孔中；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，光谱仪的输出端与相机连接；该装置能够在单次微波脉冲内诊断等离子体的时间和空间分布。

主权项

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。