一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構制造技術

本發明專利技術屬于大功率長脈沖離子源放電室與加速器之間的絕緣屏蔽技術領域，具體涉及一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構。本發明專利技術應用于托卡馬克裝置的大功率長脈沖離子源放電室與加速器之間；包括以下方面的設計：根據中性束離子源放電室與加速器的空間幾何尺寸，確定布置陶瓷絕緣屏蔽結構的分布區域；采用多塊陶瓷片相壓接，并用陶瓷螺釘、陶瓷螺帽將各個陶瓷片固定于放電室上的方式，組成陶瓷屏蔽結構；一個完整的陶瓷屏蔽結構共包括3種尺寸的陶瓷片，每種尺寸的陶瓷片各4片；每片陶瓷片的厚度為3mm。采用上述方案可以實現離子源放電室與加速器之間的絕緣屏蔽的同時，降低加工難度，減小加工成本。

【技術實現步驟摘要】
一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構
本專利技術屬于大功率長脈沖離子源放電室與加速器之間的絕緣屏蔽
，具體涉及一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構。
技術介紹
在中國環流器HL-2M裝置第一條中性束束線離子源實驗運行過程中發現，在離子源放電室和加速器之間需要增加絕緣屏蔽，避免等離子體產生后在放電室和加速器之間產生局部拉弧而最終導致弧放電不正常，且嚴重時可能損壞放電室和加速器電極。由于該離子源是大功率長脈沖放電，因此，一般的絕緣材料，如麥拉或四氟材料，在離子源長脈沖高功率放電過程中由于受等離子體的轟擊而熔化或燒灼，使用壽命很短，無法滿足實驗需求。因此，適合選用耐高溫的陶瓷材料。HL-2M裝置第一條中性束束線離子源放電室和加速器之間的這種絕緣屏蔽外圍尺寸約為650mm*360mm。如果選用陶瓷材料做絕緣屏蔽，尺寸如此大的陶瓷板加工難度很大，由于大尺寸的陶瓷板在燒結過程中的變形量比較大大，滿足形變要求的成品率很低，對應的加工成本很高。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構，從而實現離子源放電室與加速器之間的絕緣屏蔽的同時，降低加工難度，減小加工成本。為了實現這一目的，本專利技術采取的技術方案是：一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構，應用于托卡馬克裝置的大功率長脈沖離子源放電室與加速器之間；包括以下方面的設計：根據中性束離子源放電室與加速器的空間幾何尺寸，確定布置陶瓷絕緣屏蔽結構的分布區域：外邊框是長度為650mm、寬度為360mm、四個角的倒角為R20mm的矩形區域；采用多塊陶瓷片相壓接，并用陶瓷螺釘、陶瓷螺帽將各個陶瓷片固定于放電室上的方式，組成陶瓷屏蔽結構；一個完整的陶瓷屏蔽結構共包括3種尺寸的陶瓷片，每種尺寸的陶瓷片各4片；每片陶瓷片的厚度為3mm；第一種尺寸的陶瓷片在厚度方向上的截面為七邊形，七邊形的七條邊的長度依次為121mm、121mm、48mm、15.17mm、15.17mm、48mm，七個內角依次為90°、90°、90°、135°、135°、90°、90°；在其中兩條長度為121mm的邊的夾角位置處設置R20mm的倒角，在兩個135°內角的頂角處開設R20mm的倒角；第二種尺寸的陶瓷片在厚度方向上的截面為長方形，長度為118mm，寬度為48mm；第三種尺寸的陶瓷片在厚度方向上的截面為長方形，長度為149mm，寬度為48mm；分別用1、2、3表示3種尺寸的陶瓷片，在相鄰的兩片陶瓷片之間銜接的部分為3種尺寸的陶瓷片結構中在厚度方向上的截面上長度為48mm的邊；在相鄰的兩片陶瓷片之間銜接的部分設置臺階結構；3種尺寸的陶瓷片按以下順序依次連接：1-3-2-3-1-2-1-3-2-3-1-2，連接后形成外邊框是長度為650mm、寬度為360mm、四個角的倒角為R20mm的矩形區域；在每片陶瓷片上設不少于2個小孔，小孔是圓臺狀開孔結構，分為上部和下部兩部分，上部的直徑為L1，深度為1.6mm；下部的直徑為L2，深度為1.4mm；陶瓷螺釘、陶瓷螺帽分別與小孔的下部和上部相配合，將各陶瓷片固定于放電室上；陶瓷螺帽的高度為2mm。進一步的，如上所述的一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構，陶瓷材料為以下兩種氧化鋁陶瓷的一種：氧化鋁含量為95％的95瓷、氧化鋁含量為99％的99瓷。進一步的，如上所述的一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構，陶瓷片邊緣相對放電室邊緣向真空內突出2mm，以控制離子源放電室與加速器之間絕緣屏蔽。本專利技術技術方案為HL-2M裝置第一條中性束束線離子源弧放電室和加速器之間設計了一種陶瓷絕緣屏蔽結構。具有如下有益效果：(1)這種采用多塊陶瓷片相壓接的方式，并用陶瓷螺釘將各個陶瓷片固定于放電室上，組成了大面積的陶瓷屏蔽結構，實現了離子源放電室與加速器之間的絕緣屏蔽。(2)陶瓷材料的絕緣片耐高溫，在真空室內的放氣率低，對真空帶來的污染較小，能夠滿足實驗真空需求。(3)將面積較大的陶瓷板劃分為多片的方式，減小了單個陶瓷片的尺寸，降低了加工難度，大大減小了加工成本。(4)一個完整的絕緣屏蔽結構共需要3種尺寸的陶瓷片，每種尺寸的絕緣片各需要四片，共12片。不同尺寸的陶瓷片數量較少，且每種尺寸的陶瓷片利用率高。加工組裝容易，價格便宜；單個陶瓷片更換也較為方便。(5)小孔采用了臺階式結構，陶瓷螺釘的螺帽可以部分沉入小孔臺階內，為放電室下面接的加速器部分節省了空間。附圖說明圖1為陶瓷屏蔽層劃分示意圖。圖中：1陶瓷片1,2陶瓷片2,3陶瓷片3。具體實施方式下面通過附圖和具體實施例對本專利技術技術方案進行進一步詳細說明。本專利技術一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構，應用于托卡馬克裝置的大功率長脈沖離子源放電室與加速器之間；根據HL-2M裝置的第一條5MW的中性束離子源放電室與加速器的空間幾何尺寸，包括以下方面的設計：根據中性束離子源放電室與加速器的空間幾何尺寸，確定布置陶瓷絕緣屏蔽結構的分布區域：外邊框是長度為650mm、寬度為360mm、四個角的倒角為R20mm的矩形區域；采用多塊陶瓷片相壓接，并用陶瓷螺釘、陶瓷螺帽將各個陶瓷片固定于放電室上的方式，組成陶瓷屏蔽結構；一個完整的陶瓷屏蔽結構共包括3種尺寸的陶瓷片，每種尺寸的陶瓷片各4片；每片陶瓷片的厚度為3mm；在本實施例中，陶瓷材料為以下兩種氧化鋁陶瓷的一種：氧化鋁含量為95％的95瓷、氧化鋁含量為99％的99瓷；陶瓷片邊緣相對放電室邊緣向真空內突出2mm，以控制離子源放電室與加速器之間絕緣屏蔽。第一種尺寸的陶瓷片在厚度方向上的截面為七邊形，七邊形的七條邊的長度依次為121mm、121mm、48mm、15.17mm、15.17mm、48mm，七個內角依次為90°、90°、90°、135°、135°、90°、90°；在其中兩條長度為121mm的邊的夾角位置處設置R20mm的倒角，在兩個135°內角的頂角處開設R20mm的倒角；第二種尺寸的陶瓷片在厚度方向上的截面為長方形，長度為118mm，寬度為48mm；第三種尺寸的陶瓷片在厚度方向上的截面為長方形，長度為149mm，寬度為48mm；分別用1、2、3表示3種尺寸的陶瓷片，在相鄰的兩片陶瓷片之間銜接的部分為3種尺寸的陶瓷片結構中在厚度方向上的截面上長度為48mm的邊；在相鄰的兩片陶瓷片之間銜接的部分設置臺階結構；3種尺寸的陶瓷片按以下順序依次連接：1-3-2-3-1-2-1-3-2-3-1-2，連接后形成外邊框是長度為650mm、寬度為360mm、四個角的倒角為R20mm的矩形區域；在每片陶瓷片上設置不少于2個小孔，小孔是圓臺狀開孔結構，分為上部和下部兩部分，上部的直徑為L1，深度為1.6mm；下部的直徑為L2，深度為1.4mm；陶瓷螺釘、陶瓷螺帽分別與小孔的下部和上部相配合，將各陶瓷片固定于放電室上；陶瓷螺帽的高度為2mm。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構，應用于托卡馬克裝置的大功率長脈沖離子源放電室與加速器之間；其特征在于，包括以下方面的設計：根據中性束離子源放電室與加速器的空間幾何尺寸，確定布置陶瓷絕緣屏蔽結構的分布區域：外邊框是長度為650mm、寬度為360mm、四個角的倒角為R20mm的矩形區域；采用多塊陶瓷片相壓接，并用陶瓷螺釘、陶瓷螺帽將各個陶瓷片固定于放電室上的方式，組成陶瓷屏蔽結構；一個完整的陶瓷屏蔽結構共包括3種尺寸的陶瓷片，每種尺寸的陶瓷片各4片；每片陶瓷片的厚度為3mm；第一種尺寸的陶瓷片在厚度方向上的截面為七邊形，七邊形的七條邊的長度依次為121mm、121mm、48mm、15.17mm、

【技術特征摘要】
1.一種離子源放電室與加速器之間的陶瓷屏蔽結構，應用于托卡馬克裝置的大功率長脈沖離子源放電室與加速器之間；其特征在于，包括以下方面的設計：根據中性束離子源放電室與加速器的空間幾何尺寸，確定布置陶瓷絕緣屏蔽結構的分布區域：外邊框是長度為650mm、寬度為360mm、四個角的倒角為R20mm的矩形區域；采用多塊陶瓷片相壓接，并用陶瓷螺釘、陶瓷螺帽將各個陶瓷片固定于放電室上的方式，組成陶瓷屏蔽結構；一個完整的陶瓷屏蔽結構共包括3種尺寸的陶瓷片，每種尺寸的陶瓷片各4片；每片陶瓷片的厚度為3mm；第一種尺寸的陶瓷片在厚度方向上的截面為七邊形，七邊形的七條邊的長度依次為121mm、121mm、48mm、15.17mm、15.17mm、48mm，七個內角依次為90°、90°、90°、135°、135°、90°、90°；在其中兩條長度為121mm的邊的夾角位置處設置R20mm的倒角，在兩個135°內角的頂角處開設R20mm的倒角；第二種尺寸的陶瓷片在厚度方向上的截面為長方形，長度為118mm，寬度為48mm；第三種尺寸的陶瓷片在厚度方向上的截面為長方形，長度為149...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏會領，曹建勇，
申請(專利權)人：核工業西南物理研究院，
類型：發明
國別省市：四川,51