CN109358237B - 等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法 - Google Patents

等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109358237B
CN109358237B CN201811125648.6A CN201811125648A CN109358237B CN 109358237 B CN109358237 B CN 109358237B CN 201811125648 A CN201811125648 A CN 201811125648A CN 109358237 B CN109358237 B CN 109358237B
Authority
CN
China
Prior art keywords
experiment
plasma
microwave
cavity
discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201811125648.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109358237A (zh
Inventor
赵海龙
季雅静
林忠英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taizhou University
Original Assignee
Taizhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taizhou University filed Critical Taizhou University
Priority to CN201811125648.6A priority Critical patent/CN109358237B/zh
Publication of CN109358237A publication Critical patent/CN109358237A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109358237B publication Critical patent/CN109358237B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08Measuring electromagnetic field characteristics

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明公开了一种等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法,包括实验基座和实验腔体,所述实验腔体为圆筒结构,在实验腔体的顶端设有固定盖,在固定盖的下侧壁上安装有加热板,加热板的下侧壁上安装有发射体,在固定盖的中心处开设有螺孔且在螺孔内螺接有阳极螺栓。本发明提供的等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,气体在放电腔体内部完成放电,并通过微波导管来导入和导出电磁波,从而考察碰撞频率对电磁传播的影响。设备工作过程中,可通过放电强度控制等离子体密度,通过中性气体体积的变化控制中性气体密度,从而调节碰撞频率,进而考察不同碰撞频率特性对电磁场传播的影响。本发明具有结构精巧、操控简便的特点。

Description

等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法
技术领域
本发明涉及等离子体实验领域,具体是一种等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法。
背景技术
等离子体是由带正电荷的离子、负电荷的电子,以及一些中性的原子所组成的集合体,在宏观上一般呈电中性。由于含有大量的带电粒子,等离子体的基本过程受电场和磁场的影响,同时等离子体也对电磁场的传播产生各种效应。等离子体的介电特性使它获得多种应用,现已构成了电工发展的一个新学科,广泛应用于军事,能源,材料,化工及医学等领域。
等离子体对电场的传播特性的影响是等离子体应用的基础,不同的应用场合所需等离子体特性不同,表征等离子体特性的主要参数为等离子体密度和碰撞频率,等离子体体密度主要取决于放电强度;而碰撞频率与中性气体密度,电子密度,及电子温度相关,其变化特性较为复杂。因此等离子体碰撞频率对电磁传播的影响十分重要,是等离子体应用的基本理论。本发明提供一种等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,可通过改变实验条件,考察不同中性气体密度,不同等离子体密度及电子温度对电磁传播的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,包括实验基座和实验腔体,所述实验腔体为圆筒结构,在实验腔体的顶端设有固定盖,在固定盖的下侧壁上安装有加热板,加热板的下侧壁上安装有发射体,在固定盖的中心处开设有螺孔且在螺孔内螺接有阳极螺栓,阳极螺栓与固定盖的接触处设有阴极接线垫片,实验腔体的底端安装有活塞盖,在实验腔体的内部安装有阳极板,在实验腔体的右侧壁上插接有朗缪尔探针,实验腔体的左侧壁上连接有微波导入管,实验腔体的右侧壁上连接有微波导出管。
进一步的,所述活塞盖上安装有手动活塞,手动活塞的一端与实验腔体的贴合处设有密封圈,手动活塞的伸出实验腔体另一端安装有手柄。
进一步的,所述实验腔体与加热板的接触处四周均设有紧固螺母和接线垫片,实验腔体与阳极板的接触处四周均设有紧固螺母和接线垫片,实验腔体与活塞盖的接触处四周均设有紧固螺母和接线垫片,通过紧固螺母进行紧固,通过接线垫片进行接线。
进一步的,所述实验基座由底座和支撑架组成,支撑架上部为与实验腔体外壁相匹配的圆弧结构,用于放置实验腔体。
进一步的,所述实验腔体的材质为绝缘材料,实验腔体包括放电腔,放电腔的上侧设有内螺纹,用于安装固定盖,内螺纹处分布有两个对称分布的螺纹孔,用于安装加热板,加热板由导电材料制成,在放电腔的上侧位置左右相对开有两个微波口,分别用于安装微波导入管和微波导出管,在放电腔的中间和下侧位置的两侧同时开有螺纹孔,分别用于阳极板和活塞盖的安装。
进一步的,所述阳极板包括板体,板体的形状为与实验腔体的内径相配合的圆形,在板体上均匀开设有若干个通气孔,在板体的侧壁上开设有用于紧固螺母进行紧固的固定槽。
进一步的,实验平台的具体使用方法包括以下步骤:所述活塞盖包括盖体,盖体的中间为空心结构,并开设有螺纹槽,螺纹槽与手动活塞上的外螺纹相配合,在盖体的四周均开设有用于紧固螺母进行紧固的螺纹通孔。
进一步的,实验平台的具体使用方法包括以下步骤:
S1、通过加热板两端的接线垫片连接加热电源的两极,通过加热板对发射体进行加热,使得发射体发射出电子;
S2、将高压放电电源的正极通过接线垫片连接阳极板,负极通过阴极接线垫片连接加热板,电子在放电电压的作用下,加速达到阳极板,并与放电腔内气体碰撞,产生电离,进行实验腔体内的连续放电;
S3、将微波发生源产生的电磁波通过微波导入管引入到等离子体内部,并将微波导出管连接到微波测量设备,测量通过等离子体后微波变化特性;
S4、通过调节放电电压的幅值设定来调节等离子体密度,增大放电电压,放电强度及等离子体密度增大,减小放电电压,放电强度及等离子体密度降低,测量通过等离子体后微波变化特性;
S5、通过旋转手柄的移动来调节电子与中性气体的碰撞频率,测量测量通过等离子体后微波变化特性。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明一种等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,气体在放电腔体内部完成放电,并通过微波导管来导入和导出电磁波,从而考察碰撞频率对电磁传播的影响。设备工作过程中,可通过放电强度控制等离子体密度,通过中性气体体积的变化控制中性气体密度,从而调节碰撞频率,进而考察不同碰撞频率特性对电磁场传播的影响。本发明具有结构精巧、操控简便的特点。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是本发明中实验基座的结构示意图。
图3是本发明中实验腔体的结构示意图。
图4是本发明中阳极板的结构示意图。
图5是本发明中活塞盖的结构示意图。
附图标记:
1.实验基座、1-1.底座、1-2.支撑架、2.实验腔体、2-1.放电腔、2-2.微波口、2-3.螺纹孔、2-4.内螺纹、3.固定盖、4.加热板、5.阳极螺栓,6.阴极接线垫片、7.发射体、8.紧固螺母、9.接线垫片、10.朗缪尔探针、11.微波导入管、12.微波导管、13.阳极板、13-1.板体、13-2.通气孔、13-3.固定槽、14.手动活塞、15.密封圈、16.活塞盖、16-1.盖体、16-2.螺纹槽、16-3.螺纹通孔、17.手柄。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例对本发明作进一步详述,以下实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例:
一种等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,包括实验基座1和实验腔体2,所述实验腔体2为圆筒结构,在实验腔体2的顶端设有固定盖3,在固定盖3的下侧壁上安装有加热板4,加热板4的下侧壁上安装有发射体7,在固定盖3的中心处开设有螺孔且在螺孔内螺接有阳极螺栓5,阳极螺栓5与固定盖3的接触处设有阴极接线垫片6,实验腔体2的底端安装有活塞盖16,在实验腔体2的内部安装有阳极板13,在实验腔体2的右侧壁上插接有朗缪尔探针10,实验腔体2的左侧壁上连接有微波导入管11,实验腔体2的右侧壁上连接有微波导出管12;
所述活塞盖16上安装有手动活塞14,手动活塞14的一端与实验腔体2的贴合处设有密封圈15,手动活塞14的伸出实验腔体2另一端安装有手柄17;
所述实验腔体2与加热板4的接触处四周均设有紧固螺母8和接线垫片9,实验腔体2与阳极板13的接触处四周均设有紧固螺母8和接线垫片9,实验腔体2与活塞盖16的接触处四周均设有紧固螺母8和接线垫片9,通过紧固螺母8进行紧固,通过接线垫片9进行接线;
所述实验基座1由底座1-1和支撑架1-2组成,支撑架1-2上部为与实验腔体2外壁相匹配的圆弧结构,用于放置实验腔体2;
所述实验腔体2的材质为绝缘材料,实验腔体2包括放电腔2-1,放电腔2-1的上侧设有内螺纹2-4,用于安装固定盖3,内螺纹2-4处分布有两个对称分布的螺纹孔2-3,用于安装加热板4,加热板4由导电材料制成,在放电腔2-1的上侧位置左右相对开有两个微波口2-2,分别用于安装微波导入管11和微波导出管12,在放电腔2-1的中间和下侧位置的两侧同时开有螺纹孔2-3,分别用于阳极板13和活塞盖16的安装;
所述阳极板13包括板体13-1,板体13-1的形状为与实验腔体2的内径相配合的圆形,在板体13-1上均匀开设有若干个通气孔13-2,在板体13-1的侧壁上开设有用于紧固螺母进行紧固的固定槽13-3;
所述活塞盖16包括盖体16-1,盖体16-1的中间为空心结构,并开设有螺纹槽16-2,螺纹槽16-2与手动活塞14上的外螺纹相配合,在盖体16-1的四周均开设有用于紧固螺母8进行紧固的螺纹通孔16-3;
实验平台的具体使用方法包括以下步骤:
S1、通过加热板4两端的接线垫片连接加热电源的两极,通过加热板4对发射体7进行加热,使得发射体7发射出电子;
S2、将高压放电电源的正极通过接线垫片连接阳极板13,负极通过阴极接线垫片连接加热板4,电子在放电电压的作用下,加速达到阳极板13,并与放电腔内气体碰撞,产生电离,进行实验腔体2内的连续放电;
S3、将微波发生源产生的电磁波通过微波导入管11引入到等离子体内部,并将微波导出管12连接到微波测量设备,测量通过等离子体后微波变化特性;
S4、通过调节放电电压的幅值设定来调节等离子体密度,增大放电电压,放电强度及等离子体密度增大,减小放电电压,放电强度及等离子体密度降低,测量通过等离子体后微波变化特性;
S5、通过旋转手柄17的移动来调节电子与中性气体的碰撞频率,测量测量通过等离子体后微波变化特性。
通过加热板两端的接线垫片连接加热电源的两级,通过加热板对发射体,在加热的过程中,高压放电电源的正极通过接线垫片连接阳极板,负极通过阴极接线垫片连接加热板,由于加热板为导电材料,阴极电压作用在发射体上。发射体的发射能力随着发射体温度的升高,在放电电压的作用下,发射体放出大量的电子,电子在放电电压的作用下,加速达到阳极,并与放电腔内气体碰撞,产生电离,从而实现腔内的连续放电,实验过程中,可以通过朗缪尔探针测量等离子体密度和电子温度。
在持续放电的情况下,将微波发生源产生的电磁波通过微波导入管引入到等离子体内部,并将微波导管连接到微波测量设备,测量通过等离子体后微波变化特性。
在实验过程中,可以通过放电电压的幅值设定来调节等离子体密度,增大放电电压,放电强度及等离子体密度增大;减小放电电压,放电强度及等离子体密度降低。
在实验过程中,可通过逆时针旋转手动活塞的手柄来降低活塞的位置,在气体总质量不变的情况下,增大体积可以减小中性气体的密度,从而降低碰撞频率。因此可以通过旋转手柄的移动来调节电子与中性气体的碰撞频率,从而考察碰撞频率对电磁传播的影响。
本发明一种等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,实验平台主体由实验基座和实验腔体构成,气体在放电腔体内部完成放电,并通过微波导管来导入和导出电磁波,从而考察碰撞频率对电磁传播的影响。设备工作过程中,可通过放电强度控制等离子体密度,通过中性气体体积的变化控制中性气体密度,从而调节碰撞频率,进而考察不同碰撞频率特性对电磁场传播的影响。本发明具有结构精巧、操控简便的特点。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,包括实验基座(1)和实验腔体(2),其特征在于,所述实验腔体(2)为圆筒结构,在实验腔体(2)的顶端设有固定盖(3),在固定盖(3)的下侧壁上安装有加热板(4),加热板(4)的下侧壁上安装有发射体(7),在固定盖(3)的中心处开设有螺孔且在螺孔内螺接有阳极螺栓(5),阳极螺栓(5)与固定盖(3)的接触处设有阴极接线垫片(6),实验腔体(2)的底端安装有活塞盖(16),在实验腔体(2)的内部安装有阳极板(13),在实验腔体(2)的右侧壁上插接有朗缪尔探针(10),实验腔体(2)的左侧壁上连接有微波导入管(11),实验腔体(2)的右侧壁上连接有微波导出管(12);
所述阳极板(13)包括板体(13-1),板体(13-1)的形状为与实验腔体(2)的内径相配合的圆形,在板体(13-1)上均匀开设有若干个通气孔(13-2),在板体(13-1)的侧壁上开设有用于紧固螺母进行紧固的固定槽(13-3);
所述活塞盖(16)上安装有手动活塞(14),手动活塞(14)的一端与实验腔体(2)的贴合处设有密封圈(15),手动活塞(14)的伸出实验腔体(2)另一端安装有手柄(17);
所述实验腔体(2)的材质为绝缘材料,实验腔体(2)包括放电腔(2-1),放电腔(2-1)的上侧设有内螺纹(2-4),用于安装固定盖(3),内螺纹(2-4)处分布有两个对称分布的螺纹孔(2-3),用于安装加热板(4),加热板(4)由导电材料制成,在放电腔(2-1)的上侧位置左右相对开有两个微波口(2-2),分别用于安装微波导入管(11)和微波导出管(12),在放电腔(2-1)的中间和下侧位置的两侧同时开有螺纹孔(2-3),分别用于阳极板(13)和活塞盖(16)的安装。
2.根据权利要求1所述的等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,其特征在于,所述实验腔体(2)与加热板(4)的接触处四周均设有紧固螺母(8)和接线垫片(9),实验腔体(2)与阳极板(13)的接触处四周均设有紧固螺母(8)和接线垫片(9),实验腔体(2)与活塞盖(16)的接触处四周均设有紧固螺母(8)和接线垫片(9),通过紧固螺母(8)进行紧固,通过接线垫片(9)进行接线。
3.根据权利要求1所述的等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,其特征在于,所述实验基座(1)由底座(1-1)和支撑架(1-2)组成,支撑架(1-2)上部为与实验腔体(2)外壁相匹配的圆弧结构,用于放置实验腔体(2)。
4.根据权利要求1所述的等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台,其特征在于,所述活塞盖(16)包括盖体(16-1),盖体(16-1)的中间为空心结构,并开设有螺纹槽(16-2),螺纹槽(16-2)与手动活塞(14)上的外螺纹相配合,在盖体(16-1)的四周均开设有用于紧固螺母(8)进行紧固的螺纹通孔(16-3)。
5.一种针对权利要求1-4中任一项所述的等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台的使用方法,其特征在于,所述使用方法包括以下步骤:
S1、通过加热板(4)两端的接线垫片连接加热电源的两极,通过加热板(4)对发射体(7)进行加热,使得发射体(7)发射出电子;
S2、将高压放电电源的正极通过接线垫片连接阳极板(13),负极通过阴极接线垫片连接加热板(4),电子在放电电压的作用下,加速达到阳极板(13),并与放电腔内气体碰撞,产生电离,进行实验腔体(2)内的连续放电;
S3、将微波发生源产生的电磁波通过微波导入管(11)引入到等离子体内部,并将微波导出管(12)连接到微波测量设备,测量通过等离子体后微波变化特性;
S4、通过调节放电电压的幅值设定来调节等离子体密度,增大放电电压,放电强度及等离子体密度增大,减小放电电压,放电强度及等离子体密度降低,测量通过等离子体后微波变化特性;
S5、通过旋转手柄(17)的移动来调节电子与中性气体的碰撞频率,测量通过等离子体后微波变化特性。
CN201811125648.6A 2018-09-26 2018-09-26 等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法 Expired - Fee Related CN109358237B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811125648.6A CN109358237B (zh) 2018-09-26 2018-09-26 等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811125648.6A CN109358237B (zh) 2018-09-26 2018-09-26 等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109358237A CN109358237A (zh) 2019-02-19
CN109358237B true CN109358237B (zh) 2020-11-06

Family

ID=65347748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811125648.6A Expired - Fee Related CN109358237B (zh) 2018-09-26 2018-09-26 等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109358237B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112630288B (zh) * 2020-11-17 2021-10-12 燕山大学 一种基于放电的二次电子发射系数测量装置及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3944946A (en) * 1974-11-15 1976-03-16 Balram Prasad Coherent generation of microwaves by stimulated Raman emissions
IL62609A (en) * 1981-04-08 1984-12-31 Technion Res & Dev Foundation Electromagnetic wave amplifiers and generators
US5225740A (en) * 1992-03-26 1993-07-06 General Atomics Method and apparatus for producing high density plasma using whistler mode excitation
CN101820720A (zh) * 2010-03-24 2010-09-01 中国地质大学(北京) 软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置
WO2013008344A1 (ja) * 2011-07-14 2013-01-17 株式会社島津製作所 プラズマ処理装置
CN102724003B (zh) * 2012-04-23 2014-07-02 北京航天长征飞行器研究所 一种测试等离子体对空间通信信号特征影响的方法
CN104573271B (zh) * 2015-01-27 2018-05-22 中国空间技术研究院 一种参数可变的精确等离子体天线辐射性能仿真方法
CN106057625B (zh) * 2016-05-27 2018-05-01 上海集成电路研发中心有限公司 提高离子注入纯度的电弧腔及离子注入方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109358237A (zh) 2019-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109932607B (zh) 空间辐射环境强电磁场诱发静电放电试验***
CN103826379B (zh) 非平衡等离子体产生装置及颗粒状粉末表面改性处理***
CN201004732Y (zh) 一种大气压介质阻挡辉光放电等离子体发生装置
CN209676564U (zh) 一种射频感应耦合线性离子源
CN209593872U (zh) 一种低能电子加速器装置
CN104505325A (zh) 一种高电压气体放电电子枪装置
CN109358237B (zh) 等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法
US3839182A (en) Triode device for sputtering material by means of a low voltage discharge
CN109192641B (zh) 一种潘宁冷阴极离子源
CN107295740A (zh) 一种产生均匀大气压下辉光放电的装置及方法
CN109119313B (zh) 一种大发射电流空心阴极地面试验装置
CN106531600A (zh) 一种孔形水冷电极引出***负氢离子源的装置
CN210928112U (zh) 一种微波等离子体发生装置
CN108112153A (zh) 一种双等离子体离子源
CN107591301B (zh) 等离子体阴极实心注电子枪
CN105977128A (zh) 一种等离子电离离子源装置
CN210469844U (zh) 电极组件及使用该电极组件的等离子体发生装置
CN207719591U (zh) 一种分子量化提高活性的装置
CN221043318U (zh) 一种多场耦合增强型等离子体表面处理装置
CN109935504B (zh) 基于热电子放电的矩形电子源
KR940025403A (ko) 저에너지 중성입자빔의 생성방법 및 장치
RU2196395C1 (ru) Плазменный реактор и устройство для генерации плазмы (варианты)
CN106128928B (zh) 一种高磁场下微型潘宁离子源的引出结构
CN209456077U (zh) 一种外场增强臭氧发生装置
CN214851956U (zh) 一种自加热发射型混合阴极离子源装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201106