CN219201942U - 针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置及*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及中性粒子分析器设备，特别涉及针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，还涉及一种电场磁场平行中性粒子分析器标定***，电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，包括离子通道和离子发射源，该离子发射源与离子通道入口连通，该离子通道后端设置有用于对应中性粒子分析器的射出部；所述离子发射源为发射H+，H2 +和H3 +离子中任意一种或任意多种组合的电子回旋共振离子源，用于通过不同的电流产生不同质量的氢离子。通过采用本针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，采用如上述的电子回旋共振离子源，可较为可靠的为NPA投入托卡马克装置使用之前，对其进行质量和能量标定。
Description
技术领域
本实用新型涉及中性粒子分析器设备，特别涉及针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，还涉及一种电场磁场平行中性粒子分析器标定***。
背景技术
在高温等离子体中，快离子与中性粒子会发生电荷交换反应，产生快中性粒子，这些快中性粒子不受磁场约束，有一定的几率在电离之前从等离子体中逃逸出来，中性粒子分析器(NPA)就是测量这些逃逸出来的中性粒子能谱的诊断工具，为此，申请人发明创造了“一种兼具能量分辨和质量分辨的中性粒子分析器”，专利号：201922154140.5。
在聚变实验研究领域，NPA可以作为离子温度测量、快离子物理分析和聚变堆燃料密度比(D/T)测量的诊断工具。上述的电场磁场平行NPA兼具质量和能量分辨能力，但在投入托卡马克装置使用之前，需要对其进行质量和能量标定,但是目前还缺乏该类装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，以对NPA投入托卡马克装置使用之前，对其进行质量和能量标定，保障NPA后续使用的可靠性。
本实用新型的一方面提供了针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，包括离子通道和离子发射源，该离子发射源与离子通道入口连通，该离子通道后端设置有用于对应中性粒子分析器的射出部；所述离子发射源为发射H+，H2 +和H3 +离子中任意一种或任意多种组合的电子回旋共振离子源，用于通过不同的电流产生不同质量的氢离子。
通过采用本针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，采用如上述发射H+，H2 +和H3 +离子的电子回旋共振离子源，可较为可靠地为NPA投入托卡马克装置使用之前，对其进行质量和能量标定。
在一些可行的实施例中，所述离子通道包含设置于该离子通道上用于对离子路径进行偏转的偶极磁铁；其中，所述偶极磁铁的后端连接有第一腔室，偶极磁铁实现三种离子束流的分离后离子束流经过该第一腔室；所述第一腔室内设置有位于离子通道路线上的法拉第筒。
采用该法拉第筒，用于测量实验提供的束流流强。
在一些可行的实施例中，所述离子通道的入口设置有位于该离子通道内部的高压电源。
所述高压电源用于加速离子源产生的离子，得到不同能量的离子，提供给中性粒子分析器NPA以实现能量标定。
在一些可行的实施例中，所述偶极磁铁的前端设置有第二腔室；所述第二腔室的前端设置有磁性绝缘环。
在一些可行的实施例中，所述第二腔室的后端设置位于离子通道上或离子通道内的准直孔，准直孔的输出端与偶极磁铁所在通道连接。
本实用新型的另一方面提供了电场磁场平行中性粒子分析器标定***，包括如上述一方面及其改进方案所述的针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置；所述电场磁场平行中性粒子分析器标定***还包括中性粒子分析器，该中性粒子分析器的输入端与标定装置的输出端连通。
本电场磁场平行中性粒子分析器标定***标定出的中性粒子分析器兼具质量和能量分辨能力，采用本***可较为方便的得到标定好的中性粒子分析器。
在一些可行的实施例中，所述中性粒子分析器包含外壳；所述外壳上设置有位于离子路径末端的分析器探测板。
在一些可行的实施例中，所述外壳上设置有与所述分析器探测板对应的观察窗。
在一些可行的实施例中，所述分析器探测板为透明板件，所述观察窗位于分析器探测板的背面，该分析器探测板的正面为朝向外壳内部的离子接收面。
所述观察窗位于分析器探测板的背面，该分析器探测板的正面为朝向外壳内部的离子接收面。
在一些可行的实施例中，所述外壳内设置有提供磁场的磁场生成部，所述外壳内设置有提供电场的电场生成部；所述磁场生成部和电场生成部串联。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为用于说明实施例1的针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置和实施例2的电场磁场平行中性粒子分析器标定***的结构示意图；
附图标记：1-离子发射源，2-高压电源，3-磁性绝缘环，4-第二腔室，5-准直孔，6-偶极磁铁，7-第一腔室，8-法拉第筒，9-分析器的外壳，10-磁场区，11-电场区，12-分析器探测板，13-观察窗。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本实用新型。在其他实施例中，为了避免混淆本本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
电场磁场平行NPA兼具质量和能量分辨能力，但在投入托卡马克装置使用之前，需要对其进行质量和能量标定,本实施方式阐述的方案即为了提供该类装置。
实施例1
参照图1，针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，包括离子通道和离子发射源1，该离子发射源1与离子通道入口连通，该离子通道后端设置有用于对应中性粒子分析器的射出部；所述离子发射源1为发射H+，H2 +和H3 +离子中任意一种或任意多种组合的电子回旋共振离子源，用于通过不同的电流产生不同质量的氢离子。
采用本针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，采用如上述发射离子的离子发射器，可较为可靠的为NPA投入托卡马克装置使用之前，对其进行质量和能量标定。
在上述的方案基础上还可以进一步改进，所述离子通道包含设置于该离子通道上用于对离子路径进行偏转的偶极磁铁6；其中，所述偶极磁铁6的后端连接有第一腔室；所述第一腔室7内设置有位于离子通道路线上的法拉第筒8。
所述离子通道的入口设置有位于该离子通道内部的高压电源2。高压电源2用于加速离子源产生的离子，得到不同能量的离子，提供给NPA以实现能量标定。
所述偶极磁铁6的前端设置有第二腔室4；所述第二腔室4的前端设置有磁性绝缘环3。所述磁性绝缘环3用于将高压电源2的高压绝缘，并为了防止偶极磁铁6与磁性绝缘不发生干啥，在两者之间布置第二腔室4。
所述第二腔室4的后端设置位于离子通道上或离子通道内的准直孔5，准直孔5的输出端与偶极磁铁6所在通道连接。所述准直孔5用于聚焦前端出射的离子源，减小束流束斑直径，提到离子流射出的精度。
所述分析器对本标定装置出射的不同质量和能量的离子进行分析，分析器腔体内部的磁场对离子在俯视图视场上偏转，分析器腔体内部的电场对离子在垂直方向上偏转，经过磁场和电场偏转后的离子轰击分析器探测板12，通过分析器观察窗13观察探测结果，根据离子分辨结果，调整分析器内部磁场、电场、探测器的排布方式、间距等参数，优化分析单元设计，从而实现对电场磁场平行中性粒子分析器的质量能量标定。
实施例2
结合图1，电场磁场平行中性粒子分析器标定***，包括如上述实施例1及其改进方案所述的针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置；所述电场磁场平行中性粒子分析器标定***还包括中性粒子分析器，该中性粒子分析器的输入端与标定装置的输出端连通。本电场磁场平行中性粒子分析器标定***标定出的中性粒子分析器兼具质量和能量分辨能力，采用本***可较为方便的得到标定好的中性粒子分析器。
所述中性粒子分析器包含外壳9；所述外壳9上设置有位于离子路径末端的分析器探测板12。所述外壳9上设置有与所述分析器探测板12对应的观察窗13，所述分析器探测板12为透明板件，以更为方便的可视化的观察分析器探测板12的探测结果。
所述外壳9内设置有提供磁场的磁场生成部，所述外壳9内设置有提供电场的电场生成部；所述磁场生成部和电场生成部串联。
磁场和电场前后串连组成的中性粒子分析器分析单元，H+和D+经分析单元偏转后，不同行之间实现质量分辨，同一行上的不同位置实现能量分辨。
离子沿着飞行轨迹经磁场生成部生成的磁场区10和电场生成部生成的电场区11偏转后进入自由飞行区并轰击到探测板上的探测器阵列。离子轨迹在磁场区10的半径由离子动量决定，在电场区11的轨迹由离子能量决定。
离子源引出的不同质量及能量的离子，经过偏转磁铁偏转后，通过法拉第筒8进行聚焦，离子束流进入NPA分析单元，经过质量与能量分辨后，飞行一段距离后轰击到探测单元的探测板上，通过分析单元腔体的可视玻璃观察轰击面的离子排布情况，相应调整分析单元的磁场、电场以及探测单元的探测板位置，优化NPA的排布，并且根据探测结果对NPA进行质量、能量标定。
以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上上述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，其特征在于，包括：
离子通道；
离子发射源，该离子发射源与离子通道入口连通，该离子通道后端设置有用于对应中性粒子分析器的射出部；
所述离子发射源为发射H+，H2 +和H3 +离子中任意一种或任意多种组合的电子回旋共振离子源，用于通过不同的电流产生不同质量的氢离子。
2.根据权利要求1所述的针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，其特征在于，
所述离子通道包含设置于该离子通道上用于对离子路径进行偏转的偶极磁铁；
其中，所述偶极磁铁的后端连接有第一腔室；
所述第一腔室内设置有位于离子通道路线上的法拉第筒。
3.根据权利要求2所述的针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，其特征在于，
所述离子通道的入口设置有位于该离子通道内部的高压电源。
4.根据权利要求3所述的针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，其特征在于，
所述偶极磁铁的前端设置有第二腔室；
所述第二腔室的前端设置有磁性绝缘环。
5.根据权利要求4所述的针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置，其特征在于，
所述第二腔室的后端设置位于离子通道上或离子通道内的准直孔，准直孔的输出端与偶极磁铁所在通道连接。
6.电场磁场平行中性粒子分析器标定***，其特征在于，
包括如权利要求1～5任意一项所述的针对电场磁场平行中性粒子分析器的标定装置；
所述电场磁场平行中性粒子分析器标定***还包括中性粒子分析器，该中性粒子分析器的输入端与标定装置的输出端连通。
7.根据权利要求6所述的电场磁场平行中性粒子分析器标定***，其特征在于，
所述中性粒子分析器包含外壳；
所述外壳上设置有位于离子路径末端的分析器探测板。
8.根据权利要求7所述的电场磁场平行中性粒子分析器标定***，其特征在于，
所述外壳上设置有与所述分析器探测板对应的观察窗。
9.根据权利要求8所述的电场磁场平行中性粒子分析器标定***，其特征在于，
所述分析器探测板为透明板件；
所述观察窗位于分析器探测板的背面，该分析器探测板的正面为朝向外壳内部的离子接收面。
10.根据权利要求7所述的电场磁场平行中性粒子分析器标定***，其特征在于，
所述外壳内设置有提供磁场的磁场生成部；
所述外壳内设置有提供电场的电场生成部；
所述磁场生成部和电场生成部串联。
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