[发明专利]一种多面体磁笼

说明书

本发明是一种涉及到控制带电粒子运动的方法，以及由此方法产生的设备。它主要涉及利用磁场控制带电粒子运动的领域。此方法是利用带电粒子在非均匀磁场中运动时，带电粒子会从强磁场偏移到弱磁场的特性。制造一个顶对多面体磁笼，来实现对带电粒子运动的约束。

(一)所属技术领域

一种涉及到控制带电粒子的方法，以及由此方法产生的设备。它主要涉及利用磁场控制带电粒子的领域。它通过一个多面体磁笼，利用带电粒子在不均匀磁场中运动时总是从较强磁场向较弱磁场移动的特性，实现对带电粒子的控制。

(二)背景技术：

如何有效的控制带电粒子一直以来都是人类关注的，长期有效的控制带电粒子是一个重要的研究领域。当前对控制带电粒子的方法还是比较多的。

一种是均匀磁场，如环向磁场，能将带电粒子长的时间的约束在这样一个封闭空间内。

另一种是磁镜，利用两端的强磁场来反射带电粒子，这也能很好的约束带电粒子。

环向磁场还运用到了核聚变上，比如托卡马克。

托卡马克是前苏联科学家发明的一种环形磁约束装置。在这一装置能有效的约束带电粒子相当长的时间，但还做不到永久约束。

制作磁镜的方法有很多，比较简单的是用两个电流方向相同的线圈产生一个中间弱两端强的磁场，这一磁场区域的两端就形成了两个磁镜，这磁场分布叫磁瓶。当绕着磁力线旋进的粒子由弱磁场区进入两端的强磁场区域时，就会受到一反向力的作用。这个力迫使粒子的速度减慢，轨道螺距缩短，然后停下来并反射回去，反射回去的粒子达管子中心区域后，又向另一端螺旋前进，达端口后又被反射回来。

带电粒子在磁场中运动时，垂直于磁场线时总是受到洛伦兹力的作用，所有的运动磁场控制带电粒子的方法都是如何利用好这一受力。当带电粒子的运动垂直于均匀磁场时，它将做匀速圆周运动。当带电粒子的运动方向与磁场线平行时，它将不会受到洛伦兹力的作用。带电粒子在环向磁场中运动时，它平行磁场线的分速度并不会受到影响，而它垂直于磁场线的另一分速度将受到磁场的洛伦兹力的作用。

另外还有利用电场的方法来约束带电粒子，带电粒子在电场中受到电场力的作用，这种方法也能在一定程度是约束带电粒子，但约束时间短。

长期约束带电粒子的运动对人类而言有着较大的意义的，而本发明的目的正是为了实现这一目标或作为一种有益的尝试。

(三)发明内容：

技术原理：

因为带电粒子在磁场运动时受到洛沦滋力的作力。通过利用这一特性可以控制带电粒子。

本技术方案通过利用带电粒子在不均匀磁场中运动时，粒子会逐渐从较强的磁场区向较弱的磁场区移动的特性将粒子约束在一个四周磁场较强而中心部分较弱的区域内。我称这为中心弱磁场，创造这个中心弱磁场是为了使带电粒子集中在中心区域内而不扩散，从而实现控制带电粒子的目的。

由于中心弱磁场有集中带电粒子的特性，所以在实现控制粒子的同时也使得粒子的密度增加。这有利增加粒子的碰撞概率。从而解决了热核聚变技术中的控制和增加密度的两大技术难题。

因此本技术的重点就是创造一个中心弱磁场来控制带电粒子。

多面体磁笼设计要点：

一个通过多个螺线管组成的一个多面体磁笼(如图2，图3和图4所示)。一个螺线管的管口(管口形状只要能组成一个多面体就可以了)就是多面体上的一个面。当螺线管通电后就会在多面体内形成一个四周较强而中心部分较弱的磁场(磁笼中心弱磁场如图 1所示)，而螺线管内的磁场基本上是均匀的。

带电粒子在磁笼中运动(如图1所示)，粒子通过螺线管进入多面体内，又从多面体内进入螺线管。大部分被约束在多面体内，粒子的碰撞也主要发生在多面体中心弱磁场内。