[发明专利]一种电子漂移注入系统

说明书

本发明公开了一种电子漂移注入系统，包括远程连接模块，控制模块，电源模块，电子发射模块，采集模块和反馈模块；电子发射模块的输入端连接至电源模块的输出端，控制端连接至控制模块的第二输出端，采集模块的输入端连接至电子发射模块的输出端，反馈模块的输入端连接至采集模块的输出端，控制模块的第二输入端连接至反馈模块的输出端；远程连接模块通过远程连接控制信号实现触发并设定电流初始值；控制模块输出触发信号，并根据反馈模块输出的注入电流大小控制在阴极预热阶段实现自动升高电流操作。本发明引入了反馈模块，在阴极预热阶段即可大量减少人力成本，还可以自动找出能够实现电子注入量最大时的电子枪下探距离。

技术领域

本发明属于磁约束聚变技术领域，更具体地，涉及一种电子漂移注入系统。

背景技术

电子漂移注入作为一种较新的托卡马克等离子体调制模式，其主要目的就是通过电场漂移和磁场梯度漂移接力的方法将自由电子注入到托卡马克真空室内。它可以在放电初始阶段通过增加种子电子数，进而降低电流启动所需电压。同时，也可以在等离子体放电阶段，通过改变电荷注入量与注入电流来改变边界电场，从而得到调节剪切流的作用。因此，开展电子漂移注入的实验研究可以提供一种简单易行的实现低环电压启动的候补手段，也可以针对磁约束等离子体反常输运、运输约束改善与控制展开研究。其结果可为ITER计划提供实验参考。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种电子漂移注入系统，其目的在于增大电子注入量，实现高度模块化，便于问题排除与维修，引入反馈模块，在阴极预热阶段即可大量减少人力成本，并且远程控制阴极在装置中的升降，同时可以自动找出能够实现电子注入量最大时的电子枪下探距离。

本发明提供了一种电子漂移注入系统，包括：远程连接模块，控制模块，电源模块，电子发射模块，采集模块和反馈模块；所述控制模块的第一输入端连接远程连接模块的输出端，所述电源模块的输入端连接至控制模块的第一输出端，电子发射模块的输入端连接至电源模块的输出端，电子发射模块的控制端连接至控制模块的第二输出端，采集模块的输入端连接至电子发射模块的输出端，反馈模块的输入端连接至采集模块的输出端，控制模块的第二输入端连接至反馈模块的输出端，所述远程连接模块用于通过远程连接控制信号实现触发并设定电流初始值；所述控制模块用于输出触发信号，并根据反馈模块输出的注入电流大小控制在阴极预热阶段实现自动升高电流操作；所述电源模块用于对阴极发射电子进行加热，并产生正负极板间电场使电子偏移便于电子成功注入；所述采集模块用于采集注入电流大小、正负极板电压、阴极加热电压和阴极电流；所述反馈模块用于将采集的注入电流大小反馈给所述控制模块。

其中，控制模块中的触发源为可调脉宽脉冲波。

其中，电源模块中的正、负极板电源采用触发充放电形式，触发响应在毫秒级，充放电时间应为毫秒级脉冲式，最大脉冲应为1000ms，且正、负极板电源均拥有电压采集接口。

其中，电子发射模块包括：阴极、聚焦线圈、电磁屏蔽套筒、真空壁和步进电机；所述聚焦线圈设置在所述阴极外围，所述电磁屏蔽套筒设置在所述聚焦线圈外，所述真空壁设置在所述电磁屏蔽套筒外围；所述步进电机位于所述真空壁上方；各个组件之间相互绝缘，且真空度不得低于1×10-⁵Pa。

其中，阴极材料为钡钨；真空高温下寿命长且蒸发率非常低，阴极材料周围套有电磁屏蔽套筒，屏蔽托卡马克装置内部磁场。可使热阴极加热电流在0～8A之间调节，每半个小时调节一次，无需人工操作；漂移电流过小时向控制模块发出同步电机下降信号，并且可寻找在一段长度内最大注入电流的阴极位置。

其中，阴极与所述聚焦线圈之间通过陶瓷碗绝缘。

其中，电磁屏蔽套筒的内直径为80mm，外直径为100mm，壁厚度为10mm。