[发明专利]一种注入电子收集器

说明书

技术领域

本发明属于托卡马克装置注入电子的收集技术领域，更具体地，涉及一种注入电子收集器，用于托卡马克装置电子漂移注入实验。

背景技术

在可控核聚变的研究过程中，实现托卡马克装置的低环电压启动意义重大，它既可以节省消耗于放电起动阶段的加热场伏秒数，从而为拉长等离子体放电持续时间创造条件，又可以降低对加热场电源的要求，节省大量经费。特别是对目前和下一代的大型超导托卡马克装置，出于超导极向场线圈安全运行的要求以及防止超导线圈失超频繁发生，研究电子漂移注入对降低托卡马克装置的环电压启动及等离子体约束输运性能的影响有深远的意义。

在托卡马克装置中进行电子漂移注入实验时，电子注入的条件，包括注入电子的密度、注入的角度，都可能会对托卡马克装置放电时降低启动环电压产生影响。因此，能够提高并得到准确的电子注入率、以及在该电子注入率下电子注入源的最佳电子密度和电子漂移注入器的最佳注入角度是实现电子漂移注入降低环电压启动的关键，因此必须收集到电子漂移注入时托卡马克装置内的注入电子；然而，目前尚没有用来收集漂移注入电子的装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种注入电子收集器，其目的在于收集托卡马克装置内的注入电子，并根据注入电子数量的变化来调整电子注入源的注入电子密度和电子注入器的注入角度，实现托卡马克装置的电子注入率的最大化。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种注入电子收集器，包括依次相连的注入电子收集单元、偏压电源单元、数据采集处理单元和调节单元；调节单元的输出端用于连接外部电子注入器和电子注入源；

其中，注入电子收集单元用于收集注入电子；偏压电源单元用于给注入电子提供偏压，将注入电子输送到数据采集处理单元；数据采集处理单元用于采集注入电子电流，并根据注入电子电流确定注入电子数量，并对前后两个固定时间间隔内的注入电子数量进行比较，获取注入电子数量差；调节单元根据该注入电子数量差来自适应地调整电子注入源的电子密度和电子注入器的注入角度，最终确定托卡马克装置具有最大注入电子率时，对应的电子注入源的最佳电子密度和电子注入器的最佳注入角度。

优选地，上述注入电子收集器，其注入电子收集单元包括正面电子收集板、反面电子收集板、绝缘板、支撑架和两根连接导线；

其中，正面电子收集板和反面电子收集板分别紧贴在绝缘板两侧；支撑架固定在绝缘板上，用于将注入电子收集器与外部的高度调节装置相连；两根连接导线的一端分别与正、反面电子收集板相连，从绝缘板和支撑架中穿过，另一端则分别与偏压电源单元相连；

绝缘板用于正面电子收集板与反面电子收集板之间的绝缘，以及正、反面电子收集板与支撑架之间的绝缘；导线用于传输注入电子；

工作时，注入电子收集单元通过其支架经由托卡马克装置的窗口置于托卡马克装置内，并可在外部高度调节装置的配合下在托卡马克装置内上下移动。

优选的，上述注入电子收集器，其正面电子收集板垂直于纵场且板面对着顺磁力线的方向放置，用于捕捉电子漂移注入时托卡马克装置内顺磁力线方向的电子；其反面电子收集板垂直于纵场且板面对着逆磁力线的方向放置，用于捕捉电子漂移注入时托卡马克装置内逆磁力线方向的电子；工作时，使注入电子收集单元在托卡马克装置内垂直于纵场的一维方向上上下移动。

优选地，上述注入电子收集器，其绝缘板为T型结构，正面电子收集板、反面电子收集板均为倒L型结构，以使注入电子收集单元形成稳定结构；正面电子收集板和反面电子收集板的表面和边缘光滑，以防止注入电子收集单元在托卡马克装置内移动时出现打火现象。

优选地，上述注入电子收集器，其绝缘板的厚度为4mm～8mm。

优选地，上述注入电子收集器，其偏压电源单元提供的电压为40V～80V直流电压，以防止对数据采集处理单元造成大的电磁干扰。

优选地，上述注入电子收集器，其数据采集处理单元的采集处理精度在微安电流量级。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得下列有益效果：