[发明专利]高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统

权利要求书

1.一种高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统，其特征在于：包括等离子体源体、微波系统、供气系统和真空系统，所述微波系统包括用于产生2.45GHz微波的微波发生器和微波传输系统，所述微波发生器由微波电源和磁控管构成；所述微波发生器其产生的微波通过微波传输系统传输至等离子体源体（19）的等离子体室（27）内；所述供气系统包括气体储存系统和用于控制进入等离子体室（27）内气体的气压和流量的气体控制系统，所述气体储存系统的气体通过进气管（21）通入等离子体源体的等离子体室（27），所述真空系统包括真空室（15），所述真空室内装有用于测试介质材料表面电位的电位计（16）和待控制表面电位的介质材料（20）及介质材料放置平台，真空室其真空度在10^-4Pa以下；所述等离子体源体（19）其产生的等离子体导入真空室（15）内，并作用于待控制表面电位的介质材料表面。

2.根据权利要求1所述的高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统，其特征在于：所述等离子体源体（19）包括进气管（21）、同轴微波天线（22）、环形永磁钢（24）、磁钢固定套筒（25）以及等离子体调节板（28），所述磁钢固定套筒（25）为下端开放的筒状结构，微波同轴天线（22）和进气管（21）从磁钢固定套筒（25）的封闭端插入其内腔，所述环形永磁钢（24）固定安装在磁钢固定套筒（25）内侧，且围绕在微波同轴天线（22）外侧，所述等离体调节板（28）固定安装在磁钢固定套筒（25）的开放端，所述环形永磁钢（24）、磁钢固定套筒（25）、等离子体调节板（28）与微波同轴天线（22）构成等离子体室（27）。

3.根据权利要求2所述的高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统，其特征在于：所述等离子体调节板（28）上设置有至少一个用于调节等离子体发生室内的反应气体粒子束，以及调节漂移扩散出的等离子体参数，包括等离子体密度、等离子体温度以及等离子体电势的调节孔（29）；所述调节孔（29）呈圆形、三角形、菱形、正方形、五边形、六边形或其他多边形结构；所述等离子体调节板（28）由铝、无磁不锈钢、铜、聚四氟乙烯板、塑料板或环氧板制成。

4.根据权利要求2或3所述的高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统，其特征在于：所述等离子体源体（19）借助于密封贯穿真空室（15）的遥操作杆（10）设于真空室（15）内，等离子体源体（19）借助于固定环（17）和等离子体源体外壳（18）安装在遥操作杆（10）端部，所述等离子体源体外壳（18）借助于固定环（17）和遥操作杆（10）连接，所述等离子源体安装在等离子体源体外壳（18）下端，所述遥操作杆（10）其背离等离子体源体（19）的一侧端部与电位计（16）固定安装。

5.根据权利要求1所述的高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统，其特征在于：所述的电位计（16）为非接触式静电电位计。

6.根据权利要求2所述的高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统，其特征在于：所述微波传输系统包括同轴波导、调配器、定向耦合器（5）、空气负载（11）、检波器（6）、同轴电缆（12）和同轴微波天线（22），所述微波同轴波导通过同轴插头与隔离器（3）连接，隔离器（3）通过同轴波导管与定向耦合器（5）连接，检波器（6）空气负载（11）安装在定向耦合器（5）上，定向耦合器（5）通过同轴电缆（12）与用于调节微波传输线路的阻抗匹配的三销钉调配器（13）连接，三销钉调配器（13）通过密封同轴连接端（9）与真空室（15）对接，三销钉调配器（13）其输出端通过同轴电缆连接等离子体源体的微波同轴天线（22），并通过微波同轴天线（22）在等离子体室（27）内击穿工作气体形成等离子体，等离子体通过等离子体调节板（28）漂移扩散至真空室，且作用于待控制表面电位的介质材料表面（20）。

7.根据权利要求6所述的高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统，其特征在于：所述的同轴电缆（12）为用于传输微波、实现大范围遥操作的柔性射频同轴电缆线。

8.根据权利要求1所述的高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统，其特征在于：所述的气体储存系统其工作气体为惰性气体、活性气体或混合气体；所述的气体储存系统其工作气体通过压力容器携带或压缩机从外部空间压缩取得。