一種可伸縮磁探針的製作方法

2023-06-20 21:52:06

本發明屬於等離子體診斷技術領域，特別涉及一種可伸縮磁探針。

背景技術：

在磁約束熱核實驗裝置中，等離子體與磁場之間存在強烈的相互作用，等離子體中磁場的位形決定了等離子體的宏觀平衡和穩定性等，要全面的理解約束等離子體的運動規律，就必須研究其中磁場的空間分布及瞬時變化規律，因此對等離子體的診斷顯得尤為重要。

利用磁探針可以直接測得等離子體內部和外部磁場強度的空間分布及其隨時間變化的過程，同時根據磁探針的直接測定結果還可以導出等離子體的其他參數。磁探針是一個小回形螺線管線圈，根據電磁感應定律，當線圈所在空間中的磁場發生變化時，就在線圈輸出端產生感應電動勢，將電動勢積分後就可以求得磁場。為了使磁探針達到較高的精度，要求磁探針：(1)靈敏度高，這要求線圈的匝數多；(2)空間解析度高以及等離子體幹擾小，即探針的尺寸小；(3)頻率響應快，這要求匝數少。特別對於脈衝等離子體實驗，由於重複性較差，應用磁探陣列同時測量等離子體徑向不同位置的磁場分布尤為重要。現在常見的可移動式磁探針主要有磁傳動結構以及o圈密封抽拔式結構兩種。磁傳動結構磁探針裡邊含有磁鐵，在磁約束熱核實驗裝置強磁場的作用下，磁探針會受到影響，同樣的，磁傳動裡的磁鐵也會對其他的一些診斷造成影響。o圈密封抽拔式結構磁探針長時間抽拔後，o圈與磁探針金屬管摩擦，壽命有限。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，設計了一種可伸縮磁探針，能夠同時測量不同位置處軸向、環向以及徑向的磁場分布。

為實現上述發明目的，本發明所採用的技術方案是：一種可伸縮磁探針，包括石英管、陶瓷底座、電感、絲杆、波紋管、磁探針管、電極法蘭、電機，所述的陶瓷底座上刻有三個不同方向凹槽陣列以及半圓形走線槽，電感可固定於凹槽中，雙絞線一端與電感連接，另一端通過半圓形走線槽焊接到電極法蘭上，陶瓷底座的一端攻有外螺紋與磁探針管連接，所述的磁探針管攻有內螺紋的一端伸入到真空室裡，另一端與電機傳動座連接，所述的波紋管兩端焊接有法蘭座，分別與電機下固定座以及電機傳動座連接，所述的電機傳動座通過絲杆銅螺母與絲槓連接，所述的絲杆兩端分別與軸承相連，軸承分別安裝於電機下固定座以及電機上固定座，實現磁探針管的伸縮。

所述的一種可伸縮磁探針，所述的波紋管法蘭座、電極法蘭、電機傳動座、電機下固定座、法蘭盤以及工字型法蘭管都採用氟橡膠圈密封。

所述的一種可伸縮磁探針，法蘭盤通過第一密封圈以及螺栓安裝在真空腔體上，保證裝置的氣密性。

所述的一種可伸縮磁探針，電機下固定座通過m6螺栓固定在法蘭盤上，電機下固定座與法蘭盤之間通過第二密封圈密封。

所述的一種可伸縮磁探針，波紋管一端的法蘭座與電機下固定座通過第三密封圈進行密封，波紋管另一端的法蘭座與電機傳動座通過第四密封圈進行真空密封。

所述的一種可伸縮磁探針，工字形法蘭管兩端的法蘭座分別與電機傳動座以及電極法蘭通過第五密封圈和第六密封圈進行真空密封。

所述的一種可伸縮磁探針，兩根電機導向杆通過圓螺母與電機上固定座以及電機下固定座相連，貫穿電機傳動座。

所述的一種可伸縮磁探針，電機固定在電機上固定座，同時與絲杆一端相連，可實現遠程控制。

所述的一種可伸縮磁探針，所述的石英管套在陶瓷底座的外邊，石英管通過夾板與磁探針管相連。

所述的一種可伸縮磁探針，電感為繞線式電感。

所述的一種可伸縮磁探針，磁探針管與法蘭盤之間通過t形銅固定套過渡。

所述的一種可伸縮磁探針，石英管的內壁均勻鍍有一層銅膜。

本發明的優點和積極效果是：

(1)磁探針裡的電感為陣列排布，可以同時測量徑向不同位置處的磁場分布。

(2)磁探針可以伸縮，可以分炮測量不同位置的磁場，避免磁探針結構過大，對等離子體造成幹擾。

(3)磁探針裡的電感沿著z、θ以及r分布，可以同時測量軸線、環向以及徑向的磁場。

(4)磁探針尺寸小，空間解析度高，時間響應快。

(5)採用波紋管作為伸縮結構，磁探針可以在不破壞真空的條件下自由的伸縮，同時可以用電機遠程控制。

(6)本方案的徑向可移動式磁探針體積小，結構緊湊，安裝調節方便，具有維持高真空的特點。

附圖說明

圖1是本發明一種可伸縮磁探針的剖視圖。

圖2是本發明一種可伸縮磁探針的等軸側視圖。

圖3是本發明一種可伸縮磁探針的陶瓷底座及電感放大圖。

圖4是本發明一種可伸縮磁探針石英管夾板示意圖。

圖中：1.石英管；2.陶瓷底座；3.電感；4.夾板；5.第一密封圈；6.法蘭盤；7.第二密封圈；8.電機下固定座；9.第三密封圈；10.第一軸承；11.t形銅過渡套；12.絲杆；13.電機導線杆；14.波紋管；15.磁探針管；16.第四密封圈；17.第五密封圈；18.絲槓銅螺母；19.電機傳動座；20.工字形法蘭管；21.第六密封圈；22.電極法蘭；23.第二軸承；24.電機上固定座；25.電機。

具體實施方式

以下結合附圖和較佳的實施例，對本技術方案進行詳細說明。

如圖1-4所示，一種可伸縮磁探針，包括石英管1、陶瓷底座2、電感3、絲杆12、波紋管14、磁探針管15、電極法蘭22、電機25，所述的陶瓷底座2上刻有三個不同方向凹槽陣列以及半圓形走線槽，凹槽陣列沿著z、θ以及r分布，每組間隔2.5cm，電感3固定於凹槽中。本實施例中採用的是coilcraft公司的繞線式陶瓷晶片電感，型號1812cs-183xjlc，尺寸為4.95mm×3.81mm×3.43mm。雙絞線一端與電感3焊接，另一端通過半圓形走線槽焊接到電極法蘭22上。陶瓷底座2的一端攻有外螺紋與磁探針管15連接，磁探針管15攻有內螺紋的一端伸入到真空室裡，另一端與電機傳動座19連接。波紋管14兩端焊接有法蘭座，分別用螺栓與電機下固定座8以及電機傳動座19連接，電機傳動座19通過絲杆銅螺母18與絲槓12連接，絲杆12兩端分別與軸承10、23相連，絲杆採用的是316l不鏽鋼材料，第一軸承10、第二軸承23分別安裝於電機下固定座8以及電機上固定座24，實現磁探針管15的伸縮。

所述的波紋管14自由狀態下，外直徑55mm、長度450mm，行程範圍為100mm-600mm。

所述的波紋管14法蘭座、電極法蘭22、電機傳動座19、電機下固定座8、法蘭盤6以及工字型法蘭管20均採用氟橡膠圈密封。

所述的法蘭盤6通過第一密封圈5以及螺栓安裝在真空腔體上，保證裝置的氣密性。

所述的電機下固定座8通過m6螺栓固定在法蘭盤6上，電機下固定座8與法蘭盤6之間通過第二密封圈7密封。

所述的波紋管14一端的法蘭座與電機下固定座8通過第三密封圈9進行密封，波紋管14另一端的法蘭座與電機傳動座19通過第四密封圈16進行真空密封。

所述的工字形法蘭管20兩端的法蘭座分別與電機傳動座19以及電極法蘭22通過第五密封圈17和第六密封圈21進行真空密封。

為了磁探針管15的導向，兩根電機導向杆13通過圓螺母與電機上固定座24以及電機下固定座8相連，貫穿電機傳動座19。

所述的電機25固定在電機上固定座24，同時與絲杆12一端相連，可實現遠程控制。

為了防止等離子體與電感3之間接觸，石英管1套在陶瓷底座2的外邊，石英管1通過夾板4與磁探針管15相連。

所述的磁探針管15是一根外徑30mm、內徑22mm、長度550mm的316l不鏽鋼拋光管，磁探針管15與法蘭盤6之間通過t形銅固定套11過渡。

所述的石英管1的內壁均勻鍍有一層銅膜，可以起到電屏蔽的作用。

上述參照實施例對該可伸縮磁探針進行詳細的描述，是說明性的而不是限定性的，因此在不脫離本發明總體構思下的變化和修改，應屬於本發明的保護範圍之內。