高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器及採用該聚集器實現的聚集方法
2023-08-09 02:36:51 1
高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器及採用該聚集器實現的聚集方法
【專利摘要】高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器及採用該聚集器實現的聚集方法，涉及飛行器測控【技術領域】。本發明是為了解決目前缺少獲得高頻電磁場條件下的束縛等離子體裝置的問題。所述等離子體發生器位於真空腔體一端，真空腔體另一端有一個真空泵系統，另一個真空泵系統位於真空腔體中部，在兩個真空泵系統之間有兩個諧振器，每個諧振器諧振腔分別通過管道與高頻電磁信號發生器的電磁信號發送端連通，在真空腔體外纏繞有多組電磁線圈；採用兩個真空泵系統將密封腔內的氣壓抽成真空，再採用等離子體發生器向腔內噴射等離子，採用高頻電磁信號發生器和多個電磁線圈使腔內等離子體在高頻微波信號和電磁場的作用下產生高頻電磁場，利用兩個諧振器來調整高頻電磁場的基本參數。
【專利說明】高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器及採用該聚集器實現的聚集方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高頻電磁場條件下的等離子體聚集作用。屬於飛行器測控【技術領域】。【背景技術】
[0002]目前，高超飛行器的黑障問題廣泛存在於空間等離子體學科。由於黑障是航天飛行器返回地球過程中測控通信的難題。研究發現，它與航天飛行器在大氣中的速度、高度、幾何外型、推力和材料等因素有著密切關係，迄今它仍處於研究和探索的階段。所謂黑障，就是當衛星、太空梭、洲際飛彈、宇宙飛船等航天飛行器以超高速度再入大氣層時，與大氣層摩擦使得太空飛行器表面產生一層緻密等離子體鞘層，由於等離子體密度很高，使得外界電磁波無法反射，在一定的高度和時間內與地面之間的通信聯絡嚴重惡化，甚至完全中斷，這種現象被稱為「黑障」。黑障的出現，給太空飛行器再入大氣層帶來了很大的危害。當衛星返回時，黑障會使對衛星的捕獲增大難度，地面無法準確計算衛星的落點，給指揮搜索回收部隊帶來一定困難，延遲衛星的回收時間，更有甚者會找不到衛星。對載人宇宙飛船或太空梭而言，航天員安全返回地面是載人航天飛行成敗的關鍵，而且太空飛行器的返回再入段是事故的多發段。因此，全世界各國都在集中攻破黑障問題，但由於目前科技手段尚不完美，因此對於黑障的研究主要集中在理論研究以及地面模擬。其中等離子體的密度是地面模擬中確保實驗真實性的重要參數及關鍵因素。本發明涉及的是高頻電磁場條件下的等離子體聚集作用。
【發明內容】
[0003]本發明是為了解決目前缺少獲得高頻電磁場條件下的束縛等離子體裝置的問題。現提供高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器及採用該聚集器實現的聚集方法。
[0004]高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器，它包括真空腔體、高頻電磁信號發生器、兩個真空泵系統、諧振器、電磁線圈和等離子體發生器，
[0005]所述等離子體發生器位於真空腔體的一端，真空腔體另一端設有一個真空泵系統，另一個真空泵系統位於真空腔體中部，在兩個真空泵系統之間設有兩個諧振器，每個諧振器的諧振腔分別通過管道與高頻電磁信號發生器的電磁信號發送端連通，在真空腔體外纏繞有多組電磁線圈。
[0006]採用束縛等離子體聚集器實現高頻電磁場條件下的束縛等離子體的聚集方法，
[0007]首先採用兩個真空泵系統將密封腔內的氣壓抽成真空，然後採用等離子體發生器向腔內噴射等離子，採用高頻電磁信號發生器和多個電磁線圈使腔內等離子體在高頻微波信號和電磁場的作用下產生高頻電磁場，利用兩個諧振器來調整高頻電磁場的基本參數，等離子聚集在兩個諧振器內。
[0008]本發明的有益效果:首先採用兩個真空泵系統將密封腔內的氣壓抽成真空，然後採用等離子體發生器向腔內噴射等離子，採用高頻電磁信號發生器和多個電磁線圈使腔內等離子體在高頻微波信號和電磁場的作用下產生高頻電磁場，利用兩個諧振器來調整高頻電磁場的基本參數，以確保等離子體參量能達到所需要求，在高頻電磁場的基本參數為4=2375MHz, E0 = 220Vcm^時，本發明所產生的等離子體密度最高可達6X 10lclcm_3，滿足了一般等離子射流實驗所需的密度，確保地面模擬等離子體密度的真實性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為【具體實施方式】一所述的高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0010]【具體實施方式】一:參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器，它包括真空腔體、高頻電磁信號發生器1、兩個真空泵系統
2、諧振器4、電磁線圈6和等離子體發生器7，
[0011]所述等離子體發生器7位於真空腔體的一端，真空腔體另一端設有一個真空泵系統2，另一個真空泵系統2位於真空腔體中部，在兩個真空泵系統2之間設有兩個諧振器4，每個諧振器4的諧振腔分別通過管道與高頻電磁信號發生器I的電磁信號發送端連通，在真空腔體外纏繞有多組電磁線圈6。
[0012]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一所述的高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器的不同點在於，它還包括多重網格分析器3，
[0013]所述多重網格分析器3位於真空腔體的另一端，用於檢測從真空腔內射出的等離子體的參數。
[0014]本實施方式中，等離子體的參數指等離子體密度、等離子體溫度以及等離子體的碰撞頻率等。
[0015]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一所述的高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器的不同點在於，它還包括靜電探針5，
[0016]所述靜電探針5位於兩個諧振器4之間的真空腔的內部，用於檢測真空腔體內等離子體的密度。
[0017]【具體實施方式】四:採用【具體實施方式】一所述的束縛等離子體聚集器實現高頻電磁場條件下的束縛等離子體的聚集方法，
[0018]首先採用兩個真空泵系統2將密封腔內的氣壓抽成真空，然後採用等離子體發生器7向腔內噴射等離子，採用高頻電磁信號發生器I和多個電磁線圈6使腔內等離子體在高頻微波信號和電磁場的作用下產生高頻電磁場，利用兩個諧振器4來調整高頻電磁場的基本參數，等離子聚集在兩個諧振器4內。
[0019]本實施方式中，當需要得到高密度等離子體時，打開高頻信號發生器I及電磁線圈6，使腔內產生一個高頻電磁場，所產生的高頻電磁場的基本參數(幅值、頻率)可由諧振器4來調整，由於腔內存在高頻電磁場，會對噴射進來的等離子體起到束縛作用，因此可以大大提高等離子體密度。 [0020]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】四所述的採用束縛等離子體聚集器實現高頻電磁場條件下的束縛等離子體的聚集方法的不同點在於，所述束縛等離子體聚集器還包括多重網格分析器3，所述多重網格分析器3位於真空腔體的另一端；
[0021]所述多重網格分析器3用來檢測聚集的高頻等離子體的參數。
[0022]本實施方式中，等離子體的參數指等離子體密度、等離子體溫度以及等離子體的碰撞頻率等。
[0023]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】四所述的採用束縛等離子體聚集器實現高頻電磁場條件下的束縛等離子體的聚集方法的不同點在於，所述束縛等離子體聚集器還包括靜電探針5，所述靜電探針5位於兩個諧振器4之間的真空腔的內部，
[0024]所述靜電探針5用來檢測真空腔內的等離子體密度，如果所述密度低於設定的等離子體密度，則改變諧振器4的頻率調整高頻電磁場的基本參數，使得等離子體密度等於設定密度。
【權利要求】
1.高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器，其特徵在於，它包括真空腔體、高頻電磁信號發生器(I)、兩個真空泵系統(2)、諧振器(4)、電磁線圈(6)和等離子體發生器(7)， 所述等離子體發生器(7)位於真空腔體的一端，真空腔體另一端設有一個真空泵系統(2)，另一個真空泵系統(2)位於真空腔體中部，在兩個真空泵系統(2)之間設有兩個諧振器(4)，每個諧振器(4)的諧振腔分別通過管道與高頻電磁信號發生器(I)的電磁信號發送端連通，在真空腔體外纏繞有多組電磁線圈(6)。
2.根據權利要求1所述的高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器，其特徵在於，它還包括多重網格分析器(3)， 所述多重網格分析器(3)位於真空腔體的另一端，用於檢測從真空腔內射出的等離子體的參數。
3.根據權利要求1所述的高頻電磁場條件下的束縛等離子體聚集器，其特徵在於，它還包括靜電探針(5), 所述靜電探針(5)位於兩個諧振器(4)之間的真空腔的內部，用於檢測真空腔體內等離子體的密度。
4.採用權利要求1所述的束縛等離子體聚集器實現高頻電磁場條件下的束縛等離子體的聚集方法，其特徵在於， 首先採用兩個真空泵系統(2)將密封腔內的氣壓抽成真空，然後採用等離子體發生器(7)向腔內噴射等離子，採用高頻電磁信號發生器(I)和多個電磁線圈(6)使腔內等離子體在高頻微波信號和電磁場的作用下產生高頻電磁場，利用兩個諧振器(4)來調整高頻電磁場的基本參數，等離子聚集在兩個諧振器(4)內。
5.根據權利要求4所述的採用束縛等離子體聚集器實現高頻電磁場條件下的束縛等離子體的聚集方法，其特徵在於，所述束縛等離子體聚集器還包括多重網格分析器(3)，所述多重網格分析器(3)位於真空腔體的另一端； 所述多重網格分析器(3)用來檢測聚集的高頻等離子體的參數。
6.根據權利要求4所述的採用束縛等離子體聚集器實現高頻電磁場條件下的束縛等離子體的聚集方法，其特徵在於，所述束縛等離子體聚集器還包括靜電探針(5)，所述靜電探針(5)位於兩個諧振器⑷之間的真空腔的內部， 所述靜電探針(5)用來檢測真空腔內的等離子體密度，如果所述密度低於設定的等離子體密度，則改變諧振器(4)的頻率調整高頻電磁場的基本參數，使得等離子體密度等於設定密度。
【文檔編號】H05H1/18GK103974517SQ201410219015
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】江濱浩, 張仲麟, 王春生 申請人:哈爾濱工業大學