新型等离子体发生装置

直线等离子体装置（LPD） 主要由：等离子体源（Plasma Generator，用于产生等离子体）、磁约束系统（Magnetic Confinement，用于约束和维持直线等离子体）、真空系统（Vacuum Pumps，用于产生所需真空及真空检测）、等离子体诊断系统（Diagnostics，用于测量所产生的等离子体参数）、以及电源和其他辅助系统等部分组成。各磁体可独立调整和控制，充分满足构建不同磁场的要求，提供足够的操控灵活性。 LPD是产生和维持直线段稳态等离子体，可用各种控制和诊断手段研究等离子体的各种输运过程、不稳定性和边界物理等；也可研究等离子体与材料的相互作用的基础问题，如材料的物。

等离子体密度(螺旋波天线源) 1011~1012cm-3 。（本次要求） 等离子体密度(LaB6离子源) 1012~1013cm-3 。（升级后要求） 束流密度(LaB6离子源，样品台中心直径1 cm内) ？1？1022m-2s-1 工作气压~0.1Pa时，本底真空度<10-6Pa 输运真空室长度2000mm，真空室内径＝300mm 轴向磁场（直径ф=0.5Φ内）>2000G，磁场轴向均匀度（中间1m范围）≈5%，磁场径向均匀度（直径ф=0.5Φ内）≈5% 导线采用水冷铜导线，每线圈采用一根导线绕制而成；线圈内径：Φ？410mm 束流密度(LaB6离子源，样品台中心直径1 cm内) ？1？1022m-2s-1 LaB6等离子体源采用钨丝加热元件，低压电流≈100A，加热时LaB6阴极温度需至1600°C左右，充入工作气体到0.1？1Pa时，阴极与周围阳极间发生电弧放电产生等离子体，弧电压小于100V，电流安培量级 线圈用电源10台，每台10KW。 射频螺旋波天线电源一台，功率500？3000W可调。 样品台电源1台（300V，1A）。

模拟聚变堆托卡马克边界等离子体放电参数，研究等离子体辐照对第一壁材料的辐照损伤效应。 2100433B

H、D、He等离子体放电，束流密度达到1022m-1s，离子能量小于150eV。

如果环境温度较低，等离子体能够通过辐射和热传导等方式向壁面传递能量，因此，要在实验室内保持等离子体状态，发生器供给的能量必须大于等离子体损失的能量。不少人工产生等离子体的方法（如爆炸法、激波法等）产生的等离子体状态只能持续很短时间（10～10秒左右），而有工业应用价值的等离子体状态则要维持较长时间（几分钟至几十小时）。能产生后一种等离子体的方法主要有：直流弧光放电法、交流工频放电法、高频感应放电法、低气压放电法（例如辉光放电法）和燃烧法。前四种放电都用电学手段获得，而燃烧则利用化学手段获得。

等离子体发生器的放电原理：利用外加电场或高频感应电场使气体导电，称为气体放电。气体放电是产生等离子体的重要手段之一。被外加电场加速的部分电离气体中的电子与中性分子碰撞，把从电场得到的能量传给气体。电子与中性分子的弹性碰撞导致分子动能增加，表现为温度升高；而非弹性碰撞则导致激发（分子或原子中的电子由低能级跃迁到高能级）、离解（分子分解为原子）或电离（分子或原子的外层电子由束缚态变为自由电子）。高温气体通过传导、对流和辐射把能量传给周围环境，在定常条件下，给定容积中的输入能量和损失能量相等。电子和重粒子（离子、分子和原子）间能量传递的速率与碰撞频率(单位时间内碰撞的次数)成正比。在稠密气体中，碰撞频繁，两类粒子的平均动能(即温度)很容易达到平衡，因此电子温度和气体温度大致相等,这是气压在一个大气压以上时的通常情况,一般称为热等离子体或平衡等离子体。在低气压条件下，碰撞很少，电子从电场得到的能量不容易传给重粒子，此时电子温度高于气体温度，通常称为冷等离子体或非平衡等离子体。两类等离子体各有特点和用途（见等离子体的工业应用）。气体放电分为直流放电和交流放电。