离子回旋共振加热射频系统阻抗变换器的优化设计
N 2
(z -
1 + Ξ2 2 N ) 1 + Ξ2 1 4 ( z - 1)
2
2
+ ( z + 1) (z 2
N 2
(z +
N 2
1+ Ξ ) 1+ Ξ 1
2 2 N 2 2 1
( 9)
z= ±
Ξ2 Ξ1
当负载与同轴线直接相连时, 反射系数最大, 插入损耗最大。
L m ax =
1 1-
#
2
= 1-
第2期
吴丛凤等: 离子回旋共振加热射频系统阻抗变换器的优化设计
231
阻抗 ( 导纳) 的计算, 需进行网络综合, 先求网络的特征函数和传输函数。 1. 3. 2. 1 网络的特征函数 Q ( p ) 和传输函数 T ( p ) 根据网络的特征函数定义[ 1 ] 3 2 3 Q (p )Q ( - p ) = Ε K (z ) K ( - z ) =
1
A B
1 p Z 0 1 , 并联的开路 stub 线 ( 特征 p 1 - p 2 Z 1 0
1 - p 2 C D
=
θ1 1 p Z 1 p 1 - p 2 - 1
Z1
θ1 1 - p Z
- p
Z1
-
1
A B 1 1 2 2 1 p 1 - p C D
( 16)
把 ( 16) 式等式右边的后两项矩阵相乘, 写成如下等式
1 网络综合理论及计算
将阻抗变换器视为一网络。 所谓网络综合在工程上指的是预先规定原器件特性而用网络 去实现的一个过程, 它包括三个方面。 1. 1 提出目标 设计一个同轴阻抗变换器, 工作频带为 ∃ f = 17. 86 ～ 49M H z, 输入端同轴线的特性阻抗 Z 0 = 508 , 天线负载阻抗 Z R = 2008 , 带内最大驻波比 Θ m ax ≤1. 1。 由于工作频带越宽, 所需节数越多, 因此为使变换器长度尽量短, 将频带分为三段来实现: ～ 25M H z, ∃ f 2 = 25 ～ 35M H z, ∃ f 3 = 35 ～ 49M H z。 相对带宽定义为 ∃ f 1 = 17. 86
2Π B 116 2 2Π B 1+ 16 2
= 0. 3395 = 0. 4931
则插入损耗在 [ Ξ1 , Ξ2 ] 频带内有等波纹特性[ 4 ]。 1. 3 实现具有逼近函数的网络 1. 3. 1 变换器节数 N 的确定 Ε和最大驻波比的关系为[ 5 ]
( Θ m ax =
- 2 2 )2 1+ Ε + Ε [3]
( 8) 1 + Ξ2 2 N ) 1 + Ξ2 1
2 2
( 3) 、 ( 4) 得 由Θ = 6. 994×10 。 当 z = ± ( Ξ2 Ξ1 ) 时 , L ( z ) = L m ax。 联立 ( 2) 、 m ax = 1. 1, 得 Ε
2 L m ax = 1 + Ε
( z - 1)
Ξ
吴丛凤1 , 王兆申1 , 刘永普2
(1 中科院等离子体物理研究所, 合肥 230031) (2 电子工业部 38 研究所, 合肥 230031)
摘 要: 根据网络综合理论, 选择一优化函数去逼近器件特性, 并且采用集分混合电路, 对托卡马克离子回旋共振加热系统中的阻抗变换器进行优化设计, 使其具有频带宽、 长度短的 特点。 关键词: 阻抗变换器; 网络综合; 优化函数; 集分混合电路 中图分类号: TL 631124 文献标识码: A
A 1 B 1 1 = 1 - p 2 C 1 D 1
θ θ A - C p Z 1 B - D p Z 1 1 1 - Bp 2 - A p + C + D 1 - p2 1 - p
Z1 Z1
( 17)
( 17) 式的矩阵元必须含 比较 ( 16) 和 ( 17) 式可知, ( 17) 式为去掉第一节后剩下网络的传输矩阵。 2 有 1 的根, 才能去掉分母中 ( 1- p ) 这个因子, 故
束
第 11 卷
Ξ2 - Ξ1 ( 1) Ξ0 这里 Ξ1 为低频, Ξ2 为高频, Ξ0 为中心频率。 根据 ( 1) 式可知, 对应于 ∃ f 1、 ∃ f 2、 ∃ f 3 三个不同频率 区域, B = 1 3 。
B =
1. 2 选择逼近函数
选择一优化函数[ 4 ] , 使该函数在 z 平面的无穷区间 ( - j ∞, j ∞) 有等波纹特性。 即
z= ±
( p 2 + Ξ2 ) ( p 2 + Ξ2 ) 2 1
( 11) ( 12) ( 13)
( 25. 2315p 4 + 8. 99939p 2 + 0. 750896) 2 (1 - p 2) 2
25. 2315p 4 + 8. 99939p 2 + 0. 750896 可得 Q ( p ) = 1 - p2 [1] 由 T ( p ) 与 Q ( p ) 的关系 1 + Q (p )Q 3 ( - p ) = T (p ) T ( - p ) 3
1 + Ξ2 2 1 + Ξ2 1
( 3)
将插入损耗定义为
2 3 L (z ) = 1 + Ε K (z ) K ( -
z)
( 4)
其中常数 Ε控制等波纹的最大幅度值, 作变换
z = ± p + Ξ2 2 2 , p = j Ξ p + Ξ1
2 2
( 5) ( 6) ( 7)
Ξ1 = tan Ξ2 = tan
Z1 =
θ
A ( 1) B ( 1) = = 3. 183 C ( 1) D ( 1)
( 18)
则 ( 17) 式变成
A 1 B 1 1 = 2 1 - p C 1 D 1
10. 05p 2 + 2 3. 786p 1 3 2 1 - p 2 15. 85p + 4. 75p 5. 97p + 0. 5
Ξ
1998 年 1 月 20 日收到原稿, 1999 年 2 月 2 日收到修改稿。 吴丛凤, 女, 1966 年 6 月出生, 博士
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
230
强
激
光
与
粒
子
托卡马克 ( TO KAM A K ) 离子回旋共振加热 ( ICRH ) 是高温等离子体的主要加热手段之 一。 为了能有效地加热, 需由 ICRH 射频系统中的阻抗变换器, 变换负载阻抗, 使之与传输线特 性阻抗相匹配。 目前, 当工作频率改变时, ICRH 射频加热系统中的阻抗调配器皆要进行调谐 ( 带有一个体积较庞大的调谐装置) , 不是很方便。 因此, 有必要研制一种满足 ICRH 射频系统 特定条件的新型阻抗变换器。 微波领域常用的阶梯型阻抗变换器频带宽, 已广泛应用的是 Κ g0 4 (Κ g 0 为中心导引波长) 阶 [1] ( ) 梯切比雪夫 step 2Cheby shev 型阻抗变换器 , 但 ICRH 系统工作在射频波段 ( Κ ≈ 10m ) , 若 g0 [2] 变换节长度选为 Κ 提出过一种短阶梯切比雪夫 ( sho rt 2 g 0 4, 则变换器显得过长。M a t thaei 低阻抗变换节 g 0 16, 但这种变换器的高、 step 2 Cheby shev ) 型阻抗变换器, 它的每节长度皆为 Κ 的阻抗值悬殊较大, 这种大的阶梯不连续性使其在工程上很难实现。 针对 ICRH 射频系统的特 ( 定条件, 为避免上述设计方法的缺陷, 用集分混合 m ixed lum p ed and d ist ribu ted ) 电路 [ 3 ] , 即 高阻抗变换节的长定为 Κ g 0 16, 用同轴线加载电容形式来等效低阻抗变换节, 设计新型的阻抗 变换器。 这种变换器既有效地缩短变换器的长度, 又减小了阶梯不连续性。
把 ( 12) 式代入上式得
T (p ) =
25. 2315p 4 + 19. 0119p 3 + 16. 1621p 2 + 5. 37655p + 1. 25054 1 - p2
( 14)
1. 3. 2. 2 变换节的特性阻抗 ( 导纳)
由网络理论[ 1 ] 和求得的 T ( p ) 、 Q ( p ) 导出该网络的传输矩阵为
N N
3 K (z )- z i ) +
N
∏ (z +
i= 1
3 zi ) 3
2
( 2)
4
∏ (z i= 1
z i ) (z + z i )
这里 z i 为无穷远处或有限远处的奇异点。N 为偶数。 将 z i 取两组值[ 4 ] , 每组皆为 N 2 个, 即
z i1 = z i2 = 1 z i1 对应于短截 ( stub ) 段, z i2 对应于阻抗单元段。 选用上述函数去逼近网络的插入损耗。
15. 85p 3 + 4. 75p 5. 97p 2 + 0. 5 ϖ Y 2 = li m = lim = 1. 58 3 p →∞ p →∞ 10. 05p + 2p 3. 786p 2
( 20)
( 21)
则
A 2 B 2 1 = 2 1 - p C 2 D 2
θ ϖ θ ϖ θ 3 = 7. 57, 第四节特性导纳 ϖ 以此类推可求得第三节特性阻抗 Z Y 4 = 0. 665 。 以上 Z 1 , Y 2 , Z 3 , Y 4 都是以输入同轴线特性阻抗来规一化的。
ZR - Z 0 ZR + Z 0
2
EAST托卡马克装置离子回旋共振加热系统介绍-等离子体物理研究所
第30讲:EAST托卡马克装置离子回旋共振加热系统介绍
主讲：赵燕平
时间：12月13日14:00
地点：601会议室
时数：1.5-2个小时
授课内容摘要：
离子回旋频段波作为加热、维持、控制高温等离子体的重要手段之一，根据所选的运行模式不同，它与等离子体作用机制也不相同，它不仅可以加热电子、离子，还可以用于控制等离子体某些重要参数空间分布等。
离子回旋系统无论是用于加热还是电流驱动对等离子体都有很好的可近性，并且技术相对较为成熟，系统的造价也相对较低，因而被广泛用于各托卡马克聚变装置上。
在EAST上，利用离子回旋系统实现对等离子体有效的加热和参数分布控制，是实现高约束稳态运行的关键之一。
本报告将主要介绍EAST装置离子回旋系统关键技术和壁处理技术及近年来EAST上离子回旋加热所取得的实验结果。
授课人介绍：
赵燕平，中国科学院等离子体物理研究所研究员，博士生导师，1982年毕业于南开大学物理系，现从事托卡马克离子回旋射频波加热技术及波与高温磁约束等离子体相互作用物理过程的研究，主持建成了EAST装置上的稳态离子回旋加热系统。
作为负责人承担了多项国家自然科学基金和国家磁约束核聚变配套项目。
欢迎感兴趣的职工及学生参加！。
基于Labview的液态调配器的远程控制
基于 Ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ 的液 态 调 配器 的远 程 控 制
郑芬 ， 赵 燕平 ， 毛 玉周 ， 郑高伟 ， 陈根 ， 何 钟鑫 ， 王磊， 唐杰
（ 中国科 学院等离子体 物理研究 所 ， 安徽合肥 ２ ３ ０ ０ ３ １ ）
摘要 ： 通过对三 支节液态调配 器系统的分 析 ， 设计 了一个 由计算机 远程 监控 ５套 三支节 液态调 配
＼一
天 线
被抽到液态调配器支节中。支节液面高度的下
降则是通过下降 回路使油从支节 回到油箱 中。 上升回路和下降回路是互斥的两个 回路 ， 任何 时刻只能打开其中一个或者两个都关闭。 原来的控制系统是用控制盒作为上位机 ，
Ｌ Ｇ公司的 Ｋ一１ ２ ０ Ｓ型 Ｐ Ｌ Ｃ作 为下位机 ， 将输
９ ２ ４型差压变送器 ， 能将 ０～ １ ０ ０ ｋ Ｐ ａ的压强信 号线性地转化为表征液面高 度的 ４— ２ Ｏ ｍ Ａ的 电流信号， 再经过一个差分 电路即可将其转 化 为０ ～ １ ０ Ｖ的电压信号 ， 如图 ３ 所示。
Ｐ ＣＩ ９ １ １ ８
于２ ０ ｍ Ａ时， 阀门完全打开。电动执行器内置 阀位变送器 ， 可反馈送出 ４～ ２ ０ ｍ Ａ电流信号 ， 表 征 阀 门开 度 大小 。 阀门开度 大 小直接 决定 了 液面 上升或 下 降 的速度 Ｊ 。 要实现液面高度 的上升或者下 降 ， 需要打
能通过 手 动调节 ， 所 以使用 起来 很 不方便 。
１ 计算机远 程控 制系统硬件设计
为了实现 ５套 调配器 液 面高度的 自由调 配， 设计一个计算机远程控制系统 。设定需调 配的支节高度 ， 即可 自动达到所需高度 ， 使用方 便快 捷 ， 节省 了人 力 。该 控 制 系统 包 括 采 集 和 控制两个部分 ， 下面具体来介绍一下实现方法 。 １ ． １ 液态调配器液面高度 的采集与显示
基于嵌入式系统的离子回旋数据采集交换系统的开发和实现
ｋｒ ｋ ， ａ ａ ）是一个庞大 的核聚变环形真空磁笼实 ｎ 验装置 ， 它主要包括全超导托卡马克装置本体 ， 大型超高真空系统 ， 型计算机控制 和数据采 大
输 到等离子体中的加 热区域 ， 离子 回旋共振加 热 优点之一是几乎 所有 的共 振离子都得 到加
热， 近年来在 ＨＴ ７ － 实验结果表 明了离子整体
Ｔ ＰＩ Ｃ／ Ｐ协议接 口 ｓｃ ｅ； ｏｋ ｔ 同时采用一机 多数 据采集卡 ， 在保证采集速度的前提下， 采集上百 个点所使用 的机器大大减少 ， 节约了成本。
２ ０ 板极输 出回路 中的电感和 电容配套 的水 ５０ 冷及风冷系统的温度 、 流量 、 压力和节点的有关
１ 设计模 型和 系统的 配置
系统基本 满足要求 。
关键 词 ： 回旋共振 加热 ； 式系统 ； 离子 嵌入 数据采集 ； ０ ｓ套接 字 ； 卡采 集 Ｖ ｒ ； ｋ 多
中图分 类号 ： ３ ６ ２ Ｔ ６ ＋４ ＴＰ １． ， Ｌ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：２ ８ｏ ３ （Ｏ ８ Ｏ —Ｏ １Ｏ ０ ５ ＿９ ４ ２ ０ ） ６１８ 一６
Ｋ ４ Ｍｉ０ ０ ０ Ｇ、Ｃ ０ ．０ Ｅ的灯丝电压电流 、 栅极 电压 电流、 联栅 极 电压 电流 和 阳极 电压 电流 的检测 ，
电压最高达到 ２ ｋ 电流最高为 ６ ０ 而安全 ５ Ｖ， ４ Ａ；
】 ］ ０８
系统 主要 包 括 对 外 围 的设 备 大 门、 接地 棒 、
我 国 自行设 计、 研制 的世界上第一个全超
导 非 圆 截 面 托 卡 马 克 核 聚 变 实 验 装 置 Ｅ Ｔ ＡＳ
（ ｐ ｒｍｅ ｔｌ ｖ ｎ ｅ ｕ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｎ — Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ Ａｄ ａ ｃ ｄＳ ｐ ｒ ｏ ｄ ｃ ｉｇ Ｔｏ
EAST电子回旋共振加热数据发布系统设计
（ 中国科 学院 等 离子体 物理研 究所 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ３ １ ）
摘 要： 为 了管理 Ｅ Ａ Ｓ Ｔ核 聚变 装置上 电子 回旋 共振 加 热系 统 中采 集 的脉 冲 数据 ， 监控 Ｅ Ａ Ｓ Ｔ上 １ ４ ０ Ｇ Ｈ ｚ ／ ４ Ｍ Ｗ Ｅ Ｃ Ｒ Ｈ 系
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ Ｏ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｈｅ ｔ ＥＣＲＨ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｅ ＡＳ Ｔ， ｔ Ｏ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ａｔ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗａ ｖ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ
ＨＯＵ Ｆａ ｎ ｇ， ＸＵ Ｈａ ｎ —ｄ ｏ ｎ ｇ， ＬＩ Ｕ Ｆ ｕ－ｋ ｕ ｎ， ＴＡＮＧ Ｙｕ ｎ－ｙ ｉ ｎ ｇ， ＸＵ Ｗｅ ｉ －ｙ ｅ， ＨＵＡ Ｎ Ｇ Ａｏ—ｓ ｈｕ ｎ ｇ， ａ ＦＥＮＧ Ｊ ｉ ｎ －ｑ ａ ｉ ｎｇ ａ
（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｐ ｌ ａ ｓ ｍａ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ － ６ ２ ９ Ｘ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ ０ １
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｄａ ｔ ａ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｌ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ＥＣＲＨ ｏ ｎ ＥＡＳ Ｔ
电子回旋共振加热系统中全固态阳极高压电源硬件电路设计
ＰＷＭ 和 ＰＳＭ 控制技术相结合的方法。前级使用 ＳＧ３５２５来控制 ＩＧＢＴ完成高频逆变 ，后级由 ５９个模块串接输
出而成 ，通过反馈第一级模块输出电压，实现每个模块输出电压的基本稳定 ；后级输出电压通过 ＤＳＰ控制 ＰＳＭ
模块的通断个数以及第 ５９个模块 ＢＵＣＫ电路的占空比，实现输出电压的叠加输出，让输出电压能在 ３５ｋＶ内全
基 于 上 面 的要求 ，在 各托 卡 马克 装 置 上 的
ＥＣＲＨ系统中大多数阳极电源结构由前级高压 电源
平台和后级高压调制器两部分组成。在 ＨＬ．２Ａ 装
置上的 阳极 电源前级采用改变 晶闸管导通 角的方 法 ，调节三相 工频升压变压器的输入交流 电压有效
值来改变输出直流高压的大小 ，后级使用北京京东
级组成的结构 ，占用体积较大、运行操作较复杂。
依据未来 ＨＬ．２Ｍ装置上 １ＭＷ／１０５ＧＨｚ／３ｓ回旋
管的规划要求 ，使用高频开关 电源技术设计全固态
阳极高压 电源 ，将脉宽调制技术与脉冲步进调制技
术结合在一起 。该技术研发的阳极高压 电源具有全
收稿 日期 ：２０１６—１２－２６；修订 日期 ：２０１７—１ｏ－２２ 作者简 介 ：黄波（１９９１－Ｉ），男 ，江西抚州人 ，硕士研究生 ，从事 电力 电子与 电力传动研究 。 通讯作者 ：陈文光 （１９６８－），男 ，湖南茶陵人 ，博士 ，教授 ，从事 电力 电子技术研究 。
霍尔电压传感器反馈到 ＰＷＭ 控制 电路。后级部分
包括 ５９个模块 ，其 中前 ５８个模块使用场效应管和
二极管设计成 ＰＳＭ 模块结构 ，相邻两个模块的正
极及负极依次连接 ；每个模块的场效应管的通断 由
相应的光纤控制 ，整个 电源输 出的 电压按照 ６００Ｖ
EAST离子回旋波加热快速阻抗匹配系统的研究
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ７ ５ ３ ８ ／ ｙ ｚ ｋ ． ２ ０ １ ３ ． ４ ７ ． ０ ７ ． １ ２ ５ ６
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｆａ ｓ ｔ Ｉ ｍｐ ｅ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ Ｍ ａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
ｆ ｏ ｒ Ｉ ＣＲＦ Ｈｅ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｉ ｎ ＥＡＳ Ｔ
陈 根 ， 赵燕平 ， 毛玉周 ， 禹 胜林
（ １ ． 中 国科 学 院 等 离 子 体 物 理 研 究 所 ， 安徽 合 肥 ２ ３ ０ ０ ３ １ ； ２ ． 南 京 信 息 工 程 大学 电子 与 信 息 工 程 学 院 ， 江 苏 南 京 ２ １ ０ ０ ４ ４ ）
表明 ， 快 速 阻抗 匹配 系 统 的ห้องสมุดไป่ตู้时 间 响应 速 度 明显 优 于 传 统 匹 配方 式 的 ， 可 作 为 实 时 匹配 的候 选 者 。
关键 词 ： Ｅ Ａ Ｓ Ｔ； 离 子 回旋 波 加 热 ； 阻 抗 匹 配 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｌ ６ １ ２ ． １ １ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ０ — ６ ９ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — １ ２ ５ ６ — ０ ６
ＣＨ ＥＮ Ｇｅ ｎ 。ＺＨ ＡＯ Ｙａ ｈ — ｐ ｉ ｎｇ ，Ｍ ＡＯ Ｙｕ — ｚ ｈｏ ｕ ，ＹＵ Ｓｈ ｅ ｎ ｇ— ｌ ｉ ｎ 。
（ １ ． Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｐ ｌ ａ ｓ ｍ ａ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ３ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ＆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
EAST—ICRH系统高功率同轴隔直器的研制
频率范围为 １ Ｈ 一１０Ｍ ｚ未考虑加集总 ０Ｍ ｚ ４ Ｈ ， 电容 的情况 ， 计算结果如图４所示 ， 再用仿真软 件 Ａ ｓ ｔ ＦＳ１． ｎｏ Ｓ １０进行仿真分析 ， 真的 ｆＨ Ｊ仿 模型见 图２ 仿真 的结果如 图 ５所示。从 左至 ，
件参数的具体表达式 的值为 ：
由于 同轴线 Ｔ 、 和 的 阻抗 为 串联 分 １ 压关系 ， 以 １ 所 ３的电压传输系数为 ；
Ｔ＝
为： Ｉ ＝一２ Ｌ ｇ Ｉ １ ｄ Ｌ ０ｏ（ ）Ｂ
Ｚ ／ ＝２ ｏ （ ＋Ｚ ） ｏＺ Ｚ／ Ｚ ｏ
所 以 １２端 口之 间 的插 入 损 耗 可 以表 示 、
发射机 和调配器之间 ， 这样可 以提高隔直器的
使 用 安 全性 。
基金项 目： 国家 自然科 学基 金利 用离 子波 恩斯 坦波
抑制 Ｍ ＨＤ的实验研究 （０ ７ １５ 。 １ ６ ５２ ） 作者简 介 ： 徐建 矿（ ９ ４一） 男 ， １８ ， 安徽人 ， 中国科学 院 等离子体物理 研究所硕士研究生 ， 研究方 向 ： 波工 微
结 果 比理 论 和仿 真 的结 果 要 稍 大 ， 大值 达 到 最
１１ ． １ ８ ． Ｏ
１０５ 这 是 由于 实 际加 工 和 安 装 的 误 差 引起 ．８ ， 的， 在可 以接 受 的范 围 以内 ， 且频 带 内没有 出 而
中图分 类号 ： Ｔ １ Ｎ ６ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： ０ ５ －９ ４ ２ １ ）４ ８ ２８０３ （ ０ ２ ０ ９
离 子 回旋 共 振 加 热 （Ｃ Ｈ） 射 频 加热 的 ＩＲ 是 方法之 一 。它 采 用 的是处 于 离子 回旋 频段 的电 磁波 （ 频率 为 １ ｚ一２０ＭＨ ） 等 离 子 体 ０ ＭＨ ０ ｚ 对
电子回旋共振波射频溅射系统设计
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
电子回旋共振波射频溅射系统设计
电子回旋共振波(ECWR)技术于20 世纪70 年代提出，是利用电磁波与电学各向异性材料(如带有外加静磁场的低压等离子体)的相互作用来产生等离子体的。
ECWR 技术有产生高密度等离子体、离子能量可控制在很窄的范围内、离子能量和离子流量可独立控制等优点，可有效控制薄膜的生长过程。
本
文以ECWR 技术为背景，介绍了一种电子回旋共振波射频溅射镀膜系统的设计。
随着电子制造、机械加工、医疗器械制造等行业的不断发展，人们常利
用真空镀膜技术进行材料的表面改性。
射频溅射技术于80 年代用于制作CD 的反射层之后得到极大的发展，逐步成为制造许多产品的一种常用手段，是适
用于各种金属和非金属的一种镀膜方法。
但射频溅射技术产生的等离子体密度低，成膜速率慢，且靶材利用率低。
于20 世纪70 年代发展起来的电子回旋共振波(ECWR)技术可在反应室内部不包含任何激发电极的情况下，产生低压高密度等离子体，并能够很好的控制所产生的等离子体的参数。
本文将该技术用于
传统射频溅射系统中，以提高其靶材利用率并提供优良性能的等离子体。
国内
外研究人员现已应用这种技术制备多种半导体薄膜。
本文以ECWR 技术为基础，介绍一种真空镀膜装置的设计与计算。
1、工作原理及特点ECWR 等离子体的产生是依靠电磁波与电学各向异性材料(如带有外加静磁场的低压等离子体)的相互作用来实现的。
该系统还有如下特点：
(1) 在很低的压力下(10-2 Pa 到10-1 Pa)仍可获得高的电离度，离子束电流密度会达到几mA/cm2；。
前极靴长度对电子回旋共振离子推进器影响的数值仿真
前极靴长度对电子回旋共振离子推进器影响的数值仿真柯于俊;孙新锋;陈学康;田立成;贾艳辉【摘要】数值仿真研究电子回旋共振离子推力器放电室的放电过程可以为推力器的优化设计提供指导和帮助.基于COM-SOL多物理场仿真软件建立了5 cm口径电子回旋共振(ECR)推力器放电室的二维轴对称模型.通过磁场实际测量值和仿真结果的对比分析,验证了模型的可靠性;并计算发现前极靴长度在7 mm和9 mm之间存在一个最佳特征值.当小于特征值时电子密度最大值、平均电子密度值和等离子体吸收功率均随极靴长度的增大而增大;而当大于特征值时电子密度最大值、平均电子密度值和等离子体吸收功率则随极靴长度的增大而减小.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)020【总页数】7页(P340-346)【关键词】极靴;ECR;离子推力器;电子密度【作者】柯于俊;孙新锋;陈学康;田立成;贾艳辉【作者单位】兰州空间技术物理研究所,兰州730000;兰州空间技术物理研究所,兰州730000;兰州空间技术物理研究所,兰州730000;兰州空间技术物理研究所,兰州730000;兰州空间技术物理研究所,兰州730000【正文语种】中文【中图分类】V439.1ECR离子推力器(electron cyclotron resonance ion thruster，ECRIT)是一种通过微波共振放电的离子电推进装置。
相比传统的Kaufmann离子推力器，ECR微波离子推力器具有无主放电空心阴极、放电气压低、等离子体密度高以及寿命长等优点[1—3]。
ECR离子推力器是一种静电型推进装置，其工作原理为：利用微波发生器引导微波进入带有永磁体的放电室，通过放电室内磁化的电子与微波的回旋共振作用对电子加速，高速电子的碰撞作用使工质气体电离产生等离子体，高电压的栅极光学系统将离子引出并加速后产生反推力。
为减少喷出离子空间电荷效应累积对飞行器产生影响，中和器产生的电子用以保持束流的电中性。
High-B模式ECR离子源的设计、研制及优化开题报告
High-B模式ECR离子源的设计、研制及优化开题报告一、研究背景微波电子回旋共振(ECR)等离子体源作为一种重要的离子源技术，在微电子器件、材料表面处理、医学等领域得到了广泛应用。
其中ECR离子源作为高能、高流强度的离子源，具有独特的优点：能量分布宽、流强度高、兼容性好等。
ECR离子源的研制和优化一直是离子束技术领域的重要研究方向，在此领域的国际竞争愈发激烈，尤其是高品质、多功能的ECR离子源设计和实现技术是未来离子束应用和研究的关键。
目前主流的ECR离子源采用单面磁钉、半球和平面螺旋磁场结构来实现离子共振抽取。
但这些结构的限制，使得它们难以提供更大的高品质离子流产生能力。
近年来，高B模式ECR离子源作为一种新型结构被提出，并在国际上得到了广泛的研究。
相对于传统的ECR离子源，高B模式ECR离子源具有更高的等离子体密度、更高的磁场强度、更高的微波功率等特点。
因此，高B模式ECR离子源在各种离子束应用中具有广阔的前景和应用前途。
因此，研制和优化高B模式ECR离子源技术具有重要意义。
二、研究内容本项目旨在开发一种高B模式ECR离子源，并进行系统的理论与实验方面的研究。
具体工作内容如下：1.基于倒置聚焦结构设计高B模式ECR离子源通过仿真和既有的设计经验，对于高B模式ECR离子源进行结构设计，选定其中的一种最佳结构，并进行模拟计算和分析，确定理论参数。
2.制造高B模式ECR离子源原型选用钕铁硼强磁钢材料，通过加工制造高B模式ECR离子源的原型。
同时对于制造出的原型进行检测和测试，确保其满足理论要求。
3.测试高B模式ECR离子源性能通过改变微波功率、磁场强度、气体种类、气体压力等参数，对原型离子源进行全面而系统的的测试，对离子束质量和离子束产量进行测试分析。
4.优化高B模式ECR离子源性能通过测试的结果，对于高B模式ECR离子源进行参数优化，包括电子束的反转半径、磁场强度的变化等，从而进一步提高其质量和产量。