一種電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器。其用于與波導(dǎo)連接，包括真空腔體，以及設(shè)置在真空腔體內(nèi)的極化鏡、橢球反射鏡和平面鏡；極化鏡設(shè)置在波導(dǎo)的輸出光路上，與波導(dǎo)呈45°夾角，用于將由波導(dǎo)輸出的毫米波極化并反射，得到極化毫米波；橢球反射鏡設(shè)置在極化毫米波的輸出光路上，與極化毫米波呈45°夾角，用于將極化毫米波聚焦并反射，得到聚焦毫米波；平面鏡設(shè)置在聚焦毫米波的輸出光路上，用于將聚焦毫米波反射后注入等離子體加熱腔，對(duì)等離子體進(jìn)行加熱和電流驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)毫米波的實(shí)時(shí)極化，并能使毫米波在等離子體不同位置實(shí)現(xiàn)高效耦合和電流驅(qū)動(dòng)，且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，調(diào)節(jié)效率和精度高。
【專利說(shuō)明】一種電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子回旋共振加熱【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器，用于實(shí)現(xiàn)高真空大功率毫米波的實(shí)時(shí)極化、聚焦和快速精密的定向發(fā)射。

【背景技術(shù)】
[0002]在受控聚變研宄中，為了將等離子體加熱到聚變反應(yīng)所需的溫度，通常需要采用多種加熱手段，其中，電子回旋共振加熱是一種重要的等離子體加熱手段。電子回旋共振加熱(Electron Cyclotron Resonance Heating, ECRH)系統(tǒng)主要由波源系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、天線系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)等組成，單套系統(tǒng)的功率通常為200kW到1MW。其中，天線系統(tǒng)是ECRH系統(tǒng)的核心部件之一。ECRH系統(tǒng)中，為使產(chǎn)生的毫米波和等離子體耦合，實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子體的電子加熱和電流驅(qū)動(dòng)，需要對(duì)毫米波進(jìn)行極化。為了研宄毫米波在等離子體不同位置的功率沉積，需要實(shí)現(xiàn)平面鏡的快速轉(zhuǎn)動(dòng)，且平面鏡的極向和環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)不存在干涉。在平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，為了更好地實(shí)現(xiàn)等離子體和毫米波的耦合，需要極化鏡實(shí)時(shí)配合轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)等離子體對(duì)毫米波功率的高效吸收。此外，為實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子體不同位置的加熱，需要精密、高效地控制平面鏡的轉(zhuǎn)角。
[0003]然而，現(xiàn)有的毫米波發(fā)射器平面鏡不具備兩個(gè)方向的快速轉(zhuǎn)動(dòng)功能或兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)存在一定的干擾，且轉(zhuǎn)動(dòng)效率不高。而對(duì)于需要同時(shí)完成改變毫米波極化方式的發(fā)射器，其平面鏡通常僅能在一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器，能夠?qū)崿F(xiàn)毫米波的實(shí)時(shí)極化，并能使毫米波在等離子體不同位置實(shí)現(xiàn)高效耦合和電流驅(qū)動(dòng)，且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，調(diào)節(jié)效率和精度高。該裝置還可用于毫米波定向發(fā)射等領(lǐng)域。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器，用于與波導(dǎo)連接，其特征在于，包括真空腔體，以及設(shè)置在所述真空腔體內(nèi)的極化鏡、橢球反射鏡和平面鏡；所述極化鏡設(shè)置在所述波導(dǎo)的輸出光路上，與所述波導(dǎo)呈45°夾角，用于將由所述波導(dǎo)輸出的毫米波極化并反射，得到極化毫米波；所述橢球反射鏡設(shè)置在極化毫米波的輸出光路上，與極化毫米波呈45°夾角，用于將極化毫米波聚焦并反射，得到聚焦毫米波；所述平面鏡設(shè)置在聚焦毫米波的輸出光路上，用于將聚焦毫米波反射后注入等離子體加熱腔，對(duì)等離子體進(jìn)行加熱和電流驅(qū)動(dòng)；所述極化鏡的中心落在所述波導(dǎo)的中心軸上，過(guò)所述極化鏡的中心和所述橢球反射鏡的中心的直線垂直于所述波導(dǎo)的中心軸；在所述平面鏡與聚焦毫米波的夾角為45°時(shí)，過(guò)所述橢球反射鏡的中心和所述平面鏡的中心的直線LI垂直于過(guò)所述橢球反射鏡的中心和所述波導(dǎo)的中心軸的平面P ;所述極化鏡能繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述橢球反射鏡固定在所述真空腔體內(nèi)壁；所述平面鏡能繞直線LI進(jìn)行環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)，還能繞與所述平面鏡平行，同時(shí)與直線LI垂直的直線進(jìn)行極向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0006]優(yōu)選地，該毫米波發(fā)射器還包括支撐臺(tái)，底座，以及第一和第二真空驅(qū)動(dòng)器；所述支撐臺(tái)固定在所述真空腔體內(nèi)壁，其上設(shè)有圓柱形凹槽，所述凹槽的中心軸與直線LI重合，所述凹槽的中心設(shè)有貫穿孔；所述底座包括空心圓柱、兩個(gè)支撐臂和第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿，所述兩個(gè)支撐臂和第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿均設(shè)置在所述空心圓柱的側(cè)壁；所述第一和第二真空驅(qū)動(dòng)器分別通過(guò)真空過(guò)渡法蘭固定在所述真空腔體外壁，其傳動(dòng)桿穿過(guò)所述真空腔體，進(jìn)入到所述真空腔體內(nèi)部；所述第一和第二真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿能沿其軸向做直線運(yùn)動(dòng)；所述空心圓柱置于所述凹槽內(nèi)，所述兩個(gè)支撐臂和第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿均位于所述支撐臺(tái)上方，所述凹槽用于對(duì)所述空心圓柱進(jìn)行徑向限位，使其能繞所述凹槽的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述平面鏡的背面設(shè)有極向連接件和兩個(gè)環(huán)向連接件，所述兩個(gè)環(huán)向連接件分別與所述兩個(gè)支撐臂鉸接，兩個(gè)鉸接轉(zhuǎn)動(dòng)軸在同一直線L2上，直線L2平行于所述平面鏡，且垂直于直線L ;所述第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿的端部與第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿的一端鉸接，所述第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿的另一端與所述第一真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿同軸連接；所述第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿和所述第一真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿平行于平面P;所述極向連接件與第一極向驅(qū)動(dòng)桿的一端鉸接，所述第一極向驅(qū)動(dòng)桿的另一端與第二極向驅(qū)動(dòng)桿的一端鉸接，所述第二極向驅(qū)動(dòng)桿的另一端與第三極向驅(qū)動(dòng)桿的一端連接；所述第二極向驅(qū)動(dòng)桿垂直于所述第三極向驅(qū)動(dòng)桿，并能繞所述第三極向驅(qū)動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)；所述第三極向驅(qū)動(dòng)桿的另一端穿過(guò)所述空心圓柱和所述凹槽的貫穿孔，與所述第二真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿同軸連接。
[0007]優(yōu)選地，所述支撐臺(tái)上還設(shè)有兩個(gè)半圓弧形的限位塊，用于對(duì)所述空心圓柱進(jìn)行向限位，確保其只能在所述凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述限位塊的內(nèi)壁的曲率半徑與所述凹槽的半徑相等，所述限位塊的圓心落在所述凹槽的中心軸上。
[0008]優(yōu)選地，該毫米波發(fā)射器還包括封裝盒、第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三真空驅(qū)動(dòng)器；所述第三真空驅(qū)動(dòng)器通過(guò)真空過(guò)渡法蘭固定在所述真空腔體外壁，其傳動(dòng)桿穿過(guò)所述真空腔體，進(jìn)入到所述真空腔體內(nèi)部；所述第三真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿能繞其中心軸旋轉(zhuǎn)；所述極化鏡設(shè)置在所述封裝盒內(nèi)，所述封裝盒固定在所述真空腔體內(nèi)壁，用于對(duì)所述極化鏡進(jìn)行徑向和軸向限位，使所述極化鏡僅能繞其中心軸旋轉(zhuǎn)；所述極化鏡的背面安裝轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的中心軸與所述極化鏡的中心軸重合；所述轉(zhuǎn)軸的端部裸露在所述封裝盒外，與所述第一錐齒輪的齒輪鍵連接，所述第二錐齒輪與所述第一錐齒輪垂直嚙合，所述第二錐齒輪的齒輪鍵連接所述第三真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿。
[0009]優(yōu)選地，所述封裝盒包括限位框和后蓋；所述限位框的中心設(shè)有階梯孔結(jié)構(gòu)，所述極化鏡加工成與所述限位框的階梯孔匹配吻合的階梯軸結(jié)構(gòu)；所述極化鏡裝入所述限位框內(nèi)，所述后蓋設(shè)置在所述限位框的端部，用于對(duì)所述極化鏡進(jìn)行軸向限位。
[0010]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:通過(guò)極化鏡對(duì)由波導(dǎo)輸入的毫米波進(jìn)行實(shí)時(shí)極化后，通過(guò)橢球反射鏡將極化毫米波聚焦并反射，再通過(guò)平面鏡將聚焦毫米波反射后送入等離子體加熱腔。在平面鏡環(huán)向和極向設(shè)置多個(gè)驅(qū)動(dòng)桿，這些驅(qū)動(dòng)桿分別在真空驅(qū)動(dòng)器的作用下使平面鏡實(shí)現(xiàn)環(huán)向和極向快速轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)向和極向轉(zhuǎn)動(dòng)互不干涉，毫米波能對(duì)不同區(qū)域的等離子體進(jìn)行加熱和電流驅(qū)動(dòng)，控制精度高，省力且不存在死點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是平面鏡的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是極化鏡的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:1_波導(dǎo)，2-極化鏡，3-橢球反射鏡，4-平面鏡，5-第三真空驅(qū)動(dòng)器，6-第二真空驅(qū)動(dòng)器，7-第一真空驅(qū)動(dòng)器，8-支架，9-插板閥，10-環(huán)向連接件，11-極向連接件，12-第一極向驅(qū)動(dòng)桿，13-第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿，14-第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿，15-環(huán)向過(guò)渡連接件，16-極向過(guò)渡連接件，17-限位塊，18-支撐臺(tái)，19-底座，20-第二極向驅(qū)動(dòng)桿，21-第三極向驅(qū)動(dòng)桿，22-限位螺栓，23-真空過(guò)渡法蘭，24-第二錐齒輪，25-第一錐齒輪，26-后蓋，27-固定螺栓，28-限位框。

【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器包括真空腔體，以及設(shè)置在真空腔體內(nèi)的極化鏡2、橢球反射鏡3和平面鏡4。毫米波發(fā)射器用于與波導(dǎo)連接，極化鏡2設(shè)置在波導(dǎo)的輸出光路上，與波導(dǎo)呈45°夾角，從波導(dǎo)輸出的近似為高斯光束的毫米波入射至極化鏡2上，被極化鏡2極化并反射后，得到極化毫米波。橢球反射鏡3設(shè)置在極化暈米波的輸出光路上，與極化暈米波呈45°夾角，極化暈米波被橢球反射鏡3聚焦并反射后，得到聚焦毫米波。平面鏡4設(shè)置在聚焦毫米波的輸出光路上，聚焦毫米波被平面鏡4反射后，注入等離子體加熱腔，用于對(duì)等離子體進(jìn)行加熱和電流驅(qū)動(dòng)。
[0017]其中，極化鏡2的中心落在波導(dǎo)的中心軸上，過(guò)極化鏡2的中心和橢球反射鏡3的中心的直線垂直于波導(dǎo)的中心軸；在平面鏡4與聚焦毫米波的夾角為45°時(shí)，過(guò)橢球反射鏡3的中心和平面鏡4的中心的直線LI垂直于過(guò)橢球反射鏡3的中心和波導(dǎo)的中心軸的平面P。極化鏡2能繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。橢球反射鏡3通過(guò)支架8固定在真空腔體內(nèi)壁。平面鏡4能繞直線LI進(jìn)行環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)，還能繞與平面鏡4平行，同時(shí)與直線LI垂直的直線進(jìn)行極向轉(zhuǎn)動(dòng)。環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)與極向轉(zhuǎn)動(dòng)相互獨(dú)立，互不干擾。通過(guò)平面鏡4的環(huán)向和極向轉(zhuǎn)動(dòng)，能對(duì)不同區(qū)域的等離子體進(jìn)行加熱和電流驅(qū)動(dòng)。
[0018]如圖1和圖2所示，上述電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器還包括支撐臺(tái)18、底座19、第一真空驅(qū)動(dòng)器6和第二真空驅(qū)動(dòng)器7。支撐臺(tái)18固定在真空腔體內(nèi)壁，其上設(shè)有圓柱形凹槽，凹槽的中心軸與直線LI重合，凹槽中心設(shè)有貫穿孔；底座19包括空心圓柱、兩個(gè)支撐臂和第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿13，兩個(gè)支撐臂和第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿13均設(shè)置在空心圓柱的側(cè)壁。第一和第二真空驅(qū)動(dòng)器6和7分別通過(guò)真空過(guò)渡法蘭固定在真空腔體外壁，其傳動(dòng)桿穿過(guò)真空腔體，進(jìn)入到真空腔體內(nèi)部。第一和第二真空驅(qū)動(dòng)器6和7的傳動(dòng)桿能沿其軸向做直線運(yùn)動(dòng)。
[0019]底座19的空心圓柱置于支撐臺(tái)18的凹槽內(nèi)，底座19的兩個(gè)支撐臂和第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿13均位于支撐臺(tái)18的上方，支撐臺(tái)18的凹槽用于對(duì)底座19的空心圓柱進(jìn)行徑向限位，使其能繞支撐臺(tái)18的凹槽的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。平面鏡4的背面設(shè)有極向連接件11和兩個(gè)環(huán)向連接件10。兩個(gè)環(huán)向連接件10分別與底座19的兩個(gè)支撐臂鉸接，兩個(gè)鉸接轉(zhuǎn)動(dòng)軸在同一直線L2上，直線L2平行于平面鏡4，且垂直于直線L。第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿13的端部與第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿14的一端鉸接，第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿14的另一端通過(guò)環(huán)向過(guò)渡連接件15與第一真空驅(qū)動(dòng)器7的傳動(dòng)桿同軸連接。第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿14和第一真空驅(qū)動(dòng)器7的傳動(dòng)桿平行于平面P。
[0020]極向連接件11與第一極向驅(qū)動(dòng)桿12的一端鉸接，第一極向驅(qū)動(dòng)桿12的另一端與第二極向驅(qū)動(dòng)桿20的一端鉸接，第二極向驅(qū)動(dòng)桿20的另一端通過(guò)限位螺栓22與第三極向驅(qū)動(dòng)桿21的一端連接，第二極向驅(qū)動(dòng)桿20垂直于第三極向驅(qū)動(dòng)桿21，并能繞第三極向驅(qū)動(dòng)桿21轉(zhuǎn)動(dòng)，第三極向驅(qū)動(dòng)桿21的另一端穿過(guò)底座19的空心圓柱和支撐臺(tái)18的凹槽內(nèi)的貫穿孔，通過(guò)極向過(guò)渡連接件16與第二真空驅(qū)動(dòng)器6的傳動(dòng)桿同軸連接。
[0021]通過(guò)控制第一真空驅(qū)動(dòng)器7的傳動(dòng)桿的軸向位移，控制平面鏡4繞直線L進(jìn)行環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地，第一真空驅(qū)動(dòng)器7的傳動(dòng)桿產(chǎn)生軸向位移，帶動(dòng)第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿14產(chǎn)生相同的軸向位移，進(jìn)而通過(guò)第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿13帶動(dòng)底座19在支撐臺(tái)18的凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，最終通過(guò)底座19的兩個(gè)支撐臂帶動(dòng)平面鏡4繞直線L進(jìn)行環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)控制第二真空驅(qū)動(dòng)器6的傳動(dòng)桿的軸向位移，控制平面鏡4繞直線L2進(jìn)行極向轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地，第二真空驅(qū)動(dòng)器6的傳動(dòng)桿產(chǎn)生軸向位移，帶動(dòng)第三極向驅(qū)動(dòng)桿21產(chǎn)生相同的軸向位移，使第二極向驅(qū)動(dòng)桿20與第一極向驅(qū)動(dòng)桿12鉸接的一端產(chǎn)生相同的位移，進(jìn)而使第一極向驅(qū)動(dòng)桿12轉(zhuǎn)動(dòng)，最終促使平面鏡4繞直線L2進(jìn)行極向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0022]優(yōu)選地，在支撐臺(tái)18上還設(shè)有兩個(gè)半圓弧形的限位塊17，用于對(duì)底座19的空心圓柱的徑向進(jìn)行限位，進(jìn)一步保證其只能在支撐臺(tái)18的凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。限位塊17的內(nèi)壁的曲率半徑與支撐臺(tái)18的凹槽的半徑相等，限位塊17的圓心落在支撐臺(tái)18的凹槽的中心軸上。
[0023]如圖1和圖3所示，上述電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器還包括封裝盒、第一錐齒輪25、第二錐齒輪24和第三真空驅(qū)動(dòng)器5。第三真空驅(qū)動(dòng)器5通過(guò)真空過(guò)渡法蘭23固定在真空腔體外壁，其傳動(dòng)桿穿過(guò)真空腔體，進(jìn)入到真空腔體內(nèi)部。第三真空驅(qū)動(dòng)器5的傳動(dòng)桿能繞其中心軸旋轉(zhuǎn)。極化鏡2設(shè)置在封裝盒內(nèi)，封裝盒固定在真空腔體內(nèi)壁，用于對(duì)極化鏡2進(jìn)行徑向和軸向限位，使極化鏡2僅能繞其中心軸旋轉(zhuǎn)。極化鏡2的背面安裝轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的中心軸與極化鏡的中心軸重合，轉(zhuǎn)軸的端部裸露在封裝盒外，與第一錐齒輪25的齒輪鍵連接，第二錐齒輪24與第一錐齒輪25垂直嚙合，第二錐齒輪24的齒輪鍵連接第三真空驅(qū)動(dòng)器5的傳動(dòng)桿。
[0024]通過(guò)控制第三真空驅(qū)動(dòng)器5的傳動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，控制極化鏡2繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地，第三真空驅(qū)動(dòng)器5的傳動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第二錐齒輪與24轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)第一錐齒輪25轉(zhuǎn)動(dòng)，最終通過(guò)轉(zhuǎn)軸促使極化鏡2繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0025]優(yōu)選地，封裝盒包括限位框28和后蓋26。限位框28的中心設(shè)有階梯孔結(jié)構(gòu)，極化鏡2加工成與限位框28的階梯孔匹配吻合的階梯軸結(jié)構(gòu)，極化鏡2裝入限位框28后，背面通過(guò)固定螺栓27固定后蓋26進(jìn)行軸向限位。
[0026]如圖1所示，毫米波發(fā)射器通過(guò)插板閥9與等離子體加熱腔連接，在毫米波發(fā)射器或波導(dǎo)I漏氣的情況下，可通過(guò)插板閥9隔離毫米波發(fā)射器和等離子體加熱腔，保證對(duì)等離子體的加熱和電流驅(qū)動(dòng)正常進(jìn)行，方便維修。由于毫米波發(fā)射器腔體的真空度高，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的各部件間的潤(rùn)滑通過(guò)石墨實(shí)現(xiàn)。
[0027]極化鏡2、橢球反射鏡3和平面鏡4由無(wú)氧銅制成，毫米波發(fā)射器的其它元件由304不銹鋼制成。毫米波從波導(dǎo)輸出后，可近似為基模高斯束，根據(jù)基模高斯束的發(fā)散特點(diǎn)，選取極化鏡的尺寸；根據(jù)極化毫米波的束發(fā)散特點(diǎn)，選取橢球反射鏡的參數(shù)。
[0028]綜上可以看出:本發(fā)明的毫米波發(fā)射器可以實(shí)現(xiàn)毫米波的實(shí)時(shí)極化，并且能同時(shí)高效的控制平面反射鏡的極向和環(huán)向轉(zhuǎn)角，且有操控互不干涉，控制精度高，保證需要的毫米波以較小的束腰注入到等離子體內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子體的加熱和電流驅(qū)動(dòng)。
[0029]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器，用于與波導(dǎo)連接，其特征在于，包括真空腔體，以及設(shè)置在所述真空腔體內(nèi)的極化鏡、橢球反射鏡和平面鏡；所述極化鏡設(shè)置在所述波導(dǎo)的輸出光路上，與所述波導(dǎo)呈45°夾角，用于將由所述波導(dǎo)輸出的毫米波極化并反射，得到極化毫米波；所述橢球反射鏡設(shè)置在極化毫米波的輸出光路上，與極化毫米波呈45°夾角，用于將極化毫米波聚焦并反射，得到聚焦毫米波；所述平面鏡設(shè)置在聚焦毫米波的輸出光路上，用于將聚焦毫米波反射后注入等離子體加熱腔，對(duì)等離子體進(jìn)行加熱和電流驅(qū)動(dòng)； 所述極化鏡的中心落在所述波導(dǎo)的中心軸上，過(guò)所述極化鏡的中心和所述橢球反射鏡的中心的直線垂直于所述波導(dǎo)的中心軸；在所述平面鏡與聚焦毫米波的夾角為45°時(shí)，過(guò)所述橢球反射鏡的中心和所述平面鏡的中心的直線L1垂直于過(guò)所述橢球反射鏡的中心和所述波導(dǎo)的中心軸的平面P;所述極化鏡能繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述橢球反射鏡固定在所述真空腔體內(nèi)壁；所述平面鏡能繞直線L1進(jìn)行環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)，還能繞與所述平面鏡平行，同時(shí)與直線L1垂直的直線進(jìn)行極向轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器，其特征在于，還包括支撐臺(tái)，底座，以及第一和第二真空驅(qū)動(dòng)器；所述支撐臺(tái)固定在所述真空腔體內(nèi)壁，其上設(shè)有圓柱形凹槽，所述凹槽的中心軸與直線L1重合，所述凹槽的中心設(shè)有貫穿孔；所述底座包括空心圓柱、兩個(gè)支撐臂和第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿，所述兩個(gè)支撐臂和第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿均設(shè)置在所述空心圓柱的側(cè)壁；所述第一和第二真空驅(qū)動(dòng)器分別通過(guò)真空過(guò)渡法蘭固定在所述真空腔體外壁，其傳動(dòng)桿穿過(guò)所述真空腔體，進(jìn)入到所述真空腔體內(nèi)部；所述第一和第二真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿能沿其軸向做直線運(yùn)動(dòng)； 所述空心圓柱置于所述凹槽內(nèi)，所述兩個(gè)支撐臂和第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿均位于所述支撐臺(tái)上方，所述凹槽用于對(duì)所述空心圓柱進(jìn)行徑向限位，使其能繞所述凹槽的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述平面鏡的背面設(shè)有極向連接件和兩個(gè)環(huán)向連接件，所述兩個(gè)環(huán)向連接件分別與所述兩個(gè)支撐臂鉸接，兩個(gè)鉸接轉(zhuǎn)動(dòng)軸在同一直線L2上，直線L2平行于所述平面鏡，且垂直于直線L ;所述第一環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿的端部與第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿的一端鉸接，所述第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿的另一端與所述第一真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿同軸連接；所述第二環(huán)向驅(qū)動(dòng)桿和所述第一真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿平行于平面P; 所述極向連接件與第一極向驅(qū)動(dòng)桿的一端鉸接，所述第一極向驅(qū)動(dòng)桿的另一端與第二極向驅(qū)動(dòng)桿的一端鉸接，所述第二極向驅(qū)動(dòng)桿的另一端與第三極向驅(qū)動(dòng)桿的一端連接；所述第二極向驅(qū)動(dòng)桿垂直于所述第三極向驅(qū)動(dòng)桿，并能繞所述第三極向驅(qū)動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)；所述第三極向驅(qū)動(dòng)桿的另一端穿過(guò)所述空心圓柱和所述凹槽的貫穿孔，與所述第二真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿同軸連接。
3.如權(quán)利要求2所述的電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器，其特征在于，所述支撐臺(tái)上還設(shè)有兩個(gè)半圓弧形的限位塊，用于對(duì)所述空心圓柱進(jìn)行向限位，確保其只能在所述凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述限位塊的內(nèi)壁的曲率半徑與所述凹槽的半徑相等，所述限位塊的圓心落在所述凹槽的中心軸上。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器，其特征在于，還包括封裝盒、第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三真空驅(qū)動(dòng)器；所述第三真空驅(qū)動(dòng)器通過(guò)真空過(guò)渡法蘭固定在所述真空腔體外壁，其傳動(dòng)桿穿過(guò)所述真空腔體，進(jìn)入到所述真空腔體內(nèi)部；所述第三真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿能繞其中心軸旋轉(zhuǎn)；所述極化鏡設(shè)置在所述封裝盒內(nèi)，所述封裝盒固定在所述真空腔體內(nèi)壁，用于對(duì)所述極化鏡進(jìn)行徑向和軸向限位，使所述極化鏡僅能繞其中心軸旋轉(zhuǎn)；所述極化鏡的背面安裝轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的中心軸與所述極化鏡的中心軸重合；所述轉(zhuǎn)軸的端部裸露在所述封裝盒外，與所述第一錐齒輪的齒輪鍵連接，所述第二錐齒輪與所述第一錐齒輪垂直嚙合，所述第二錐齒輪的齒輪鍵連接所述第三真空驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)桿。
5.如權(quán)利要求4所述的電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器，其特征在于，所述封裝盒包括限位框和后蓋；所述限位框的中心設(shè)有階梯孔結(jié)構(gòu)，所述極化鏡加工成與所述限位框的階梯孔匹配吻合的階梯軸結(jié)構(gòu)；所述極化鏡裝入所述限位框內(nèi)，所述后蓋設(shè)置在所述限位框的端部，用于對(duì)所述極化鏡進(jìn)行軸向限位。
【文檔編號(hào)】H01P3/20GK104466324SQ201410653630
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】夏冬輝, 孫道磊, 劉昌海, 王之江, 曾中, 崔芳泰, 姜立秋, 肖集雄 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)