本實(shí)用新型涉及真空弧離子源，具體是含氘電極真空弧離子源瞬態(tài)氘分子氣壓的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

真空弧離子源利用真空弧放電產(chǎn)生離子，可得到種類多、流強(qiáng)大的離子流，是一類重要的離子源，被廣泛應(yīng)用在加速器、材料表面改性等領(lǐng)域。含氘電極真空弧離子源是一種產(chǎn)生并提供氘離子的裝置，是中子發(fā)生器的重要部件之一。這種類型的離子源最大特點(diǎn)之一是電極采用吸氘金屬，氘氣以化合物的形式儲(chǔ)存在金屬材料內(nèi)部。放電時(shí)，離子轟擊和焦耳熱使得陰極表面溫度升高，氘氣從金屬內(nèi)部釋放到真空環(huán)境中，然后被電子電離產(chǎn)生氘離子。放電時(shí)氘分子氣壓是了解放電過程和提高氘離子流強(qiáng)所需參照的重要參數(shù)，因此，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量尤為必要。然而，放電時(shí)氘分子氣壓變化很快，常用的真空規(guī)管等測(cè)量裝置響應(yīng)時(shí)間不夠。此外，由于放電區(qū)域小，在不影響放電的前提下，氣體探測(cè)器很難放置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種含氘電極真空弧離子源瞬態(tài)氘分子氣壓的測(cè)量裝置，其應(yīng)用時(shí)能在不干擾放電的前提下快速得到局域瞬態(tài)氘分子氣壓。

本實(shí)用新型解決上述問題主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 含氘電極真空弧離子源瞬態(tài)氘分子氣壓的測(cè)量裝置，包括含氘電極的真空弧離子源，所述真空弧離子源設(shè)有真空腔及位于真空腔內(nèi)的離子源陰極和離子源陽極；還包括真空規(guī)、氫氣瓶、石英玻璃窗、凸透鏡、光纖、光譜儀及光譜探測(cè)器，所述真空規(guī)和氫氣瓶均與真空腔接通，所述真空腔的腔壁設(shè)有開口，所述石英玻璃窗與真空腔腔壁連接且封閉真空腔腔壁上的開口，所述凸透鏡正對(duì)石英玻璃窗設(shè)置，所述光纖和光譜探測(cè)器均與光譜儀連接，且光纖相對(duì)連接光譜儀端的另一端的端頭設(shè)于凸透鏡的焦點(diǎn)處。本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)，放電前，先向真空腔通一定量氫氣，并采用真空規(guī)記錄氫分子氣壓，然后放電釋放氘氣和產(chǎn)生等離子體，等離子體內(nèi)電子和氫分子、氘分子離解碰撞，產(chǎn)生氫原子和氘原子，然后氫原子、氘原子再和電子發(fā)生激發(fā)碰撞，激發(fā)態(tài)的氫原子、氘原子會(huì)自發(fā)退激，產(chǎn)生光子，用光譜儀將此光子和其它原子光子分離，得到氫原子、氘原子光譜，并用光譜探測(cè)器記錄下來。本實(shí)用新型根據(jù)之前用真空規(guī)得到的氫分子氣壓除以光譜探測(cè)器記錄的氫、氘原子光譜強(qiáng)度比，即可得到氘分子氣壓。本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)光譜探測(cè)器只能記錄單次放電中某一瞬間的光譜，為了得到整個(gè)放電過程的光譜，可移動(dòng)測(cè)量時(shí)刻位置，掃描整個(gè)放電過程。

進(jìn)一步的，所述氫氣瓶與真空腔接通的管路上設(shè)置有質(zhì)量流量計(jì)。如此，本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)可通過質(zhì)量流量計(jì)控制通入真空腔內(nèi)的氫氣量，再根據(jù)真空規(guī)讀數(shù)，調(diào)整通入氫氣流量至合適大小。

進(jìn)一步的，所述氫氣瓶與真空腔接通的管路上設(shè)置有減壓閥。

綜上所述，本實(shí)用新型具有以下有益效果：本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過簡(jiǎn)單和常用的實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)成，便于實(shí)現(xiàn)，成本低，本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)通過向真空腔內(nèi)通入氫氣，然后對(duì)比氫原子和氘原子的光譜強(qiáng)度比值，采用光譜強(qiáng)度比值結(jié)合通入的氫氣氣壓得到氘分子氣壓。本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)采用光學(xué)方法進(jìn)行測(cè)量，具有響應(yīng)速度極快、不干擾放電等優(yōu)點(diǎn)，使得本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)便于推廣應(yīng)用。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的零部件名稱：1、真空腔，2、真空規(guī)，3、離子源陰極，4、離子源陽極，5、氫氣瓶，6、減壓閥，7、質(zhì)量流量計(jì)，8、石英玻璃窗，9、凸透鏡，10、光纖，11、光譜儀，12、光譜探測(cè)器。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

實(shí)施例：

如圖1所示，含氘電極真空弧離子源瞬態(tài)氘分子氣壓的測(cè)量裝置，包括真空規(guī)2、氫氣瓶5、石英玻璃窗8、凸透鏡9、光纖10、光譜儀11、光譜探測(cè)器12及含氘電極的真空弧離子源，其中，真空弧離子源設(shè)有真空腔1及位于真空腔1內(nèi)的離子源陰極3和離子源陽極4。本實(shí)施例的真空規(guī)2和氫氣瓶5均與真空腔1接通，真空腔1的腔壁設(shè)有開口，石英玻璃窗8與真空腔1腔壁連接且封閉真空腔1腔壁上的開口，即石英玻璃窗8作為真空腔1腔壁的一部分。本實(shí)施例的凸透鏡9、光纖10、光譜儀11及光譜探測(cè)器12均設(shè)于真空腔1外，凸透鏡9正對(duì)石英玻璃窗8設(shè)置，光纖10和光譜探測(cè)器12均與光譜儀11連接，且光纖10相對(duì)連接光譜儀11端的另一端的端頭設(shè)于凸透鏡9的焦點(diǎn)處。本實(shí)施例的光譜探測(cè)器12采用增強(qiáng)電荷耦合探測(cè)器（ICCD）實(shí)現(xiàn)，其可獲得時(shí)間分辨率小于5 ns的光譜，如此，能保證本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)氘分子氣壓是瞬態(tài)的。本實(shí)施例的氫氣瓶5與真空腔1接通的管路上設(shè)置有減壓閥6和質(zhì)量流量計(jì)7，減壓閥6具體位于氫氣瓶5與質(zhì)量流量計(jì)7之間的管路上，其用于降低使用前的氣體壓強(qiáng)。

本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)，放電前打開氫氣瓶5向真空腔1內(nèi)排入氫氣，質(zhì)量流量計(jì)7控制通入真空腔1內(nèi)的氫氣量，可根據(jù)真空規(guī)2讀數(shù)，調(diào)整通入氫氣流量至合適大小，在通入氫氣結(jié)束后，采用真空規(guī)2得到氫分子氣壓。放電后，離子源內(nèi)等離子體由陰極3和陽極4放電產(chǎn)生，等離子體發(fā)出的光通過石英玻璃窗8，然后被凸透鏡9收集并聚焦，經(jīng)光纖10傳輸至光譜儀11后分光產(chǎn)生氫、氘原子光譜，最后光譜被光譜探測(cè)器12記錄下來。根據(jù)之前用真空規(guī)2得到的氫分子氣壓除以光譜探測(cè)器12記錄的氫、氘原子光譜強(qiáng)度比，即可得到氘分子氣壓。本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)改變測(cè)量時(shí)刻，即可得到氘分子隨時(shí)間的變化關(guān)系。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。