本實(shí)用新型屬于離子源放電室的燈絲冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子源放電室陰極燈絲桿的連接和冷卻結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
陶瓷可閥穿墻結(jié)構(gòu)在中性束離子源弧放電室上得到了廣泛應(yīng)用。采用這種陶瓷穿墻的方式取得燈絲電極與弧放電室之間的絕緣，比采用兩塊燈絲板結(jié)構(gòu)方式具有更少的弧放電陰極面積，從而減少離子損失。在同等的弧放電條件下，采用陶瓷可閥穿墻結(jié)構(gòu)的放電室可以獲得較高的等離子體密度，具有較高的弧放電效率。
為中國(guó)環(huán)流器HL-2M裝置建造的第一條中性束束線離子源放電室也采用了陶瓷可閥結(jié)構(gòu)。放電室內(nèi)布置了16根直徑1.5mm的鎢燈絲，放電室背板上需布置32個(gè)陶瓷可閥致使與燈絲相連的燈絲桿與放電室壁之間的絕緣。在弧放電過(guò)程中，鎢燈絲需要加熱到3000K左右才能發(fā)射適量電子，實(shí)現(xiàn)弧放電。通過(guò)單根燈絲的電流約為110A，16根燈絲并聯(lián)后的總電流約為1800A。如此大的電流需要用多根比較粗的導(dǎo)線與外界相連才能保證在長(zhǎng)脈沖運(yùn)行過(guò)程中導(dǎo)線不太熱。
中國(guó)環(huán)流器HL-2A裝置中性束離子源放電室采用了將燈絲桿末端分別焊接于兩根環(huán)形的銅管上的方式，進(jìn)行通電和冷卻。這種結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)是：對(duì)焊接要求較高，可閥數(shù)目增多后，急劇增加加工難度；銅管與燈絲桿之間的連接采用的焊接的方式，如果燈絲桿由于溫度變化發(fā)生形變，相應(yīng)地會(huì)增加可閥所受應(yīng)力，增加可閥損壞的可能性；不易更換損壞的可閥，且需要的工作量較大；水路與 燈絲桿接觸面較小，不利于可閥上燈絲桿快速冷卻，不適于開(kāi)展長(zhǎng)脈沖放電。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種離子源放電室陰極燈絲桿的連接和冷卻結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)HL-2M裝置第一條中性束束線離子源弧放電室陶瓷可閥燈絲桿設(shè)計(jì)。
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：
一種離子源放電室陰極燈絲桿的連接和冷卻結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于采用陶瓷可閥結(jié)構(gòu)的中性束束線離子源放電室；結(jié)構(gòu)包括以下部分：陶瓷可閥、燈絲桿、軟銅線、銅連接板、銅管、集流管；
(1)通過(guò)陶瓷可閥將燈絲桿與放電室背板絕緣連接，陶瓷可閥的安裝位置根據(jù)該結(jié)構(gòu)應(yīng)用的系統(tǒng)確定；
(2)燈絲桿穿過(guò)放電室背板；設(shè)定燈絲桿深入放電室的一端為底端，在放電室外的一端為頂端；
燈絲桿分為兩組，一組作為燈絲正極，另一組作為燈絲負(fù)極；在每一組燈絲桿頂端加工外螺紋；
(3)銅接線板設(shè)置在放電室外，包括正極銅接線板和負(fù)極銅接線板；正極銅接線板和負(fù)極銅接線板通過(guò)外電路的導(dǎo)線分別與放電電源的正端和負(fù)端連接；
(4)軟銅線有兩組，都設(shè)有絕緣外皮并在兩端壓接銅線鼻子；
一組軟銅線作為正極連接線，其中每根軟銅線的銅線鼻子一端固定在作為燈絲正極的燈絲桿頂端，另一端固定在正極銅接線板上；
另一組軟銅線作為負(fù)極連接線，其中每根軟銅線的銅線鼻子一端固定在作為燈絲負(fù)極的燈絲桿頂端，另一端固定在負(fù)極銅接線板上；
通過(guò)軟銅線按照上述連接方式將燈絲桿與銅接線板連接；再通過(guò)銅接線板接通放電室電源；
(5)通過(guò)錫焊將銅管纏繞焊接在陶瓷可閥上方的燈絲桿上，通過(guò)銅管對(duì)燈絲桿進(jìn)行冷卻；
(6)用水管接頭將銅管與膠管相連，并將膠管連接至集流管上，通過(guò)集流管與外界的循環(huán)水連接。
進(jìn)一步的，如上所述的一種大功率長(zhǎng)脈沖離子源放電室陰極燈絲桿的連接和冷卻結(jié)構(gòu)，燈絲桿直徑為8mm，銅管的外徑為3mm、內(nèi)徑為2mm。
本實(shí)用新型技術(shù)方案的有益效果在于：
這種燈絲桿與外圍的連接方式有效避免了連接過(guò)程中給可閥增加應(yīng)力，保護(hù)了可閥；加工組裝容易，價(jià)格便宜；單個(gè)可閥更換也較為方便。
這種燈絲桿水冷結(jié)構(gòu)對(duì)燈絲桿的冷卻效果良好，為離子源成功獲得長(zhǎng)脈沖大功率放電提供了保障；對(duì)燈絲桿的冷卻，保護(hù)了燈絲桿和可閥，增長(zhǎng)了可閥的使用壽命；這種冷卻結(jié)構(gòu)加工組裝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。
附圖說(shuō)明
圖1是離子源放電室陶瓷可閥結(jié)構(gòu)背板示意圖。
圖中：1-放電室背板，2-陶瓷可閥，3-燈絲桿，4-軟銅線，5-銅管，6-銅接線板，7-集流管。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
HL-2M裝置的第一條5MW的中性束離子源放電室采用了陶瓷可閥結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型一種離子源放電室陰極燈絲桿的連接和冷卻結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于上述中性束束線離子源放電室；該結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括以下部分：陶瓷可閥、燈絲桿、 軟銅線、銅連接板、銅管、集流管；
(1)通過(guò)陶瓷可閥將燈絲桿與放電室背板絕緣連接，陶瓷可閥的安裝位置根據(jù)該結(jié)構(gòu)應(yīng)用的系統(tǒng)確定；
(2)燈絲桿穿過(guò)放電室背板；設(shè)定燈絲桿深入放電室的一端為底端，在放電室外的一端為頂端；
燈絲桿分為兩組，一組作為燈絲正極，另一組作為燈絲負(fù)極；在每一組燈絲桿頂端加工外螺紋；
(3)銅接線板設(shè)置在放電室外，包括正極銅接線板和負(fù)極銅接線板；正極銅接線板和負(fù)極銅接線板通過(guò)外電路的導(dǎo)線分別與放電電源的正端和負(fù)端連接；
(4)軟銅線有兩組，都設(shè)有絕緣外皮并在兩端壓接銅線鼻子；
一組軟銅線作為正極連接線，其中每根軟銅線的銅線鼻子一端固定在作為燈絲正極的燈絲桿頂端，另一端固定在正極銅接線板上；
另一組軟銅線作為負(fù)極連接線，其中每根軟銅線的銅線鼻子一端固定在作為燈絲負(fù)極的燈絲桿頂端，另一端固定在負(fù)極銅接線板上；
通過(guò)軟銅線按照上述連接方式將燈絲桿與銅接線板連接；再通過(guò)銅接線板接通放電室電源；
利用這種方式，可以避免燈絲桿與外圍的硬鏈接，大大減小了可閥上的應(yīng)力，避免了可閥由于受較大應(yīng)力而破損致使放電室真空泄露而無(wú)法工作。
(5)通過(guò)錫焊將銅管纏繞焊接在陶瓷可閥上方的燈絲桿上，通過(guò)銅管對(duì)燈絲桿進(jìn)行冷卻；
(6)用水管接頭將銅管與膠管相連，并將膠管連接至集流管上，通過(guò)集流管與外界的循環(huán)水連接。
在放電過(guò)程中，燈絲和燈絲桿上將通過(guò)很大的電流，并產(chǎn)生焦耳熱，如果燈絲桿不能得到及時(shí)冷卻，燈絲桿上溫度將不斷升高，燈絲桿和可閥有可能會(huì)因?yàn)闊崃慷逊e引起的溫度過(guò)高而損壞。放電室可閥上的燈絲桿直徑為8mm，因此，選外徑3mm內(nèi)徑2mm的銅管，可以繞成與燈絲桿比較貼近的螺旋管，根據(jù)空間大小纏繞合適的圈數(shù)。將纏繞好的銅管用錫焊的方式將其焊接與可閥燈絲桿上，一方面增加銅管和燈絲桿的接觸面積，另一方面也固定了銅管的位置。
加工一頭為直徑3mm的卡套接頭，另一頭為外徑6mm內(nèi)徑4mm的軟管直擰不銹鋼過(guò)渡接頭。用這種接頭將銅管和外徑6mm內(nèi)徑4mm的軟管相連。最后將軟管接于外圍集流管上。通水后燈絲桿可以得到有效地冷卻，銅管與軟管的連接避免了相鄰燈絲桿之間的短路。