本實(shí)用新型涉及一種磁探針，尤其涉及一種用于診斷等離子體特性的磁探針。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，由于等離子體有著許多獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，已被廣泛應(yīng)用于材料表面改性、能源、航空、環(huán)境工程以及國(guó)防等方面。因此，對(duì)等離子體進(jìn)行診斷顯得尤為重要。通過(guò)測(cè)量電子溫度、電子密度、空間電位分布、電磁特性等參數(shù)來(lái)確定等離子體的相關(guān)特性。通常等離子體的診斷方法分為侵入式和非侵入式兩大類(lèi)，侵入式法包括探針?lè)ā⒆杩箿y(cè)量法等；非侵入式法包括微波透射法、光譜法、質(zhì)譜法等。磁場(chǎng)對(duì)等離子體的分布起著重要的作用，而等離子體的位形決定了等離子體的約束特性，即宏觀平衡和穩(wěn)定性。通常用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的方法有探針測(cè)量法和光譜法，其中感應(yīng)式磁探針憑借結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)形式和測(cè)量位置靈活、多樣等特征而得到廣泛應(yīng)用。

磁探針診斷是將磁探針伸入等離子體中，利用等離子體發(fā)射的電磁波得出等離子體內(nèi)部信息，通過(guò)探頭雙絞線(xiàn)感應(yīng)出電磁波的波動(dòng)，來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的位形。對(duì)于螺旋波等離子體，可以通過(guò)測(cè)試在螺旋波天線(xiàn)附近射頻波和磁化等離子體非線(xiàn)性耦合過(guò)程中造成的空間磁場(chǎng)波動(dòng)，以此來(lái)研究螺旋波和等離子體的耦合機(jī)制。對(duì)磁探針診斷技術(shù)而言，其本身屬于一種侵入式的診斷方法，因此會(huì)對(duì)等離子體產(chǎn)生干擾，為了減弱其對(duì)等離子體的干擾并且獲得精確的測(cè)量信號(hào)，應(yīng)盡量較少侵入等離子體的面積，在制作過(guò)程中也需要注意以下要求：探針要有較高的幅值靈敏度（毫高斯量級(jí)），這要求盡可能多的雙絞線(xiàn)匝數(shù)以及較大的有效截面；要求對(duì)等離子體干擾小，且要有好的空間分辨率，這又要求雙絞線(xiàn)的體積盡可能小；極快的響應(yīng)時(shí)間需要盡可能小的雙絞線(xiàn)阻抗，這要求匝數(shù)少。這幾點(diǎn)要求客觀上是互相矛盾的，因此需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求來(lái)確定具體的參數(shù)。為了測(cè)量等離子體位形，即需要測(cè)量各個(gè)位置等離子體的分布，在各個(gè)方位分別放入探針明顯會(huì)增加對(duì)等離子體的干擾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的磁探針。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種磁探針，包括雙絞線(xiàn)、骨架、陶瓷套管、支架和傳送桿，所述雙絞線(xiàn)繞設(shè)在所述骨架上，所述雙絞線(xiàn)的兩自由端纏繞在一起并穿過(guò)所述陶瓷套管，所述陶瓷套管呈L形，所述陶瓷套管包括連接的第一套管和第二套管，所述第一套管的一端與所述骨架固定，所述第二套管的一端與所述支架固定，所述支架與所述傳送桿固定。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，一種磁探針進(jìn)一步包括所述支架包括上夾板和下夾板，所述第二套管的一端伸入所述上夾板與下夾板之間且通過(guò)兩個(gè)第一螺絲固定。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，一種磁探針進(jìn)一步包括所述上夾板上設(shè)置有第一凹槽、兩個(gè)第二凹槽，所述下夾板上設(shè)置有第三凹槽、兩個(gè)第四凹槽，所述第二套管的一端位于所述第一凹槽與第三凹槽之間，所述第二凹槽與第四凹槽之間設(shè)置有同軸線(xiàn)，所述同軸線(xiàn)與所述雙絞線(xiàn)相連接。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，一種磁探針進(jìn)一步包括所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽的截面均呈圓弧形。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，一種磁探針進(jìn)一步包括所述傳送桿上開(kāi)有安裝孔，一第二螺絲穿過(guò)所述上夾板、下夾板、安裝孔與所述傳送桿固定。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，一種磁探針進(jìn)一步包括所述骨架采用氧化鋁陶瓷制成。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，一種磁探針進(jìn)一步包括所述骨架外包覆有第一陶瓷膠層。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，一種磁探針進(jìn)一步包括所述第一套管的一端設(shè)置有第二陶瓷膠層，所述第二套管的一端設(shè)置有第三陶瓷膠層，所述第一套管的另一端與所述第二套管的另一端之間設(shè)置有第四陶瓷膠層。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，一種磁探針進(jìn)一步包括所述雙絞線(xiàn)由兩根漆包銅絲絞合而成。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，一種磁探針進(jìn)一步包括所述漆包銅絲的直徑為0.1mm。

本實(shí)用新型解決了背景技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

（1）探頭與軸垂直，通過(guò)伸縮傳送桿和旋轉(zhuǎn)傳送桿，不僅能夠測(cè)出軸向上磁場(chǎng)的變化，還可方便測(cè)出環(huán)向磁場(chǎng)的變化，從而可分析出等離子體空間分布是否均勻。

（2）位置靈活，可測(cè)出不同位置處的磁場(chǎng)波動(dòng)，避免了多個(gè)探針測(cè)量過(guò)程中對(duì)等離子體的干擾。

（3）尺寸小，雜散面積小，靈敏度較高，并且有較高的信噪比。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的上夾板、下夾板與第二套管連接的左視圖；

圖3是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的上夾板、下夾板與同軸線(xiàn)連接的右視圖；

圖4是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的模擬測(cè)試框圖；

圖5是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的感應(yīng)波形圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1所示，一種磁探針，包括雙絞線(xiàn)2、骨架4、陶瓷套管6、支架8和傳送桿10，雙絞線(xiàn)2繞設(shè)在骨架4上，優(yōu)選雙絞線(xiàn)2有五匝，雙絞線(xiàn)2的兩自由端纏繞在一起并穿過(guò)陶瓷套管6，陶瓷套管6呈L形，陶瓷套管6包括連接的第一套管12和第二套管14，第一套管12的一端與骨架4固定，第二套管14的一端與支架8固定，支架8與傳送桿10固定。優(yōu)選傳送桿10為伸縮桿，能夠沿自身長(zhǎng)度方向進(jìn)行伸縮。

如圖2、圖3所示，本實(shí)用新型優(yōu)選支架8包括上夾板16和下夾板18，第二套管14的一端伸入上夾板16與下夾板18之間且通過(guò)兩個(gè)第一螺絲20固定。進(jìn)一步優(yōu)選上夾板16上設(shè)置有第一凹槽22、兩個(gè)第二凹槽23，第一凹槽22貫穿上夾板16的左端，第二凹槽23貫穿上夾板16的右端，下夾板18上設(shè)置有第三凹槽24、兩個(gè)第四凹槽25，第三凹槽24貫穿下夾板18的左端，第四凹槽25貫穿下夾板18的右端，第二套管14的一端位于第一凹槽22與第三凹槽24之間，這樣第二套管14被限位在第一凹槽22與第三凹槽24之間，避免第二套管14的移動(dòng)，第二凹槽23與第四凹槽25之間設(shè)置有同軸線(xiàn)26，同軸線(xiàn)26的一端與雙絞線(xiàn)2相連接，可在上夾板16與下夾板18之間設(shè)置空心銅管（圖中未示出），將雙絞線(xiàn)2與同軸線(xiàn)26都置入空心銅管內(nèi)，再通過(guò)螺絲（圖中未示出）穿過(guò)空心銅管將雙絞線(xiàn)2與同軸線(xiàn)26鎖緊，實(shí)現(xiàn)雙絞線(xiàn)2與同軸線(xiàn)26的連接，同軸線(xiàn)26的另一端伸出上夾板16與下夾板18之外，便于與外界電路連接，進(jìn)一步優(yōu)選第一凹槽22、第二凹槽24、第三凹槽24、第四凹槽25的截面均呈圓弧形，第一凹槽22與第三凹槽24配合的空腔便于第二套管14的置入，第二凹槽23與第四凹槽25配合的空腔便于同軸線(xiàn)的置入。傳送桿10上開(kāi)有安裝孔27，一第二螺絲28穿過(guò)上夾板16、下夾板18、安裝孔26與傳送桿10固定。

本實(shí)用新型優(yōu)選骨架4采用氧化鋁陶瓷制成。骨架4外包覆有第一陶瓷膠層30，通過(guò)該第一陶瓷膠層實(shí)現(xiàn)骨架4與第一套管12之間的粘接固定。第一套管12的一端設(shè)置有第二陶瓷膠層32，第二套管14的一端設(shè)置有第三陶瓷膠層（圖中未示出），第二陶瓷膠層32將第一套管12的一端密封，第三陶瓷膠層將第二套管14的一端密封，第一套管12的另一端與第二套管14的另一端之間設(shè)置有第四陶瓷膠層36，實(shí)現(xiàn)第一套管12與第二套管14之間的粘接固定。通過(guò)第一陶瓷膠層30、第二陶瓷膠層32、第三陶瓷膠層、第四陶瓷膠層36將雙絞線(xiàn)2與空氣隔絕，另一方面由于放電過(guò)程中溫度較高，而陶瓷的耐溫性能較好，因此可對(duì)雙絞線(xiàn)2有一定的保護(hù)作用。進(jìn)一步優(yōu)選雙絞線(xiàn)2由兩根漆包銅絲絞合而成，導(dǎo)電性好，能夠提高信號(hào)采集的效率。漆包銅絲的直徑為0.1mm。

為了便于支架8與第二套管14的固定，本實(shí)用新型優(yōu)選上夾板16、下夾板18均采用鋁材質(zhì)制成。

本實(shí)用新型在使用時(shí)，同軸線(xiàn)26接入差分放大電路38，差分放大電路38與數(shù)據(jù)采集卡40相連接。通過(guò)旋轉(zhuǎn)傳送桿10，可測(cè)出環(huán)向的磁場(chǎng)分布，從而判斷出空間磁場(chǎng)分布的均勻性；通過(guò)伸縮傳送桿10，可得出電磁波軸向傳播特性，最后，由數(shù)據(jù)采集卡40對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行采集。為了驗(yàn)證信號(hào)的真實(shí)性，用亥姆霍茲線(xiàn)圈42來(lái)作模擬磁場(chǎng)的測(cè)試，其模擬測(cè)試框圖如圖4所示，用信號(hào)發(fā)生器44通過(guò)高速雙極性放大器46使亥姆霍茲線(xiàn)圈42產(chǎn)生一個(gè)已知的磁場(chǎng)，將磁探針的由雙絞線(xiàn)2繞設(shè)在骨架4上形成的探頭48放入亥姆霍茲線(xiàn)圈42中使其產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，最后通過(guò)示波器50和數(shù)據(jù)采集卡40記錄磁探針的感應(yīng)信號(hào)，將感應(yīng)信號(hào)與原始信號(hào)作對(duì)比，并將數(shù)據(jù)采集卡40記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換，得出信號(hào)的頻譜信息，并計(jì)算出信號(hào)的信噪比。磁探針的感應(yīng)波形如圖5所示，其中，曲線(xiàn)a表示原始信號(hào)的波形，曲線(xiàn)b表示磁探針的感應(yīng)輸出波形，并且當(dāng)探頭48角度發(fā)生變化時(shí)，可看出波形有明顯的波動(dòng)，因此可證實(shí)該感應(yīng)信號(hào)的真實(shí)性。實(shí)驗(yàn)得出該磁探針感應(yīng)信號(hào)的分辨率較高，并且根據(jù)計(jì)算得出其信噪比約為21。

以上依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定技術(shù)性范圍。