HL-2A中性束注入器送气实验(3)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)核工业西南物理研究院 作者:李亮

3.2 电源输出波形的调整对气压的影响

  离子源正常放电需要平稳的气压,并且要尽量缩短送气的时间,过长时间的送气会减少钛泵的使用时间。这就需要气压快速上升,在上升到预设值以后要尽量保持稳定。为了满足以上要求我们对压电阀电压进行了调整。如图5所示,主要的调整措施有两点:首先将方波的初始阶段增加一个电压较高的平台,时间是200ms,这一平台的作用是将压电阀开启得较大,获得一个大的流量,使离子源内气压迅速升高;其次,在平台结束后,将水平的波形变成了缓慢下降的带有一定斜率的斜波,其目的是逐渐减小流量,抵消离子源内气压缓慢增大的趋势,从而达到稳定气压的目的。

  从图5中可以看出, 离子源内的气压已经能够控制在稳定的范围内, 完全满足放电的要求。其它3个离子源所用的压电阀也按照这个思路进行调整, 最终都能达到图5 中所示的气压波形, 只是由于每个压电阀的机械结构有所差异, 所设置的平台电压与下降斜率不尽相同。

输出电压波形调整后离子源内气压随时间的变化

图5 输出电压波形调整后离子源内气压随时间的变化

3.3、束线4个离子源同时送气时气压的变化

  当4个压电阀同时开启时,离子源的气压显示出与单个压电阀开启时明显的不同。如图6所示,在所有压电阀电压与单独开启保持一致的情况下,4个压电阀同时开启时离子源气压不再保持平稳,而是有明显的上翘趋势。这是因为4个离子源在真空室内部是相互连通的,每个离子源内的气体都会扩散到别的离子源,这就相当于在单个阀门开启时的气压下又叠加进了扩散气体的气压,这样,4个离子源相互影响,就造成了气压上翘。

 4个压电阀同时开启时气压的变化

图6 4个压电阀同时开启时气压的变化

  为了解决这个问题,所采取的办法就是增大压电阀控制电压的下降斜率,使送气量下降的更明显。这样,4个离子源的气压便又能保持稳定。等效于通过调整压电阀电源输出波形,减小不同离子源送气的相互影响。

4、结论

  实验表明,这套为压电阀设计的电压控制系统能够很好的调节气量,特别是通过采用压电阀电源输出波形控制技术,较准确的控制束线4个离子源放电室的气压波形,满足离子源放电的气压控制要求,控制精度达到0.05Pa。

  另外实验表明,压电阀在恒稳电压下可以保持很好的流量稳定性,也就是说压电晶体的形变量始终没有变化,满足NBI系统要求。通过对不同PEV-1型压电阀性能的测试与标定,显示出每个压电阀之间的工作参数差异较大,这就需要在NBI送气系统中对每个压电阀有采用单独的控制和标定。

  目前送气系统已经成功用于NBI系统的工程联调和物理实验。

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