一种用于准环对称仿星器中的多自由度电子枪驱动装置

本技术涉及磁约束核聚变设备，具体而言，涉及一种用于准环对称仿星器中的多自由度电子枪驱动装置。

背景技术：

1、本部分的内容仅提供了与本技术相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

2、准环对称仿星器(cfqs)是一种结合了托卡马克与传统仿星器优势的磁约束核聚变装置，对于准环对称仿星器而言，通常需要对由线圈系统产生且用于约束高温等离子体的准环对称性磁场(也可称为三维准环对称性磁拓扑结构)的位形进行测量，从而为验证准环对称性磁场位形的精度提供直接可靠的实验证据，并为开展准环对称性磁场位形下的物理实验提供保障。

3、然而，现阶段的相关技术中还未出现能够对由准环对称仿星器的线圈系统所产生的准环对称性磁场位形进行可靠测量的技术。

技术实现思路

1、本技术的发明人经过大量研究发现，一种能够可靠的对准环对称仿星器的线圈系统所产生的准环对称性磁场位形进行测量的方式是采用磁力线示踪系统。具体来说，磁力线示踪系统包括用于发出电子束的电子枪、涂有荧光剂的荧光栅格网以及高灵敏度相机。在实际应用时，荧光栅格网布置于准环对称性磁场的某一个庞加莱截面处，电子枪则用于向准环对称性磁场中发射电子束，此后，电子束能够在磁场作用下沿磁力线运动并穿过荧光栅格网，在此过程中，电子束中的部分电子会打在荧光栅格网上并与荧光栅格网上的荧光剂相互作用，并使得荧光栅格网在相应的位置发出可见光，随后即可通过高灵敏度相机获取荧光栅格网的图像，以得到荧光栅格网处的磁面位形。在此基础上，通过改变电子枪的径向位置(即电子枪用于发射出电子束的发射端相对于准环对称性磁场的磁轴的距离)、极向位置(即电子枪用于发射出电子束的发射端和准环对称性磁场的磁轴的连线与水平方向的夹角)以及出射方向(即电子束的射出方向)，即可使得电子枪射出的电子束覆盖整个约束区域的磁面，从而最终得到准环对称性磁场的磁场位形。

2、然而，本技术的发明人进一步发现，由于准环对称仿星器中的线圈系统所产生的准环对称性磁场处于真空室的真空场中，在此基础上，要想通过磁力线示踪系统来对真空室内的准环对称性磁场进行测量，则至少需要克服以下问题：1、伸入至真空室内的电子枪的径向位置可以调节；2、伸入至真空室内的电子枪的极向位置可以调节；3、伸入至真空室内的电子枪的自旋角度可以调节；4、在调节电子枪的位置时不会破坏真空室内的真空环境。

3、有鉴于此，本技术的目的在于提供一种用于准环对称仿星器中的多自由度电子枪驱动装置，本技术所公开的电子枪驱动装置能够实现对伸入至真空室内的电子枪的径向位置、极向位置以及自旋角度进行调节，且调节过程中不会破坏真空室内的真空环境。

4、本技术的目的通过以下技术方案实现：

5、一种用于准环对称仿星器中的多自由度电子枪驱动装置，所述电子枪驱动装置至少用于驱动电子枪在真空室内运动，包括：

6、固定组件，固定连接至所述真空室的外壁，且设有与所述真空室的内部连通的第一通道；

7、承载组件，活动连接至所述固定组件，以使得所述承载组件能够相对于所述固定组件枢转；所述承载组件设有第二通道，所述电子枪设于所述第二通道内并能够跟随所述承载组件同步枢转；

8、第一弹性连接件，连接于所述固定组件与所述承载组件之间，且设有同时与所述第一通道和所述第二通道连通的第三通道；设于所述第二通道内的所述电子枪的发射端依次穿过所述第三通道和所述第一通道后沿延伸至所述真空室内；

9、其中，当所述承载组件相对于所述固定组件枢转时，所述第一弹性连接件能够通过自身的形变来适应所述承载组件的运动。

10、在一些可能的实施例中，所述第一弹性连接件为波纹管，所述波纹管的内部作为所述第三通道，所述波纹管的两端分别连接至所述固定组件和所述承载组件。

11、在一些可能的实施例中，所述承载组件包括：

12、承载台，活动连接至固定组件，以使得所述承载台能够相对于所述固定组件枢转；

13、过渡仓，设置于承载台上，且设有第一腔室；所述第一弹性连接件远离所述固定组件的一端连接至所述过渡仓，以使得所述第三通道与所述第一腔室连通；

14、移动件，被配置为能够沿所述电子枪的轴向在所述承载台上移动；

15、第二弹性连接件，连接于所述过渡仓与所述移动件之间，且设有与所述第一腔室连通的第二腔室；所述第一腔室和所述第二腔室共同构成所述第二通道，设于所述第二通道内的所述电子枪连接至所述移动件；

16、其中，当所述移动件相对于所述承载台沿所述电子枪的轴向移动时，所述第二弹性连接件能够通过自身的形变来适应所述移动件的运动。

17、在一些可能的实施例中，所述固定组件包括开关阀，所述开关阀被配置为选择性的开启或关闭所述第一通道。

18、在一些可能的实施例中，所述电子枪包括活动杆以及电子束发射器，所述活动杆设于所述第二通道内，且所述活动杆的一端连接至所述移动件；所述电子束发射器设于所述活动杆远离所述移动件的一端，且相对于所述活动杆的轴线偏心设置；

19、所述承载组件还包括旋转驱动部件和传动件，所述旋转驱动部件设置于所述移动件上，所述旋转驱动部件的输出端通过所述传动件与所述活动杆远离所述电子束发射器的一端传动连接，以通过所述旋转驱动部件驱动所述活动杆绕自身轴线转动。

20、在一些可能的实施例中，所述第二弹性连接件远离所述移动件的一端固定设置在所述承载台上，所述过渡仓靠近所述第二弹性连接件的一端与所述第二弹性连接件远离所述移动件的一端可拆卸地连接。

21、在一些可能的实施例中，所述承载组件还包括：

22、滑动连接件，连接至所述过渡仓，且被配置为可在所述承载台上沿所述电子枪的轴向滑动；

23、锁定件，设于所述滑动连接件上，以对所述滑动连接件的位置进行锁定或解锁。

24、在一些可能的实施例中，所述第二弹性连接件远离所述过渡仓的一端设有供电舱，所述供电舱内部设有与所述第二腔室连通的供电腔，所述供电舱设有与所述供电腔连通的供电口；

25、所述活动杆的内部呈中空结构，所述活动杆远离所述电子束发射器的一端延伸至所述供电腔内，位于所述供电腔内的所述活动杆上设有供电孔，所述供电孔与所述活动杆的内部连通；

26、所述传动件为磁流体密封器；所述磁流体密封器设置于所述移动件上，且具有第一输出轴端和第二输出轴端；所述第一输出轴端与所述旋转驱动部件传动连接，所述第二输出轴端与位于所述供电腔内的所述活动杆传动连接，所述供电舱与所述磁流体密封器之间密封连接。

27、在一些可能的实施例中，所述第二弹性连接件为波纹管，所述波纹管的内部作为所述第二腔室，所述波纹管的两端分别连接至所述过渡仓和所述移动件。

28、在一些可能的实施例中，所述承载组件还包括设于所述承载台上的第二直线驱动器，所述第二直线驱动器被配置为驱动所述移动件在所述承载台上沿所述电子枪的轴向移动。

29、本技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

30、1、本技术公开的电子枪驱动装置通过设置固定组件、承载组件以及第一弹性连接件，不仅能够实现对由真空室的外部伸入至真空室内的电子枪的径向位置、极向位置以及自旋角度进行调节，而且在整个调节过程中不会破坏真空室内的真空环境，从而有望借助磁力线示踪系统来完成对真空室内的准环对称性磁场位形的测量，进而为验证准环对称性磁场位形的精度提供直接可靠的实验证据，并为开展准环对称性磁场位形下的物理实验提供保障。

31、2、本技术通过对承载组件以及固定组件的结构进行进一步改进，还能实现让电子枪的发射端自由的伸入至真空室内或从真空室内退出，以避免电子枪长期位于真空室内影响准环对称仿星器的正常运行，同时还能对电子枪的发射端伸入至真空室内的位置进行进一步调节，以达到进一步调节伸入至真空室内的电子枪的径向位置和极向位置的目的。并且，当电子枪从真空室内退出后，能够将真空室的内部与外部环境隔离开，从而便于对驱动装置的相关部件和/或电子枪等进行维护更换。