[发明专利]高温高速等离子体内部磁场分布测量的耐高温磁场探针

说明书

本发明属于等离子体检测技术领域，公开了一种应用于高温高速等离子体内部磁场分布测量的耐高温磁场探针。磁场探针，用于接收空间磁场信号及高温高速等离子体内部磁场信号；支撑固定座，用于固定磁场探针的陶瓷介质及同轴接头的安装固定，保护磁场探针免受高速流动的等离子体的冲击破坏；同轴接头，用于向磁场探针传输信号。本发明解决了常规探针不能适应高温的问题，探针为共面波导形式，并且探针被耐高温陶瓷材料包覆，使得探针具有耐高温性能。探针采用双环结构，解决了单环不平衡结构造成的测量结果不对称的问题，并且展宽了频带范围。同时由于磁场探针是蚀刻在介电常数为4.2的介质基板上的，缩小为传统探针尺寸的倍，提高了探针灵敏度。

技术领域

本发明属于等离子体检测技术领域，尤其涉及高温高速等离子体内部的磁场测量技术。

背景技术

目前，最接近的现有技术主要有以下几种：

1)简单的同轴结构，即通过将刚性同轴电缆的外导体剥离，内导体连接一个金属环，从而可接收磁场信号；

2)Osofsky构建的探针由两个环组成，其形状为磁四极，分别用于26.5-40GHz(1989年)以及0.1-0.3GHz(1992年)，但是，这种探针的应用范围非常局限。

3)1995年，Yingjie Gao和Ingo Wolff设计了一种新型的方形磁场探头。该磁场探头可用于平面高频电路中的磁场分布测量，首先在3×20mm RT Duorid衬底(ε_r＝2.2,h＝0.5mm)上蚀刻探针和短传输线，然后将该基片在探头和传输线之间弯曲90°，以测量磁场Z分量。传输线连接到半刚性同轴电缆，然后通过SMA转接头连接到网络分析仪。这种探头采用薄膜技术加工而成，具有制作成本低，工作性能稳定等优点，非常适用于工业应用，但不适合高温高速等离子体的诊断。

4)1998年，Yingjie Gao和Ingo Wolff又开发了用于测量电场X和Y分量的电偶极子探针。它的头部为一个电偶极子，尾部为一段共面波导传输线。这种结构被蚀刻在1.38mm×7.0mm的陶瓷基片上。偶极臂长100μm，偶极子宽20μm。共面传输线的特性阻抗为50Ω，连接到一个50Ω的半刚性同轴电缆上。为了避免传输线感应场，传输线的中心导体采用不导电胶进行隔离，两个接地层与银胶粘合在一起，使探头信号对称传输。为了确定电子系统辐射的电磁场，2006年D.Baudry,A.Louis,and B.Mazari在IRSEEM(电子嵌入式系统研究所)内开发了一套完全自动的近场探针扫描测量系统。此种探针可适用于高温介质，但无法适用于高速流动的等离子体。

综合以上对磁场探针的研究成果，以往各探针均无法适用于高温高速等离子体流中的诊断，现有技术存在的问题是：磁场探针需要承受短时间(约1秒)的3000K的高温工作，并且可承受约1马赫的等离子体流的冲击。

解决上述技术问题的难度：1)磁场探针需要承受短时间(约1秒)的3000K的高温工作；2)可承受约1马赫的等离子体流的冲击，结构强度需要好。

解决上述技术问题的意义：可对高温高速等离子体内部进行磁场测量，从而对高温高速等离子体进行详细的诊断和测量。对研究高温等离子体与电磁场的相互作用具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种应用于高温高速等离子体内部磁场分布测量的耐高温磁场探针。

本发明是这样实现的，一种耐高温磁场探针，所述耐高温磁场探针设置有：

磁场探针，用于接收空间磁场信号；

支撑固定座，用于固定磁场探针的陶瓷介质及同轴接头的安装固定，保护磁场探针免受高速流动的等离子体的冲击破坏；

同轴接头，用于向磁场探针传输信号。

进一步，所述磁场探针包括探针、探针地、连接线、过渡段、过渡段地、耐高温陶瓷介质；