本发明属于大气压低温等离子体技术领域，尤其涉及一种用于表面清洗和修复的等离子体源。
背景技术：
磁约束聚变装置中的等离子体与壁相互作用将导致器壁中放出的各种杂质进入等离子体约束区后对等离子体的约束性能造成影响。壁处理能有效减少第一壁的杂质和降低氢同位素的再循环，是获得高参数等离子体的重要手段。在过去的几十年中，发展出了很多的壁处理技术，如将真空室在200-350℃左右烘烤，利用各种类型的等离子体放电清洗壁表面，薄膜涂覆技术等。iter项目的壁处理设计主要有以下几种方法：（1）将所有内部组件烘烤至240℃；（2）在没有环向磁场的情况下使用d2和he辉光放电清洗（gdc）；（3）在有环向磁场时采用d2和he电子回旋放电清洗（ec-dc）和离子回旋清洗（ic-dc）。钨作为iter项目的面向等离子体材料，研究燃料d和t在钨材料中的快速清除方法对未来聚变装置的设计将具有非常重要的参考价值。
为了减少钨材料在高粒子流和高能流作用下产生裂纹的效应，iter钨偏滤器靶板被设计成由54个小尺寸的瓦片组成，这些小瓦块平铺连接在热沉表面制作成马赛克状的拼接结构。这种结构不可避免产生不同形状和尺寸的间隙，而这些间隙的存在将加重灰尘的再沉积以及d和t的滞留。因此研究瓦片间隙狭缝的快速清洗和修复，消除灰尘再沉积和氢同位素滞留对iter装置的影响十分必要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于表面清洗和修复的等离子体源，解决上述现有技术中磁约束聚变装置的壁缝清理中容易产生裂缝以及灰尘再沉积和氢同位素滞留的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于表面清洗和修复的等离子体源，包括：保护罩、外电极和内电极，所述保护罩呈中空的筒状结构，保护罩内装配有中空的阻挡器，所述阻挡器右端具有阻挡器外圈，所述阻挡器外圈卡紧在保护罩内腔，所述阻挡器右端延伸至保护罩左端处，所述阻挡器左端部具有等离子喷嘴，所述等离子喷嘴正对待作业体的狭缝，所述外电极套装在阻挡器左端外侧，所述保护罩右端连接有固定支架，所述内电极通过导向杆固定于固定支架内侧，所述内电极包括：电极座和电极杆，所述电极座与导向杆连接，所述导向杆延伸至外电极内腔所在区域，所述电极座轴向中心具有贯穿电极杆的第一工作气体通孔，所述电极座上具有控制电源负接线柱，所述外电极上连接有控制电源正接线柱，所述控制电源负接线柱和控制电源正接线柱之间连接有控制电源。
本发明的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，所述电极杆外侧套装有密封塞，所述密封塞与固定支架之间设置有压环，所述密封塞外侧面与保护罩内腔接触，所述密封塞左端面与阻挡器外圈右端面接触，所述密封塞右端面所在的保护罩内腔区域具有向内凸起的挡圈，所述挡圈右端面与阻挡器外圈右端面接触。
本发明的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，所述密封塞上具有导流孔，所述导流孔一端与阻挡器内腔连通，所述导流孔另一端与第二工作气体通孔，所述第二工作气体通孔贯穿保护罩外壁。
本发明的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，所述挡圈左侧区域的保护罩外壁具有贯穿的除尘泵接口，所述保护罩和阻挡器左端部的空隙内套装有导流环，所述导流环上具有若干沿水平方向贯穿导流环的导流孔。
本发明的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，所述固定支架具有沿长度方向设置的滑动槽，所述导向杆可在滑动槽内左右移动，所述导向杆与固定支架接触处具有绝缘垫。
本发明的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，所述等离子喷嘴左端外侧设置有钨钯，所述钨钯具有沿等离子喷嘴轴向贯穿的导流孔，所述导流孔与等离子喷嘴位置相对应，所述钨钯上具有偏压接线柱，所述偏压接线柱和待作业体之间连接有偏压电源。
本发明的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，所述钨钯与保护罩连接，所述钨钯与保护罩连接处具有第二绝缘垫。
本发明的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，所述阻挡器外圈和挡圈之间具有橡胶垫。
本发明的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，所述导流环左端部具有内倒角。
本发明的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，所述固定支架和压环均与保护罩内腔通过螺纹连接。
本发明产生的有益效果是：
1、通过第一工作气体通孔和第二工作气体的设置，可以满足ar、he、d2等气体的使用，可以形成混合等离子体，通过控制内电极的气压和流量，可以有效控制等离子喷射距离；通过控制阻挡器内的气压和流量，可以有效控制等离子喷射的范围，清洗实用范围更广。
2、可在大气压环境下使用，方便操作和安装；
3、通过设置滑动槽，从而等离子体源的功率可以通过调节内外电极的耦合距离和控制电源自身的功率来调节，以满足不同场合的使用要求。
4、该装置集清洗、修复、除尘三种功能于一体，在清洗的时候可以实现表面修复，同时清洗出的杂质可以沿导流孔经除尘泵接口处及时排出，避免造成二次污染。节约操作时间，清洗效率高。
5、内电极的电极杆为采用钨毛细管材料与电极座的紫铜材质焊接而成，耐热性好，寿命长、电气性能优良，形状简单，容易加工。
6、外电极采用不锈钢材料加工成圆柱形，形状简单，容易加工。
7、阻挡器选用石英管，绝缘、耐热性好，并且本装置整体结构简单紧凑，安装维修方便，加工成本低。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种用于表面清洗和修复的等离子体源，包括：保护罩4、外电极13和内电极10，所述保护罩4呈中空的筒状结构，保护罩4内装配有中空的阻挡器14，所述阻挡器14右端具有阻挡器外圈14-2，所述阻挡器外圈14-2卡紧在保护罩4内腔，所述阻挡器14右端延伸至保护罩4左端处，所述阻挡器14左端部具有等离子喷嘴14-1，所述等离子喷嘴14-1正对待作业体18的狭缝，所述外电极13套装在阻挡器14左端外侧，所述保护罩4右端连接有固定支架8，所述内电极10通过导向杆9固定于固定支架8内侧，所述内电极10包括：电极座10-2和电极杆10-3，所述电极座10-2与导向杆9连接，所述导向杆9延伸至外电极13内腔所在区域，所述电极座10-2轴向中心具有贯穿电极杆10-3的第一工作气体通孔10-1，所述电极座10-2上具有控制电源负接线柱11，所述外电极13上连接有控制电源正接线柱12，所述控制电源负接线柱11和控制电源正接线柱12之间连接有控制电源17。
本发明的优选实施例中，所述电极杆10-3外侧套装有密封塞6，所述密封塞6与固定支架8之间设置有压环7，所述密封塞6外侧面与保护罩4内腔接触，所述密封塞6左端面与阻挡器外圈14-2右端面接触，所述密封塞6右端面所在的保护罩4内腔区域具有向内凸起的挡圈4-3，所述挡圈4-3右端面与阻挡器外圈14-2右端面接触。
本发明的优选实施例中，所述密封塞6上具有导流孔6-1，所述导流孔6-1一端与阻挡器14内腔连通，所述导流孔6-1另一端与第二工作气体通孔4-2，所述第二工作气体通孔4-2贯穿保护罩4外壁。
本发明的优选实施例中，所述挡圈4-3左侧区域的保护罩4外壁具有贯穿的除尘泵接口4-1，所述保护罩4和阻挡器14左端部的空隙内套装有导流环15，所述导流环15上具有若干沿水平方向贯穿导流环15的导流孔15-1。
本发明的优选实施例中，所述固定支架8具有沿长度方向设置的滑动槽8-1，所述导向杆9可在滑动槽8-1内左右移动，所述导向杆9与固定支架8接触处具有绝缘垫2。
本发明的优选实施例中，所述等离子喷嘴14-1左端外侧设置有钨钯1，所述钨钯1具有沿等离子喷嘴14-1轴向贯穿的导流孔15-1，所述导流孔15-1与等离子喷嘴14-1位置相对应，所述钨钯1上具有偏压接线柱3，所述偏压接线柱3和待作业体18之间连接有偏压电源16，钨靶1安装于等离子体喷嘴14-1处，等离子体穿过钨靶1作用于狭缝，需要修复表面时在钨靶1上加载通偏压电源，通过溅射钨靶1对表面进行修复。
本发明的优选实施例中，所述钨钯1与保护罩4连接，所述钨钯1与保护罩4连接处具有第二绝缘垫2-1。
本发明的优选实施例中，所述阻挡器外圈14-2和挡圈4-3之间具有橡胶垫5。
本发明的优选实施例中，所述导流环15左端部具有内倒角。
本发明的优选实施例中，所述固定支架8和压环7均与保护罩4内腔通过螺纹连接。
可以满足ar、he、d2等气体的使用，可以通过2个工作气通孔输入气体，形成混合等离子体，更有利于表面的清洗。
工作原理简述：通过第一工作气体通孔10-1处输入ar、he等气体、第二工作气体通孔4-2处通入d2气体，控制电源的正极、负极分别与外电极、内电极相连，在耦合处放电形成混合等离子体，经等离子喷嘴14-1处喷出作用于待作业体18的瓦片间狭缝，达到清洗目的，同时清洗出的杂质可以沿导流孔15-1吸入，经除尘泵接口4-1处排出；需要修复表面时在钨靶1上加载通偏压电源16，通过溅射钨靶1对表面进行修复。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
1.一种用于表面清洗和修复的等离子体源，其特征在于，包括：保护罩（4）、外电极（13）和内电极（10），所述保护罩（4）呈中空的筒状结构，保护罩（4）内装配有中空的阻挡器（14），所述阻挡器（14）右端具有阻挡器外圈（14-2），所述阻挡器外圈（14-2）卡紧在保护罩（4）内腔，所述阻挡器（14）右端延伸至保护罩（4）左端处，所述阻挡器（14）左端部具有等离子喷嘴（14-1），所述等离子喷嘴（14-1）正对待作业体（18）的狭缝，所述外电极（13）套装在阻挡器（14）左端外侧，所述保护罩（4）右端连接有固定支架（8），所述内电极（10）通过导向杆（9）固定于固定支架（8）内侧，所述内电极（10）包括：电极座（10-2）和电极杆（10-3），所述电极座（10-2）与导向杆（9）连接，所述导向杆（9）延伸至外电极（13）内腔所在区域，所述电极座（10-2）轴向中心具有贯穿电极杆（10-3）的第一工作气体通孔（10-1），所述电极座（10-2）上具有控制电源负接线柱（11），所述外电极（13）上连接有控制电源正接线柱（12），所述控制电源负接线柱（11）和控制电源正接线柱（12）之间连接有控制电源（17）。
2.根据权利要求1所述的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，其特征在于，所述电极杆（10-3）外侧套装有密封塞（6），所述密封塞（6）与固定支架（8）之间设置有压环（7），所述密封塞（6）外侧面与保护罩（4）内腔接触，所述密封塞（6）左端面与阻挡器外圈（14-2）右端面接触，所述密封塞（6）右端面所在的保护罩（4）内腔区域具有向内凸起的挡圈（4-3），所述挡圈（4-3）右端面与阻挡器外圈（14-2）右端面接触。
3.根据权利要求2所述的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，其特征在于，所述密封塞（6）上具有导流孔（6-1），所述导流孔（6-1）一端与阻挡器（14）内腔连通，所述导流孔（6-1）另一端与第二工作气体通孔（4-2），所述第二工作气体通孔（4-2）贯穿保护罩（4）外壁。
4.根据权利要求3所述的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，其特征在于，所述挡圈（4-3）左侧区域的保护罩（4）外壁具有贯穿的除尘泵接口（4-1），所述保护罩（4）和阻挡器（14）左端部的空隙内套装有导流环（15），所述导流环（15）上具有若干沿水平方向贯穿导流环（15）的导流孔（15-1）。
5.根据权利要求3所述的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，其特征在于，所述固定支架（8）具有沿长度方向设置的滑动槽（8-1），所述导向杆（9）可在滑动槽（8-1）内左右移动，所述导向杆（9）与固定支架（8）接触处具有绝缘垫（2）。
6.根据权利要求1所述的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，其特征在于，所述等离子喷嘴（14-1）左端外侧设置有钨钯（1），所述钨钯（1）具有沿等离子喷嘴（14-1）轴向贯穿的导流孔（15-1），所述导流孔（15-1）与等离子喷嘴（14-1）位置相对应，所述钨钯（1）上具有偏压接线柱（3），所述偏压接线柱（3）和待作业体（18）之间连接有偏压电源（16）。
7.根据权利要求6所述的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，其特征在于，所述钨钯（1）与保护罩（4）连接，所述钨钯（1）与保护罩（4）连接处具有第二绝缘垫（2-1）。
8.根据权利要求2所述的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，其特征在于，所述阻挡器外圈（14-2）和挡圈（4-3）之间具有橡胶垫（5）。
9.根据权利要求4所述的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，其特征在于，所述导流环（15）左端部具有内倒角。
10.根据权利要求2所述的一种用于表面清洗和修复的等离子体源，其特征在于，所述固定支架（8）和压环（7）均与保护罩（4）内腔通过螺纹连接。
技术总结