一种大功率微波窗组件.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115966863A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211725861.7(22)申请日2022.12.30(71)申请人浙江工业大学地址310006浙江省杭州市拱墅区朝晖六区潮王路18号(72)发明人贺艳明王磊刘鑫赵小强王达达张成胤李宏志徐海涛闾川阳李华鑫郑文健马英鹤杨建国(74)专利代理机构杭州浙科专利事务所(普通合伙)33213专利代理师周红芳(51)Int.Cl.H01P1/08(2006.01)H05K7/20(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种大功率微波窗组件(57)摘要本发明公开了一种大功率微波窗组件，它包括两个保护壳、冷却诊断环、冷却环、两个圆波导管、两个铜环及窗片，第一铜环、第二铜环设置在窗片两侧，第一圆波导管与第一铜环、第二圆波导管与第二铜环分别连接，且第一圆波导管、第二圆波导管与窗片之间留有间隙，冷却诊断环、第一铜环、第二铜环及冷却环组成微波窗组件的冷却系统。本发明通过采用限定材料的部件，减少了组件的材料种类，利用同种材料焊接后的残余应力小，使得整体的结构更加紧凑；在铜环增加了肋片的结构，使得组件散热性能更好，优化了组件的整体结构，使得其焊缝都为全焊透的焊缝，结构更加安全可靠。CN115966863ACN115966863A权利要求书1/1页1.一种大功率微波窗组件，包括第一保护壳(2)、第二保护壳(6)、冷却诊断环(1)、冷却环(4)、第一圆波导管(3)、第二圆波导管(5)、第一铜环(7)、第二铜环(8)及窗片(9)，其特征在于第一铜环(7)、第二铜环(8)设置在窗片(9)两侧，第一圆波导管(3)与第一铜环(7)、第二圆波导管(5)与第二铜环(8)分别连接，且第一圆波导管(3)、第二圆波导管(5)与窗片(9)之间留有间隙，所述冷却诊断环(1)、第一铜环(7)、第二铜环(8)及冷却环(4)组成微波窗组件的冷却系统。2.根据权利要求1所述的一种大功率微波窗组件，其特征在于窗片(9)的材料为金刚石，冷却诊断环(1)、冷却环(4)、第一圆波导管(3)及第二圆波导管(5)的材料为铜铬锆合金。3.根据权利要求1所述的一种大功率微波窗组件，其特征在于第一铜环(7)、第二铜环(8)及窗片(9)之间采用钎焊连接，第一圆波导管(3)与第一铜环(7)、第二圆波导管(5)与第二铜环(8)采用电子束焊接连接。4.根据权利要求1所述的一种大功率微波窗组件，其特征在于第一圆波导管(3)、第二圆波导管(5)与窗片(9)之间的间隙为50‑100（。5.根据权利要求1‑4任一项所述的一种大功率微波窗组件，其特征在于冷却诊断环(1)上设有冷却通道及四个诊断孔，冷却环(4)上设有冷却通道。6.根据权利要求5所述的一种大功率微波窗组件，其特征在于冷却诊断环(1)与冷却环(4)同侧的冷却通道通过三通管连通，用于通冷却水。7.根据权利要求1‑4任一项所述的一种大功率微波窗组件，其特征在于第一铜环(7)、第二铜环(8)上设有若干肋片。8.根据权利要求1‑4任一项所述的一种大功率微波窗组件，其特征在于微波无反射通过窗片(9)时，窗片(9)的厚度d计算公式为：其中π为圆周率，εr为窗片的介电常数，c为光速，f为电磁波的频率，μmn为m阶贝塞尔函数导数的第n个零点，R为波导管的内径的一半。9.根据权利要求3所述的一种大功率微波窗组件，其特征在于电子束焊接连接处对应的部件均设有突起。2CN115966863A说明书1/5页一种大功率微波窗组件技术领域[0001]本发明涉及微波真空器件技术领域，涉及一种回旋管输出装置，具体为新型聚变堆大功率微波窗组件。背景技术[0002]大功率微波窗是回旋管的重要部件之一，微波窗质量决定回旋管的工作效率与使用寿命。在聚变堆中，微波通过窗片用于加热等离子体以达到核聚变的目的，高能微波通过一侧的波导管穿过窗片打到另一侧的波导管内，再将能量传入等离子体，此处窗片是热核聚变实验堆真空室主真空边界的一部分，具有约束氚的功能，起到隔断的作用。[0003]在微波传输过程中，如果微波窗的反射过高，在高输出功率条件下反射回回旋管的功率也会过高，引起寄生模式在回旋管中自激振荡，从而降低了回旋管的输出功率及模式的纯度，乃至于回旋管不能正常稳定工作。回旋管输出的微波要起到加热等离子体的作用，窗片的输出功率需要很大，在传输的过程中，波导管存在介电损耗，输出窗片上也会产生损耗，在波导管及窗片上会产生比较高的热量，使得波导管和窗片的温度过高，而导致组件失效。ITER(国际热核聚变实验堆)三代微波窗组件不锈钢材料的波导管介电损耗大，导热性能不够，服役条件下温度过高，传输效率不高，制造工序繁多，焊接残余应力大，服役可靠性不高，从而导致回旋