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等离子体窗是一种可以应用于粒子束相关领域的密封设备,它利用电弧放电在孔道里维持一个热等离子体区域,从而“堵塞”孔道,减少气体流量,运用高效的真空泵抽气系统,在窗体的一端抽气形成真空,从而使等离子体窗可以隔绝真空区域和高气压区域。在与粒子束相关的各个领域,等离子体窗的应用前景广泛,例如电子束焊接、散裂中子源和同步辐射等。此外,与传统的固体窗体相比,等离子体窗在减少束流通过窗体的能损和能散、耐受强流强轰击等方面有显著的优势,而且窗体本身不受束流轰击的影响,使其运行寿命更长,运行状态更稳定。2011年,北京大学RFQ粒子加速器实验室搭建了一台等离子体窗实验装置,用于研究等离子体窗的性质与探究其应用领域。本文即依托此试验平台,进行了一系列与等离子体窗相关的实验性探究。 本文通过对等离子体窗实验平台的介绍,解释了等离子体窗的运行机制;本文采用壅塞流模型解释等离子体窗的工作原理;利用现有实验平台,进行了大孔径(3mm和6mm)等离子窗实验;文中对等离子体窗的运行参数进行了探索和测量,包括击穿条件、气压、电流、电压、功率和功率等数据;针对影响运行稳定性的窗体设计和材料选择方面的问题提出了改进方案。 初步的实验结果表明,等离子窗具有迸一步提高密封效果的空间,从而为其应用奠定了基础。