一种大功率微波源真空钛泵电源系统

大功率微波管工作时，维持波源内部的高真空度是重要的静态条件。本文从钛泵的原理出发，使用晶闸管交流调压技术、倍压整流、光纤隔离技术及微处理器设计了一种高电压直流电源系统，电源主要参数为5kV/10mA。通过远程监测钛泵溅射电流，了解波源内部真空度的变化情况，可以对波源的运行状况作出正确调整。该电源系统已经成功应用于中国环流器2A装置中的电子回旋及低杂波加热系统。

在受控核聚变装置实验中，通过向等离子体注入高功率微波可以有效地对等离子体进行加热和电流驱动，微波系统所用波源通常为电真空微波管、真空管使用高压大电流供电。为了保证管内承受足够高的电场强度，波源内部通常设置有钛离子抽气泵。当波源内部受电子轰击，放出杂质气体时，真空度降低，钛的吸附作用可以使波源内部的气体得到抽除，从而保证波源器件的高真空性；根据钛泵工作电流的大小，可以判断其波源内部的真空状况并进行运行诊断；认为设计合理的钛泵电源能够使微波系统的运行更加稳定可靠。

1、钛泵及电源系统构成

1.1、钛泵工作原理

钛泵的阳极被分割成若干筒状小室，阴极采用钛板制成。一旦波源内部真空度降低，稀薄气体在正交的电场及磁场作用下会产生潘宁放电现象，放电产生的气体阳离子在电场作用下加速飞向阴极，与钛形成钛化合物而被固定抽除。同时，气体离子在阴极板上会引起溅射，溅射出的活性金属钛在阳极筒及泵壁上形成新鲜钛膜，活泼气体分子在新鲜钛膜吸附中被抽除。钛泵的工作范围一般为10^-8～10^-4 Pa，它具有清洁、高真空度、无噪声、无振动等优点。钛泵电流与真空度有关，所以检测钛泵电流就能诊断波源内部的真空状况。

1.2、钛泵电源系统的构成

微波源钛泵电源系统主要由钛泵电源、电压频率变换(VFC/FVC)电路和逻辑控制器、测量采集以及远程监控等部分组成。钛泵电源是整个电源系统中*重要的一个部分。电源由交流调压电路、隔离升压变压器、二倍压整流电路、电压电流取样放大、VFC/FVC变换和电源保护电路等组成