等離子體所王曉潔研究員率領(lǐng)的毫米波與太赫茲技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過兩年多的努力,研制成功國(guó)內(nèi)首套兆瓦級(jí)高功率毫米波穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并于近日在140GHz回旋管驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)中成功獲得穩(wěn)定、可重復(fù)的高參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,輸出毫米波功率700千瓦,運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)3000秒,技術(shù)參數(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
高功率毫米波和太赫茲技術(shù)可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)療和基礎(chǔ)科學(xué)等研究領(lǐng)域,因涉及國(guó)家安全和核心競(jìng)爭(zhēng)力,西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)中國(guó)長(zhǎng)期實(shí)行技術(shù)封鎖和測(cè)試設(shè)備禁運(yùn)。因此,依托國(guó)內(nèi)資源開展高功率毫米波和太赫茲技術(shù)攻關(guān)勢(shì)在必行。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“長(zhǎng)脈沖高功率回旋管關(guān)鍵技術(shù)研究”和中國(guó)科學(xué)院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“高功率微波鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究”的資助下,研究團(tuán)隊(duì)依靠自主創(chuàng)新,結(jié)合回旋管及毫米波傳輸設(shè)備多工況測(cè)試需求,開展技術(shù)方案設(shè)計(jì)、材料比選和關(guān)鍵工藝試驗(yàn),相繼攻克了毫米波成套設(shè)備設(shè)計(jì)理論和加工方法、毫米波測(cè)量方法、毫米波源穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)、電源和冷卻等輔助設(shè)施集成化設(shè)計(jì)等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題,最終建成兆瓦級(jí)140GHz毫米波綜合研究平臺(tái)。該平臺(tái)的成功研制,為深入開展高功率毫米波和太赫茲波技術(shù)研究、設(shè)備開發(fā)及應(yīng)用拓展提供了必要的實(shí)驗(yàn)條件,為高功率回旋管自主研制奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ),為極端條件下地球鉆探技術(shù)研究提供了顛覆性技術(shù)支持。
百尺竿頭更進(jìn)一步,研究團(tuán)隊(duì)將圍繞國(guó)家十三五計(jì)劃項(xiàng)目“聚變堆主機(jī)關(guān)鍵技術(shù)綜合研究設(shè)施”的研究需求,著力開展回旋管及毫米波傳輸器件的研制、測(cè)試、老化和各種運(yùn)行工況下的模擬實(shí)驗(yàn),并在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)建造170GHz兆瓦級(jí)毫米波研究平臺(tái),為建設(shè)聚變堆條件下的更高頻率電子回旋波實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)砥礪奮進(jìn)。兆瓦級(jí)毫米波綜合研究平臺(tái)研制過程中,得到揚(yáng)州航瑞電子科技公司、合肥聚能電物理高技術(shù)公司、合肥科燁電物理設(shè)備公司、黃山市金屹電源制造公司、廣州高瀾節(jié)能技術(shù)公司等單位的支持。
圖1 高功率毫米波測(cè)試平臺(tái)
圖2 回旋管滿參數(shù)運(yùn)行輸出功率波形
圖3 回旋管滿功率穩(wěn)態(tài)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)波形