收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

J-TEXT等离子体电子密度诊断系统的建立

高丽  
【摘要】: J-TEXT托卡马克装置(前身为美国德克萨斯大学的TEXT-U装置)于2004年底在华中科技大学开始重建,J-TEXT装置的主要设计参数为:大环半径R=1.05m,等离子体小圆截面半径r=0.27m,纵场中心场强B_t=3T,典型等离子体电流值I_p=350kA,等离子体中心线平均密度n_e=3×10~9m~(-3)。 J-TEXT装置重建完成之后,首要任务就是实现第一等离子体放电,相应地,我们需要一定的手段监测氢气被电离、等离子体产生的过程,因此,H_α辐射观测系统的建立首先被纳入J-TEXT装置上诊断系统的发展规划中;同时,为了更直观地获得等离子体放电信息,观测等离子体可见光辐射图像,我们建立了CCD可见光等离子体成像系统;而后,当装置等离子体放电成功,为研究J-TEXT等离子体的基本特性,一些与等离子体基本参数有关的诊断的建立被提上日程,电子密度是高温等离子体的重要参数之一,在托卡马克装置上一般用微波或远红外激光干涉仪测量等离子体密度。微波干涉仪成本相对较低,可以在比较短的时间内建立起来,拟用于装置运行初期等离子体中心线平均密度的测量,随着装置运行参数的提高,我们建立了更适应装置密度测量需求的多道远红外激光干涉仪,本论文即来源于J-TEXT装置上这四个诊断系统的建立需求。 本论文所完成的诊断系统均为和电磁波测量相关的系统,它们可以分为两类:一类是辐射电磁波信号的测量,属被动诊断,它不需要外界电磁波的参与,例如H_α辐射观测系统,CCD可见光成像系统;一类是主动测量,采用电磁波作为探针,使之与等离子体发生作用,由电磁波的变化而得出等离子体相关信息,例如微波干涉仪和远红外激光干涉仪。本文的主要工作内容如下: 建立了一套H_α辐射观测系统,用于探测工作气体氢气击穿瞬间的H_α辐射,进而为欧姆加热场电源控制系统提供一个H_α辐射判据,用以判定是否进入等离子体电流爬升阶段。简言之,H_α辐射信号被用于决定是否以及什么时候投入用于建立等离子体电流的欧姆加热场的电容器组。实验结果证明,H_α辐射判据对于控制J-TEXT等离子体的启动是可行的。为了保证H_α辐射信号的正常提供,该系统被设计为一个多道观测系统,通过该系统也可以研究H_α辐射在等离子体小圆截面上的不对称性。 建立了可见光CCD等离子体成像系统。该系统可沿切向实时观察整个等离子体横截面的可见光辐射图形。该系统的核心器件CCD相机分辨率为659×494,最高帧率110f/s,可按选择捕捉彩色或黑白图片。该系统能直观地展现等离子体放电过程,是J-TEXT装置放电运行中必备的重要诊断手段之一。 设计了J-TEXT装置上单道2mm微波干涉仪系统,该系统使用J-TEXT装置上的垂直上下窗口对等离子体中心弦密度进行测量。该系统被设计成一个频率调制式干涉仪,微波源可以被锯齿波调制。为适应不同实验目标的需求,中频设置为10K~100K连续可调。探测束和参考束在一个三端口的混频器里混频,输出的中频信号经放大滤波后和锯齿波信号一起输入相位差计,相位差计输出与等离子体密度成线性关系,经过数据处理,可以得到等离子体中心弦平均密度。 发展了多道HCN远红外干涉仪系统,实现了J-TEXT等离子体电子密度测量。干涉仪系统采用柱面转动光栅对激光束进行调制,调制频率10KHz,对应干涉仪时间分辨率为0.1ms,采用室温TGS探测器接收拍频信号,用相位差计测量探测道和参考道信号之间的相位差,分辨率为0.06个干涉条纹,相位差信号经数据采集系统采集后,经过程序处理,可以实时得到等离子体不同弦上的密度信息。 目前,H_α辐射观测系统工作正常,可以为欧姆加热场电源控制系统提供H_α辐射判据,很好地控制了等离子体电流爬升,并且,系统多道测量结果也表明了H_α辐射在等离子体小圆截面上的不对称性;CCD可见光成像系统能够实时展现等离子体放电过程,同时,为判断等离子体位移趋势提供了参考;微波干涉仪系统设计已经完成,正在进行安装;用HCN激光干涉仪已初步获得了等离子体密度测量结果,为J-TEXT等离子体放电提供了重要的密度参数。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘濮鲲,杨中海,钱尚介,刘盛纲;非常规自由电子激光器[J];大自然探索;1993年04期
2 周小兵,王志君,盛光昭;驻波驱动的等离子体电子相对论随机加速[J];物理学报;1995年11期
3 郭永辉;段耀勇;邱爱慈;;高密度等离子体模型中输运参数的拟合[J];核聚变与等离子体物理;2006年01期
4 马腾才;低温等离子体物理进展[J];力学进展;1990年03期
5 张家泰;探测激光等离子体电子温度的一种新方法受激Raman散射光谱的短波截断[J];物理学报;1994年01期
6 黄文忠,张覃鑫,何绍堂,谷渝秋,尤永录,江文勉;利用类铜离子谱线诊断银等离子体电子密度[J];物理学报;1995年11期
7 宋法伦;张永辉;向飞;常安碧;;强流电子束碰撞电离背景气体研究[J];物理学报;2008年03期
8 崔滨生,匡龙海,马丹波,刘事明;CT-6B托卡马克装置等离子体电子迴旋辐射中热辐射和非热辐射的观测[J];物理学报;1984年11期
9 冯贤平,徐至展,赵世诚;铜等离子体电子温度和密度随激光功率的变化[J];核聚变与等离子体物理;1989年01期
10 龚学余;彭晓炜;谢安平;刘文艳;;托卡马克等离子体不同运行模式下的电子回旋波电流驱动[J];物理学报;2006年03期
11 李公攀;弹性碰撞对质量分离过程的影响[J];原子能科学技术;1988年02期
12 程成;由类氦离子谱线强度比确定实验室等离子体电子温度与电子密度[J];杭州师范学院学报(社会科学版);1986年S2期
13 阳彦鑫,施佩兰,黄渊,左鹤年;HL-1M装置等离子体电子温度测量[J];核聚变与等离子体物理;1999年02期
14 周东方;马燕云;田成林;邵福球;陈湛;银燕;卓红斌;欧阳建明;;质子束尾波场中利用密度跃变实现电子捕获及加速的粒子模拟[J];强激光与粒子束;2011年02期
15 陈卓天,赵君煜,方自深,杨利;用红外钕玻璃激光散射仪测量等离子体电子温度[J];强激光与粒子束;2004年02期
16 宁宏宇;;捕捉一缕太阳光波[J];科学之友;2002年07期
17 杨家敏,丁耀南,陈波,郑志坚,杨国洪,张保汉,王耀梅,张文海;等电子法测量小能量激光打靶等离子体电子温度[J];物理学报;2003年02期
18 白兴宇;曾建尔;饶军;;HL-2M装置低杂波天线子波导设计与波谱计算[J];核聚变与等离子体物理;2009年03期
19 邓必河,闻一之,万树德,刘伯安,胡伯全,翟侃,俞昌旋,吕惠娟,郭其良;用于KT-5C托卡马克等离子体电子密度测量的多道HCN激光干涉仪[J];核聚变与等离子体物理;1992年04期
20 高翔,郭其良,万元熙,霍裕平;HT-6M托卡马克等离子体电子密度分布研究[J];强激光与粒子束;1994年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 盛政明;;双激光脉冲作用下的等离子体电子加速(英文)[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2002年
2 王琛;顾援;傅思祖;吴江;王伟;孙玉琴;董佳钦;孙今人;王瑞荣;倪元龙;万炳根;周关林;黄关龙;张国平;林尊琪;王世绩;;软X光激光探针偏折法测量等离子体电子密度[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
3 黄文忠;谷渝秋;李玉同;尤永禄;淳于书泰;;飞秒激光莫尔条纹技术[A];中国工程物理研究院科技年报(1999)[C];1999年
4 胡强林;刘世炳;;超强超短激光脉冲驱动等离子体电流产生强THz电磁辐射[A];2006年全国强场激光物理会议论文集[C];2006年
5 李文洪;蒋小华;郑志坚;江少恩;刘永刚;陈铭;李朝光;;紫外激光探针全息干涉系统[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
6 杨一明;;高功率微波与电子系统电路单元相互作用的理论分析[A];第三届全国加速器技术学术交流会论文摘要集[C];2007年
7 何斌;常铁强;张家泰;许林宝;;超强激光场中等离子体电子纵向运动[A];中国工程物理研究院科技年报(1999)[C];1999年
8 高福中;林云龙;于得江;;低地球轨道航天器与空间等离子体的相互作用——尾迹效应的实验室模拟[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第九次学术会议论文集[C];1996年
9 王立公;任庆文;张光照;王松雁;;闪烁法测量热电子等离子体电子温度[A];第五次核物理会议资料汇编(上册)[C];1982年
10 朱希睿;孟续军;田明锋;;Au等离子体电子状态方程的理论研究[A];第十四届全国原子与分子物理学术会议论文专辑[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 王莹;高斯光束在等离子体中非线性传输特性的理论研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
2 乔宾;超强激光等离子体相互作用中准静态磁场和电场及相对论电子的加速研究[D];中国工程物理研究院;2006年
3 赵莹;外加磁场POS机理的PIC模拟和装置研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 欧阳亮;碰撞等离子体的产生及其性质研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 施军;Z箍缩高温等离子体极化光谱诊断研究[D];重庆大学;2009年
6 刘睿;同轴回旋管高频特性的研究[D];电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张文东;沿圆锥曲线运动辐射和调制不稳定性的研究[D];南昌大学;2007年
2 张红卫;虚火花放电的粒子模拟及等离子体对电子束聚束特性研究[D];电子科技大学;2006年
3 蒋世义;等离子体对微波管输出性能的影响研究[D];电子科技大学;2007年
4 杨芳;金属Al脉冲激光等离子体的时间分辨光谱研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 曾继来;计算机的高功率微波效应研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 马宏安;带状注电子枪的聚焦设计[D];电子科技大学;2009年
7 王华东;等离子体对电磁波吸收效应的研究[D];电子科技大学;2003年
8 傅喜泉;超短脉冲激光传输及“X射线干涉测量法”在激光等离子体电子密度测量中的理论研究[D];华南师范大学;2002年
9 贲宇恒;等离子体处理催化剂过程温度参数的测定[D];天津大学;2004年
10 姜杉;46.9nm激光稳定性研究及预电离等离子体状态诊断[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 汪永安;“人造太阳”有了“最准温度计”[N];安徽日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978