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在托卡马克等离子体辐射的诊断中,线积分辐射率与辐射发射率之间的关系,常采用探测器无穷小近似下的表达式。简单分析表明,只有在探测器极向尺寸远小于光栏极向尺寸时,这种近似才成立。在探测器与光栏的极向尺寸相同的情况下,束线宽度约为探测器无穷小近似下的宽度的两倍。对这种探测系统的线积分辐射率作了有限探测器效应修正,并简要讨论了它对层析分析的影响。     

等离子体边界对线积分辐射率的影响

在托卡马克辐射诊断中,当探测束线的极向宽度与等离子体小半径要以比较时,等离子体边界会显著影响线积分辐射率,使其工度平均辐射率的带权重的线积分。本文给出了这种情况下的线积分辐射率明晰表达式。     

低He气压下Rb(5P3/2)激发态有效辐射率的计算与测量

计算和测量了Rb-He混合蒸气中Rb(5P3/2)共振能级的有效辐射率,使用单模半导体激光器(泵浦激光)将Rb原子激发至5P3/2态,另一调谐到5P3/2→7S1/2的单模激光束(检测激光)与泵浦束反平行通过样品池,并在池的直径方向平行移动,通过对检测激光束的吸收测定了激发态原子密度及其空间分布.由于辐射陷获存在,有效辐射率是自然辐射率与透射因子(发射的光子在探测区域内没有被吸收的平均概率,它与吸收截面及激发态原子密度和空间分布有关)的乘积.5P3/2原子密度及其空间分布结合5P3/2←5S1/2跃迁线的碰撞增宽计算了透射因子,从而得到了不同He气压下,Rb D2线的有效辐射率.从5P3/2→5S1/2跃迁线强度I780的测量,得到的不同He气压下有效辐射率的比值与理论计算得到的比值相符.     

基于Abel逆变换的激光诱导等离子体辐射特性研究

激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种新型的物质成分测量方法已经在越来越多的领域得到广泛应用，但是与传统的分析方法相比，LIBS技术的分析性能还需进一步提高。LIBS技术的理论基础是激光诱导等离子体，从物理机理上研究等离子体特性，对LIBS系统实验参数的优化具有指导作用，也为提高LIBS技术的检测能力奠定理论基础。激光诱导等离子体是一个与空间相关的非稳态辐射源，空间分辨光谱测量是探究等离子体物理特性的重要手段之一。为研究激光诱导等离子体的辐射特性，采用1 064 nm的Nd∶YAG调Q固体激光器烧蚀合金钢样品产生等离子体，利用空间分辨装置测量二维空间的等离子体辐射光谱信号，通过分析可知实验采集的光谱信号是信号探测器测量路径上的积分光谱强度，由此计算得到的等离子体参数也是观测路径上的平均值。为了深入研究等离子体由内层到外层的辐射规律，首先测量得到等离子体路径积分光谱强度的横向空间分布，然后以等离子体为光学薄和圆柱对称的前提条件，采用三次样条函数算法对路径积分光谱强度进行Abel逆变换，反演得到等离子体由内层到外层谱线辐射率的径向空间分布。选取等离子体辐射光谱中的原子谱线Fe Ⅰ: 374.55 nm和Mn Ⅰ: 403.08 nm为研究对象，分析等离子体辐射光谱的空间分布特征，研究结果表明，等离子体辐射路径积分光谱强度的横向分布呈现出中心位置强度大边缘位置强度小的特征，这是由于等离子体膨胀扩张的结果引起的；通过Abel逆变换得到等离子体光谱辐射率的径向分布，结果表明等离子体从内层到外层谱线的辐射率经过了先增加后减小的变化规律，等离子体中心处出现辐射率的极小值，造成这种现象的主要原因是由于等离子体辐射源中心区域具有较低的电子密度；选取等离子体辐射光谱中Fe元素的11条原子谱线，采用Boltzman法分别由谱线相应的积分光谱强度和辐射率计算等离子体温度，得到等离子体温度的横向空间和径向空间的二维分布，两者具有类似的变化规律；由等离子体温度的横向空间分布可以看出，随着离样品表面距离的增加，等离子体温度呈现单调减小的趋势，等离子体中心到边缘区域等离子体温度逐渐降低，这是由等离子体膨胀扩张以及与环境气体相互作用共同的结果；由等离子体温度的径向空间分布可以看出等离子体由内层到外层等离子体温度逐渐降低，这是由于等离子体膨胀扩张冷却引起的。由此可见，采用Abel逆变换能够实现等离子体由内层到外层的辐射特性分析，为深入理解等离子体产生和演变的物理机理提供实验依据，从而为提高激光诱导击穿光谱技术的分析性能奠定理论基础。     

Cs-He混合蒸气中的辐射陷获效应和6P3／2能级有效辐射率的测量

测量了Cs-He混合蒸气中Cs(6P3/2)共振能级的有效辐射率,圆柱形样品池充入金属Cs和气压PHe为0~500Pa的He,样品池温度控制在330~370K之间,在池中产生1012~1013cm-3的Cs原子密度,使用单模半导体激光器(泵浦激光)将Cs原子激发至6P3/2态,另一调谐到6P3/2→8S1/2的单模激光束(检测激光)与泵浦束反平行通过样品池,并在池的直径方向平行移动,通过对检测激光束的吸收测定了激发态原子密度及其空间分布。由于辐射陷获存在,有效辐射率是自然辐射率与透射因子(发射的光子在探测区域内没有被吸收的平均概率,它与吸收截面及激发态原子密度和空间分布有关)的乘积。由6P3/2原子密度及其空间分布结合6P3/2←6S1/2跃迁线的碰撞增宽计算了透射因子,从而得到了不同He气压下,CsD2线的有效辐射率。从6P3/26→S1/2跃迁线强度I852的测量,得到的不同He气压下有效辐射率的比值与理论计算得到的比值相符。     

用于“聚龙一号”上软X光通量探测的平响应X光二极管

介绍了聚龙一号上使用的一种由金阴极X光二极管（XRD）和具有特殊构型的复合金滤片构成的平响应XRD探测器, 测量软X光通量的标定和实验情况。该探测器的灵敏度在北京同步辐射的4B7B束线站和4B7A束线站标定。标定的灵敏度显示, 该探测器对0.1~4 keV之间的X光具有近似平坦的响应曲线。根据标定情况和探测器的谱响应特性, 给出了目前该探测器在用于Z箍缩产生的软X光通量诊断中的测量不确定度为12%。在单层钨丝阵Z箍缩实验中, 平响应XRD探测器测得Z箍缩产生的X光功率峰值达到52 TW, 能量达540 kJ。在动态黑腔实验中, 布置在径向和轴向的两套平响应XRD探测器被用于建立径向辐射功率波形和轴向辐射功率波形之间的时间关联。在典型的动态黑腔实验中, 测得轴向辐射功率峰值出现在径向辐射功率前约1.2 ns。     

CT-6B托卡马克装置中软X射线辐射及扰动

软X射线诊断是研究托卡马克等离子体不稳定性的重要手段。本文给出用Au(Si)面垒探测器阵列测量CT-6B托卡马克等离子体软X射线的结果,以及各种等离子体不稳定性时的软X射线辐射空间分布特性。 关键词：     

精密绝对辐射定标的成就及重要性

本文确认、应用了描述电磁辐射与大气及地球表面特征相互作用的模型,参照此模型的要求,讨论了精密绝对辐射定标的重要性。阐述了用于陆地卫星主题绘图仪及SPOT/HRV系统飞行中定标方法,并且讨沦了这些方法的局限性。飞行中绝对定标方法的不稳定性提醒我们,要利用辐射传输程序来预测探测器入瞳的表观辐射率,以及通过良好大气反射成象所测得的地而目标的辐射率。本文还讨论了这种方法的不确定度。     

Z-pinch实验X光辐射过程一维空间分布诊断技术

在Z-piirch实验中，研制了由闪烁体薄膜、光纤阵列、条纹相机等组成的同时具有时间分辨和一维空间分辨能力的Z-pinch等离子体X光辐射过程空间分布诊断装置，诊断装置沿垂直于负载轴向的方向观测等离子体X光辐射的时空分布。利用狭缝实现X光辐射区域的一维空间分辨成像，通过选择狭缝方向可选择测量X光辐射过程沿负载轴向或径向空间分布。     

基于高次余弦散射分布的空间卫星可见光特性

基于几何光学和辐射理论,研究了空间卫星的可见光散射特性.空间卫星的背景辐射主要包括太阳的直接辐射和地球及大气的散射辐射,根据目标的结构特性与背景特性建立了空间卫星的几何模型和光照模型.分析目标表面状况,入射到目标表面的光线近似服从高次余弦散射分布,根据能量守恒定理及表面材料的高次余弦散射分布特性建立了目标散射特性的数学模型.通过矢量坐标变换确定太阳、地球、观测卫星在目标本体坐标系下的相对位置关系.根据给定的几何尺寸和表面物性参量仿真获得了目标在探测器入瞳处的能量分布及星等特征,目标本体与太阳帆板在探测器入瞳处的辐照度最大量级均为10-12 W/m2.仿真结果表明太阳帆板在目标特性分析时不可忽略,为空间目标的可见光探测提供参考数据.     

Equilibrium-based iterative tomography technique for soft X-ray instellarators

A method to deduce local values of plasma emissivity from chord measurements has been developed and tested using data from a 30 detector soft X-ray array in the Wendelstein 7A stellarator. This technique, based on the calculated distribution of toroidal magnetic flux as the initial guess for the plasma emissivity, uses an iterative scheme to algebraically determine the distribution of the detector signals, and solves some drawbacks of the currently available tomography techniques. This method is especially suited for stellarator devices in which plasma cross sections are markedly noncircular and change as a function of the toroidal angle     

Time-dependent behavior of a pulsed high power xenon flashlamp. Application to the Mega-Joule laser pumping

A numerical model has been developed for studying the time-dependent behavior of cylindrical high power xenon flashlamp. The equations of local energy conservation and mass conservation are solved using the finite volume method to give plasma parameters such as radial temperature profiles, instantaneous emission spectra, pressure, velocity, arc conductance, etc. In a first approximation the plasma is described under local thermodynamic equilibrium, LTE. The results are given as a function of time over the pulse and for several nodes in the cross section. Then the detailed spectral and temporal calculations of the output radiation from xenon flashlamp and radiation efficiencies are provided.     

再入尾迹湍流对雷达散射截面影响分析

通过探讨高超声速再入湍流尾迹等离子体场中电磁波的散射机制,推导出在工程上描述湍流亚密等离子体雷达散射的一阶畸变波Born近似模型,分析了该模型在充分发展湍流尾迹等离子体场中的适用性,完成了适用于三维尾迹等离子体场的程序设计.以已有的湍流尾迹等离子体流场数据为基础,分析了再入尾迹湍流等离子体流动对雷达散射截面的影响.选取考察的几个有代表性的因素为:湍流模型、转捩过程、湍流尺度、电子组分脉动初始条件等.由结果可以看到,湍流转捩过程和湍流尺度对雷达散射截面值影响不大;电子组份脉动强度初始值影响较明显;湍流模型在特定条件下影响亦不大.     

Spectral emissivity modeling of steel 201 during the growth of oxidation film over the temperature range from 800 to 1100 K in air

This study explores the spectral emissivity modeling of steel 201 during the growth of oxidation film over the temperature range from 800 to 1100 K at 1.5 μm. The radiance coming from the specimen is received by an InGaAs photodiode detector. The specimen temperature is obtained by averaging the two platinum–rhodium thermocouples, which are tightly welded in the front surface of specimen near the measuring area viewed by the detector. The variation of spectral emissivity with the temperature is studied at a given heating time. The variation of spectral emissivity with the heating time is evaluated at a definite temperature. The strong oscillations of spectral emissivity are observed and discussed in detail, which originate from the interference effect between the radiation stemming from the oxidization film on the specimen surface and the radiation coming from the specimen surface. The measurement uncertainties of spectral emissivity contributed only by the surface oxidization are about 3.2–14.1%. At a given heating time, the variation of spectral emissivity with the temperature abides well by a simple analytic functional form. And at a definite temperature, the variation of spectral emissivity with the heating time can also be well reproduced by fitting except for the periodical oscillations.     

The heavy ion beam diagnostic for the tokamak ISTTOK

In this paper we describe the heavy ion beam diagnostic for the tokamak ISTTOK, which has been designed to determine the temporal evolution of the plasma density, poloidal magnetic field and plasma potential profiles. This diagnostic makes use of a new type of high density caesium plasma source, a multiple cell detector and a fast data acquisition system. We describe the numerical code for trajectory and beam attenuation simulations, a method for the experimental determination of the poloidal field profile, the ion gun and the detection, control and data acquisition systems. Calibration tests and the first experimental results are presented     

Investigation on the Hard X-ray Radiations of the IR-T1 Tokamak Plasma: Electric and Magnetic Perspectives

In this experiment, the effect of magnetohydrodynamic (MHD) fluctuations in the hard X-ray radiation from the IR-T1 tokamak plasma is investigated. To reach this goal, the main parameters of plasma such as plasma current and loop voltage are measured. Also, the rake and poloidal Langmuir probes are used to calculate the radial and poloidal electric fields. To detect the hard X-ray radiation, a NaI-scintillator detector is used. To study on the MHD fluctuations, an array of 12 Mirnov coils is used. The obtained data are analyzed by using the singular value decomposition (SVD) algorithm. The wavelet spectrum of the dominant principal components of Mirnov coils is drawn. The results of wavelet and SVD analysis show that the hard X-ray radiation is increased with increasing the fluctuations of the dominant principal components (at the same time). It is also shown that the rate of hard X-ray radiation emitted from the tokamak plasma increased with increasing the MHD fluctuations. The energy of the system is wasted and reduced by these radiations. This an increase in the particle pressure of the plasma.     

正弦平方势与沟道辐射谱线的自然展宽

指出了非线性效应、多普勒效应、晶格热振动、电子多重散射和偶极效应等对沟道辐射谱线宽度的影响;强调了辐射反作用对谱线宽度的影响是不可避免的。比较了不同的粒子-晶体相互作用势,并从正弦平方势出发,在小振幅近似下讨论了沟道粒子的运动行为;用摄动法求解了系统的特征方程,计算了沟道辐射谱线的自然展宽和频率漂移。最后,以正电子的Si(110)面沟道辐射为例,计算了它的辐射频率。结果表明,对于能量为E=56MeV的正电子,沟道辐射能量E=ω=36.0keV。