用CCD相机测量中性束的空间密度分布

利用CCD(电荷耦合装置)相机所成象的光强度峰值拟合中性束中三种能量成分的空间密度分布。本文给出象光强度的峰值坐标,滤光片中心波长与束能量和束的观察方向夹角的关系,束能量与束的观察方向夹角的关系及实验结果。     

诊断中性束时序控制系统的研制

 在研究了诊断中性束(DNB)对控制时序要求的基础之上，针对传统控制系统带来的低可靠性和低集成度等不足，研制了一套DNB时序控制系统：包括主要由PC机和PIC单片机组成的硬件结构，以及在上下位机上开发的软件程序。实验表明该控制系统稳定可靠，为DNB装置投入HT-7实验奠定了良好的基础。     

用等离子体靶获得中性束

目前,一些科学和技术部门广泛地应用中性束技术,特别是在受控核聚变研究中,采用强流中性束注入是维持和加热等离子体的主要方法之一。可用两种方法获得中性束,其一是正离子束通过靶物质捕获电子,其二是用靶物质剥离负离子束的电子。我们曾用30—100keV氢离子束与气体靶、碱金属蒸气靶相互作用获得中性束,并进行了测量。本文用氢离子束通过等离子体靶获得中性束,进一步探索提高中性粒子产额的方法。初步测定了氢离子束与氩等离子体靶作用的电荷交换中性化效率,并对中性化机理作初步探讨。     

HL-2A托卡马克中性束辐射光谱的数值模拟

采用数值模拟的方法研究中性束辐射光谱(BES)对开展与中性束相关的光谱诊断与实验有重要的指导意义.本文在HL-2A托卡马克装置上利用ADAS数据库（Atomic Data and Analysis Structure,1998）计算有效束辐射系数和有效束衰减系数,分析了束辐射光谱强度与等离子体运行参数和中性束参数的关系,并在不同的中性束注入能量、等离子体密度分布和等离子体温度分布的情况下,获得了束辐射光谱强度的空间分布.在n_e=2×10¹³ cm< 关键词： 中性束 束辐射光谱 束衰减     

高剥离态Fe XVI离子能级寿命测量

在原子能院串列加速器上,利用束箔方法,测量了能量为30MeVFe离子产生的高剥离态谱线跃迁结构的寿命值。在30MeV时,Fe通过箔膜的电荷态分布在7+到17+,我们选择Fe XVI 2p6 (1S) 4p -2p6 (1S) 5d（2P°3/2 -2D3/2）的谱线,谱线波长124.696 Å,能级寿命为79±4ps。并对实验误差进行了分析。     

HL-2A装置偏滤器位形超声分子束注入深度观测

用22道Hα辐射测量阵列观测了HL-2A装置偏滤器位形超声分子束的注入过程。观测结果表明：在HL-2A装置偏滤器位形下,当分子束注入气源压强大于1MPa时,Hα辐射沿径向分布存在两个峰值,其第二个Ha辐射峰值位于r/a~0.8附近,表明大部分氢粒子在等离子体边缘(SOL区域)即被离解或电离,但仍有部分氢粒子沉积在分界面内5cm。     

高剥离态Fe Ⅹ Ⅵ离子能级寿命测量

在原子能院串列加速器上,利用束箔方法,测量了能量为30 MeV Fe离子产生的高剥离态谱线跃迁结构的寿命值.在30 MeV时,Fe通过箔膜的电荷态分布在7+到17+,我们选择Fe XⅥ2p~6(~1S)4p—2p~6(~1S)5d(~2P_(3/2)~o—~2D_(3/2))的谱线,谱线波长124.696(?),能级寿命为79±4 ps.最后对实验误差进行了分析.     

中性束离子源实验平台80k V/50A/20ms高压电源设计分析与优化

高压电源是中性束加热用离子源束流引出的关键设备，其运行参数和性能直接决定引出束粒子能量和离子源引出效率。为了进一步提高中性束离子源实验平台高压运行参数和性能，重新优化设计并研制了80k V/50A高压电源的所有模块。首先介绍了80k V/50A高压模块电源的主电路拓扑结构和电源模块，运用仿真软件对高压电源主回路进行了充放电、打火保护仿真，仿真结果符合设计要求。最后，通过调试实验发现了电源模块存在空间绝缘不足、整流桥击穿、触发控制不响应等问题，进行了分析优化改进，完成了80k V/50A高压模块电源的升级研制。     

毛细管准直微束过程模拟与微束品质分析

利用GEANT4程序对复旦大学单粒子微束的毛细管准直过程进行了蒙特卡罗模拟。计算结果表明:当前采用的1 m孔径、1 mm长度的毛细玻璃管准直器能够引出峰值能量2.2 MeV、能量分辨130 keV、束径2.4 m的质子微束,可达到装置对微束能量与束径分辨的设计指标,从理论上明确了毛细管准直微束引出的可行性。针对影响入射目标细胞微束品质的主要因素,分析了微束品质与准直系统和入射束流各状态参数的依赖关系,为毛细管准直微束的引出与优化提供了必要的理论依据。     

射频离子源离子束成分光谱测量

为HL-2A 装置中性束注入器研制了引出束功率为1MW 的射频离子源。在测试平台上,实验离子源已经成功引出了束能量和束电流分别为35keV 和12.4A、束质子比为79%、脉宽为100ms 的氢离子束,达到了设计束功率要求的44%。在射频离子源实验平台上,利用多普勒频移光谱方法测量了离子源引出束流成分比例,对比了束流成分和射频离子源引出束流之间的关系。实验数据分析表明,在10A 引出束流的情况下,离子流成分 H⁺ ₁、H⁺ ₂ 和H⁺ ₃ 分别为75%、18%和7%。并且当引出束流从3.3A 升至10.4A 时,H⁺ ₁ 从37%升至78%,而H⁺ ₃ 则从19%降至9%。     

基于继电控制的中性束诊断电源初级调压系统

介绍用于HT-7装置上的中性束诊断电源系统的初级调压系统的结构、组成及工作原理等。该系统一方面用于控制主电路的接通与关断，另一方面用于调节自耦变压器的输出电压。实验表明，该系统操作简单，性能稳定可靠。     

一种基于多普勒频移光谱的中性束注入器气体靶厚度诊断的新方法

中性束注入是等离子体加热和电流驱动的最有效方法之一。中性束注入的三个基本过程为：离子束的产生,离子束的中性化和中性束的传输,其中,离子束的中性化是关键环节之一。对于EAST-NBI气体中性化室而言,中性化室内气体靶厚度会直接影响离子束的中性化效率,而且还会进一步影响到中性束的传输效率。基于多普勒频移效应,提出了一种新的诊断气体靶厚度的方法,并且已经被应用于EASTNBI测试平台上。该方法主要是基于中性束的束成分随气体靶厚度的演化过程,利用中性束发射Dα光谱线强度完成计算。因此,它被应用于中国科学院等离子体物理研究所EASTNBI装置上。在中性化室出口处的观测窗口上进行测量,在束能量为40~65 keV时,气体靶厚度值为(0.16~0.22)×1016 cm-2,随着引出束流的变化,气体靶厚度随之改变。根据质量守恒定律,对中性化室内的气体靶厚度进行一个粗略的估算,估算的结果与测量的结果基本保持一致,从而证明了该诊断方法的合理性。综上,实验结果表明,该种基于多普勒频移效应的光谱诊断法可以被用于测量中性化室内的气体靶厚度。     

DNB引出束流功率及剖面分布测量

 利用束流截止板热量计原理，测量了诊断中性束(DNB)注入托卡马克的束流功率及束流剖面分布。基于热量截止板上正交分布的13只K型热电偶探针测量出DNB引出束流，在加速极电源49 kV，6 A，100 ms的脉冲放电时，采样铜靶上的最高温升为14 ℃，从而计算出注入束流功率达到160 kW并得到束剖面分布。同时通过对热量截止板冷却循环水温升测量值在时间上的积分数值计算，也获得了注入束流总功率，为130 kW。分析了两种测量结果存在差异的原因，实验结果表明惯性束截止板热量计方法是测量粒子束流功率及剖面分布的有效手段。     

Measurement of absolute flow velocity vector using dual-angle, delay-encoded Doppler optical coherence tomography

Single-beam laser Doppler measurements of flow velocity are only sensitive to the velocity component parallel to the optical axis. We describe a simple modification to a standard Doppler optical coherence tomography (OCT) system using a single sample beam that provides velocity information from multiple angles within the beam. By introducing a glass plate midway into the OCT beam path, the sample beam is divided into several components, each with a different group delay and each providing a separate interferogram with its own effective Doppler angle. By combining the Doppler shift measured in each of these component interferograms, the flow velocity vector is fully determined.     

EAST中性束穿透损失分析

中性束注入(NBI)是托卡马克装置四种辅助加热手段(中性束注入、低杂波、离子回旋段波、电子回旋段波)中加热效率最高、物理机制最清楚的一种等离子体加热技术,是国际聚变界公认的最有效的辅助加热手段之一。为了探究EAST-NBI的穿透损失,通过对穿透损失率产生原理的理论分析,设计了具体硬件电路框图和实验方案,并通过实验验证了理论推导的正确性。具体做法首先通过对离子源束斑内中心点热电偶进行定量标定的方法作为穿透损失计算的标准。通过石墨瓦上热电偶单位能量下的温升与标定热电偶的温升之比来对穿透损失率进行计算。实验结果表明在一定的束能范围内,穿透损失率随着注入束能的增加而线性增长,穿透损失率随着等离子体密度增长呈指数衰减。     

Modeling process of the neutral beam re-ionization loss

The basic process of re-ionization loss was studied. In the drift duct there are three processes leading to re-ionization loss: the collision of neutral beam particles with the molecules of background gas, similar collisions with released molecules from the inner wall of the drift duct and the ferret-collisions among particles with different energy of the neutral beam. Mathematical models have been developed and taking EAST-NBI parameters as an example, the re-ionization loss was obtained within these models. The result indicated that in the early stage of the neutral beam injector operation the released gas was quite abundant. The amount of re-ionization loss owing to the released gas can be as high as 60%. In the case of a long-time operation of the neutral beam injector, the total re-ionization loss decreases from 13.7% to 5.7%. Then the re-ionization loss originating mainly from the collisions between particles of the neutral beam and the background molecules is dominant, covering about 92% of the total re-ionization loss. The drift duct pressure was the decisive factor for neutral beam re-ionization loss.     

EAST中性束注入快离子损失研究

利用经典导心轨道程序ORBIT,结合平衡程序EFIT和输运程序TRANSP,计算了EAST中性束注入后快离子的损失情况.结果表明,4MW(80keV)氘离子的损失份额为29％,2MW(50keV)氘离子的损失份额为31％,损失的快离子有很强的局域性.     

The Impact of Direct Ionization by Beam Electrons on the Electron Kinetics of the Beam Discharge Plasma in Molecular Hydrogen

In a recent paper the stationary beam plasma discharge in partially dissociated hydrogen was investigated where the electron component was described by the Boltzmann equation for a mixture of atomic and molecular hydrogen and the main heavy charged and neutral particles by balance equations. It was assumed that, via the quasilinear beam plasma interaction, the electron beam produces only the turbulent electric field whilst an additional production of plasma electrons due to direct ionization by the beam and thus a direct influence on the balances of charge carriers were neglected. Now the additional production of plasma electrons due to direct ionization by the beam is studied on the basis of a generalized Boltzmann equation but for the simpler model of a purely molecular hydrogen plasma. For experimentally obtainable values of the turbulence energy density, beam energy, beam ionization degree and electron life time the calculation of the electron energy distribution function and of the direct beam contribution to the electron particle balance shows a marked influence of the direct beam ionization with increasing degree of beam ionization.