双极化频率调制微波反射计在J-TEXT托卡马克上的应用

等离子体中电子密度分布是研究等离子体物理的基础诊断之一.为了测量J-TEXT中电子密度分布,我们在J-TEXT实验装置上搭建了一套频率调制反射计.该反射计工作在Q波段与V波段,为了增加反射计密度测量范围,采用了双极化的设计,即能够同时测量寻常波模式与非寻常波模式.得益于双极化的设计,该反射计测量的电子密度范围为0—6.0×1019m-3,能够覆盖J-TEXT托卡马克的低场侧全部范围.频率调制反射计的时间分辨取决于微波系统扫描周期,由于采用了扫频速率更快的扫频固态源,整个频率扫描周期可以达到40μs.要获得完整的电子密度分布,必须先利用中频频率的跳变计算出密度零点的位置,然后使用两种极化模式的数据反演得到完整的电子密度剖面.同时,在实验中还观察到在非寻常波模式下低于右旋截止频率的微波在等离子体中也能够传播.     

用于等离子体相干模式自动识别的谱聚类算法实现

高约束模式对改善等离子体约束有着重要意义,但目前主要依赖人工进行模式识别,其效率低、成本高,导致核聚变装置中大量的诊断数据没有得到充分分析.为了解决这个问题,本文将机器学习中的谱聚类算法应用到EAST托卡马克装置上的电子回旋辐射成像、一维诊断系统电子回旋辐射计、磁探针、软X射线和快辐射等不同诊断系统的数据上,在时域及频域上识别出了锯齿模,验证了谱聚类方法的迁移性及准确性,解决了监督学习在数据处理上迁移性差以及需要依赖大量标签数据的问题.此外,本文实现了特定模式的筛选;最后利用电子回旋辐射成像及磁探针数据发现了一种可能的新模式,为新模式探索提供了一种新思路.     

气体放电等离子体中多重随机共振实验及数值研究

在气体放电等离子体随机共振实验中观察到了信噪比随噪声强度出现多次共振的现象。这种现象与动力学系统的多稳性质相关。通过对多稳动力学系统随机共振的数值模拟，获得了与实验现象类似的随机共振曲线。     

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介绍了EAST装置上的384道(极向24道径向16道)的外差混频式电子回旋辐射成像诊断系统及其在EAST及其复杂的电磁环境中的运行情况。在低杂波电流驱动期间,高灵敏度的电子回旋辐射成像系统受到严重干扰以至于无法提供正确的实验数据。通过优化系统各模块的接地、外加多层铜网屏蔽等措施,使得ECEI系统屏蔽效能与改善之前相比提高了40dB,基本保障了EAST装置上电子回旋辐射成像诊断的正常工作。     

稳态装置中的尘埃等离子体状态

介绍了用于研究尘埃等离子体中波的直流放电的尘埃等离子体装置,该装置能产生长约３０ｃｍ,直径约８．４ｃｍ的尘埃等离子体柱。在等离了体中加入尘埃后,朗缪尔探针的饱和电流明显降低。尘埃所带负电量与电机转速成正比,可达到等离子体负电量的４０％。     

EAST 装置电子回旋辐射二维成像系统的屏蔽优化

介绍了EAST 装置上的384 道(极向24 道径向16 道)的外差混频式电子回旋辐射成像诊断系统及其在EAST 及其复杂的电磁环境中的运行情况。在低杂波电流驱动期间,高灵敏度的电子回旋辐射成像系统受到严重干扰以至于无法提供正确的实验数据。通过优化系统各模块的接地、外加多层铜网屏蔽等措施,使得ECEI 系统屏蔽效能与改善之前相比提高了40dB,基本保障了EAST 装置上电子回旋辐射成像诊断的正常工作。     

高频振荡下缓慢前沿的电子束电流波形测量

推导了Rogowski线圈理论,给出了任意Rogowski线圈的表达式。通过使用高磁导率的磁芯材料,增加线圈匝数,设计出了能有效测量前沿变化0.1 s、强度mA量级的电子束电流的Rogowski线圈,并测得了电子束等离子体装置中的电子束电流信号。利用推导的任意Rogowski线圈表达式,成功获得低频与高频共存的电流波形。测量结果表明,该电子束等离子体系统中存在束流振荡,振荡幅度达12%。     

利用离子声波朗道阻尼测量氧化物阴极放电中的离子温度

作为等离子体重要参数之一, 特别是在低温等离子体中离子温度的测量一直较为困难. 在磁化线性等离子体装置氧化物阴极脉冲放电条件下, 利用栅网激发离子声波, 通过测量波幅在朗道阻尼作用下随空间的演化, 利用阻尼长度是离子温度和电子温度的函数, 计算得到离子温度为0.3 eV. 测量值与国外类似装置利用光谱诊断所得结果基本相同.     

Controlling chaos by a delayed continuous feedback in a gas discharge plasma

Control of chaos by a delayed continuous feedback is studied experimentally in a gas discharge plasma. The power spectrum, the maximum of Lyapunov exponents and the time series of the signals all indicate that the period-1 unstable periodic orbit is controlled successfully. The dependence of the control on the delay time and the feedback gain as well as the strength of white noise is also investigated in detail. The experimental results show that the scaling index of the control versus the strength of white noise is 1.995, which is very close to that obtained from the simple logistic map.     

碰撞等离子体中电中性条件对单探针测量的约束

在碰撞等离子体中使用单探针测量系统测得的伏安特性曲线会发生畸变. 实验中分别测量了非碰撞条件下(20 Pa)和碰撞条件下(400 Pa)氩气(Ar)电感耦合等离子体的单探针伏安特性曲线, 并进一步通过在400 Pa下测量不同位置处的单探针伏安特性曲线和引入干扰电极调节整体电中性约束的程度的方法来分析研究曲线的畸变现象. 结果表明碰撞等离子体中整体电中性约束条件会对非碰撞探针测量系统进行约束, 并通过理论分析和实验证明:在单探针测量过程中, 以真空室壁为电位参考点, 等离子体将通过改变自身等离子体电位来满足整体电中性的要求, 此时, 单探针测得的伏安特性曲线就不是理论上的单探针的鞘层伏安特性.