等离子体诊断中的Abel逆变换

本文描述了两种最常用的Abel逆变换方法,并用这两种方法对不同类型的分布曲线在计算机上进行了模拟计算;研究了输入数据的随机误差、诊断设备的系统误差以及采样点的数目等对Ab-el逆变换精度的影响,同时对这两种方法进行了比较。     

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。     

电弧等离子体温度场中Abel逆变换的数值算法分析

针对电弧等离子体温度场分析中Abel逆变换的计算,提出了3种数值解法:三次样条插值法、Radon逆变换法以及离散数据曲线拟合法.通过对单峰、双峰型函数的验证,分析了3种方法各自的特点,得到这3种方法在精度、程序实现性以及积分奇异点处理等方面的比较,指出了在不同实际温度场分析计算中3种方法各自的优势.     

椭圆截面的Abel逆变换方法

介绍了等离子体椭圆截面的Abel逆变换方法,并和圆截面的Abel逆变换方法进行了比较。给定一个探测阵列对一个辐射源函数的测量结果,分别用Barr方法、等值同心圆方法和幂级数方法进行了椭圆逆变换,结果表明该方法的可靠性可应用于实验数据处理中。     

非对称Abel反演在托卡马克等离子体中的应用

本文讨论非对称Ａｂｅｌ反演，分析表明，当对托卡马克等离子对体量的多道积分诊断数据进行这种反演时，应该对数据的已知对称性作预处理，以保证待求空间分布的精度，因为反演的结果依赖于诊断探测线的布置。     

基于Abel逆变换的辐射驱动内爆壳层密度分布研究

给出了一种利用Abel逆变换反演壳层压缩密度分布的方法. 使用微焦点X射线光源对直径1 mm、 密度已知的空心CH球壳进行了透射照相, 通过Abel逆变换反演得到了空心CH球壳的壳层密度, 反演密度与实际密度符合, 表明通过Abel逆变换反演壳层密度的有效性. 对16分幅相机记录的辐射驱动内爆靶球图像进行Abel逆变换, 得到了不同时刻壳层压缩密度分布.定性分析了背光空间分布、 针孔成像系统和壳层厚度变化对密度反演的影响.     

阿贝尔逆变换数据处理算法在电弧诊断中的应用

提出了一种由等离子体辐射投影值重建发射系数的阿贝尔逆变换数据处理算法。采用计算简单、变换精度高的Bockasten插值方法实现阿贝尔逆变换积分方程的离散化。在阿贝尔逆变换前,运用傅里叶变换频域低通滤波去除实验数据中的噪声,通过多项式插值弥补数据采样率过低、提高空间分辨力,并对投影数据进行对称化处理以消除数据偏离对称对结果的影响。运用此算法对实验数据进行处理,得到电流200 A、弧长5 mm电弧温度在阴极下方0.5 mm处最高,超过22000 K,与文献中结果一致。该算法能够有效地克服噪声对变换结果的影响,运算速度快、计算精度高、稳定性好,处理大量数据时具有明显的优势。     

空气开关等离子体干涉条纹图像的处理

利用Mach-Zehnder干涉仪测量了空气开关中等离子体电子密度分布,使用高速分幅相机拍摄记录不同时延下的干涉条纹图像。针对实验获得的干涉条纹图像的特点,提出了一种首先进行频域FFT滤波去噪,然后进行空域二值化、细化的处理方法。该方法能够很好的消除图像噪声的影响,提取出单像素的亮条纹中心线,从而能够准确读取条纹坐标信息,再通过对干涉条纹偏移量进行Abel逆变换,得到等离子体电子密度分布。     

干涉法诊断由纳秒激光诱导产生的大气等离子体的电子密度

通过改进的马赫-曾德尔干涉仪获得了高质量的Nd:YAG激光诱导大气等离子体干涉条纹图.利用快速傅里叶变换（FFT）分析法恢复了干涉图波面,通过Abel逆变换进行密度反演,重建了不同时刻激光等离子体电子密度的三维分布,并得到了激光等离子体膨胀速度与延迟时间的关系.结果显示,纳秒激光诱导大气击穿形成的等离子体具有等离子体通道结构,等离子体膨胀速度的迅速衰减,对等离子体通道的塌陷起到了促进作用,等离子体形状的离心率在大约48 ns时达到最大值,然后开始向圆形演变. 关键词： 激光等离子体电子密度 干涉测量 Abel逆变换     

液相等离子体及其在纳米材料制备中的应用

液相等离子体是冷等离子体的一个新分支,具有温度低、传质传热快、常压操作、反应活性高等特点。基于液相等离子体的过程强化技术在纳米材料制备、挥发性有机物降解、杀菌消毒、化学合成等领域有广泛的应用前景。以液相等离子体中纳米材料的制备为研究对象,介绍了反应体系可能存在的活性粒子、检测方法和反应机理;对常见的反应器结构进行归纳整理,按照放电是否在电解液内部进行将其分为非浸没式和浸没式液相等离子体两大类,并列举了几种典型的反应器结构;介绍了几类利用液相等离子体技术制备纳米材料的典例,并对该领域的研究现状做了总结;对该领域亟需解决的问题与发展方向进行讨论与展望。

     

用偶幂级数处理Abel变换问题

本文提出了用偶幂级数代替对称分布函数,使其线积分成为递推可积,从而简化了Abel逆变换。引进权函数使本方法简单地过渡到非对称问题。对一组假想相移信号进行变换,获得了可靠的密度分布结果,并对影响变换精度的各种因素作了讨论。     

用勒让德级数处理Abel变换

提出了一种处理弱非中心对称Abel变换的新方法.把测量的积分值用Yasutomo的方法分成奇、偶两部分.非对称的原函数被表达为一个权函数和一个中心对称函数之积.对称函数用勒让德级数展开.级数的系数通过用最小二乘法来决定 关键词： Abel变换 勒让德级数 测试函数 对称 非对称     

托卡马克等离子体辐射诊断中的线积分辐射率

在托卡马克等离子体辐射诊断中,通过阿贝尔反汪或层析分析从线积分辐射率中得到的空间分布,是辐射率在束线宽度范围内的平均值的分布,束线宽度限制了诊断的空间分辨能力。当探测器无穷小的近似条件不成立时。束线宽度显著大于探测器中心对光栏孔径张角决定的宽度,并且在给定束线截面内各点辐射对探测信号的贡献差别可能变得重要从而导致辐射率的宽度平均成为带权重的平均。     

铜等离子体电子温度和密度随激光功率的变化

一、引言 激光等离子体X射线(LPX)诊断,是了解等离子体与激光相互作用的最基本手段,也是最早开始研究的课题。早在1968年,Jkunze等人利用类氦离子的组合线与共振线强度比与密度关系,第一次从θ-pinch中测出碳等离子体的电子密度。之后Boiko也计算了镁     

渡越辐射及其在北京自由电子激光置束测中的应用

 在北京自由电子激光器装置的性能改进中,采用了基于渡越辐射的电子束诊断方法。描述了渡越辐射应用于电子束参数测量的基本理论,介绍了BFEL中利用渡越辐射进行的实验方案,并报导了初步的结果。     

一种新型的ECRF天线—Vlasov天线及其逆过程的实验研究

本文描述一种新颖的ECRF天线,简述了它的原理及所进行的实验。基于互逆性原理,首先利用Vlasov天线的逆过程获得了一个圆模式输出的测试用微波源。在此基础上,对该天线的正过程进行了实验与测试,得到了几乎完全线极化的天线辐射场分布。并将实验结果与理论结果进行了比较与分析。     

阻尼型高斯-牛顿法及其在高频电磁波测井反演中的应用

提出一种改进的阻尼型高斯牛顿优化算法,通过引入阻尼矩阵,对反演参数依其相对修改量不同而给以不同的阻尼作用,并将它用于高频电磁波测井资料的反演中.     

黑体辐射数值反演的快速稳定算法

讨论采用Tikhonov正则化方法进行黑体辐射数值反演的相关技术问题,特别是将双参数模型提供的相当好的正则参数初值与求解Morozov偏差方程的一个三阶收敛格式相结合,给出了一个新的、具有高效稳定等特点的混合数值反演算法,并进行了数值试验.这一算法在原则上也适合其它许多物理参数识别问题(如Fermi体系的反演、各种类型的Abel方程的数值反演等).