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。     

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（英文）

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40～65keV时,气体靶厚度值为(0.16～0.22)×10~(16) 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。     

氢离子束通过气体靶获得中性束的实验结果

本文介绍了氢离子束通过气体靶,获得中性束的实验结果;测量了中性转换效率与离子能量(20—100千电子伏)、靶厚的关系。     

HT—6M装置中性束注入加热初步实验

一、引 言 在受控核聚变领域中,中性束注入是加热高温等离子体最有效方法之一。目前,几乎所有托卡马克实验中所获得高的温度,都是在有中性束注入情况下实现的。而用中性束注入加热托卡马克等离子体在国内尚属首次。 中性束注入系统的关键是离子源引出高能离子束,经过中性化室将高能离子束转变成高能中性束,并注入到装置中去加热等离子体,以提高等离子体的离子温度。 该系统涉及技术领域广,工程量大,经过多年艰苦努力,HT-6M装置中性束注入系统,终于进入实验阶段。本文介绍当50kW中性束注入HT-6M装置后,等离子体温度净增约80eV。     

利用质子能损诊断部分电离等离子体靶中的束缚电子密度

部分电离等离子体是惯性约束聚变燃料及天体等离子体中的重要组成部分,该等离子体的输运及流体力学等性质受到束缚电子的显著影响,然而当前基于光谱学的技术手段难以对其进行高精度诊断.本文基于中国科学院近代物理研究所低能离子束与等离子体相互作用实验平台,精确测量了100 ke V质子束穿过部分电离氢等离子体靶后的能损,该能损是质子同靶区内自由电子与束缚电子碰撞共同作用的结果.利用已有的能损理论模型,结合激光干涉诊断获得的自由电子密度信息,最终得到了部分电离氢等离子体靶中沿离子路径上的束缚电子密度,并给出了该等离子体的离化度参数.该离子束诊断技术具有在线、原位、分辨率高等优势,为解决部分电离等离子体内部束缚电子密度的诊断问题提供了新的途径.     

大面积负离子束源磁过滤器的设计及实验研究

中性束注入是磁约束核聚变能研究中重要的辅助加热手段。大面积负离子源是中性束注入系统的核心部件。在负离子源工作过程中,负离子的电子结合能非常小(约0.75e V),极易被高能电子破坏。为此需要设计过滤磁场降低电子温度,减少负离子的损失,同时也可以减少伴随引出的电子。根据大面积负离子束源的机械结构,分别设计了永磁体产生过滤磁场和利用等离子体电极(PG)电流产生磁场两种磁过滤器结构;通过有限元算法对产生的过滤磁场进行模拟分析和优化,完成了大面积负离子束源过滤磁场的研制。在负离子束源测试平台开展实验测试,引出区电子温度从5eV降至1eV。这个结果初步验证了大面积负离子束源的过滤磁场的性能,为大面积负离子束源的研制提供了支持。     

强粒子束产生温稠密物质热力学状态估计

基于能量平衡原理,结合SRIM统计方法,以铝靶为例,对重离子束和强电子束产生高温高密度物质所需的束流参数进行估计,分析各自产生温稠密物质的优缺点。结果显示,从电子辐射能损和束流利用观点来看,1~10MeV电子束产生温稠密物质具有较好的均匀性和较高的利用率;而重离子束加载可以获得较宽区域的温稠密物质。     

强流离子源光腔衰荡光谱应用研究

强流离子源是托卡马克中性束注入器的核心部件,为了满足未来对高能量离子束中性化效率的要求,负离子源成为中性束注入系统的首选。光腔衰荡光谱(cavity ring-down spectroscopy,CRDS)是一种超高灵敏探测吸收光谱技术。在强流负离子源中,利用氢负离子的光致剥离过程,CRDS可以用来测量氢负离子的绝对积分密度。与激光光致剥离法与光学发射光谱法相比,CRDS具有不受电磁干扰、不依赖等离子体参数、测量精度高等优点。强流离子源负离子密度测量所用CRDS系统由激光器、光学谐振腔、光电探测器和数据采集系统四部分组成。本文根据CRDS测量氢负离子密度的原理,详细推导了氢负离子密度的计算方法,给出了氢负离子密度测算表达式;然后,结合强流离子源实验室应用的具体情况,分析了各部分装置的选择原则与注意事项;最后,介绍了CRDS技术在德国马克斯-普朗克等离子体物理研究所、日本国立聚变科学研究所、意大利Consorzio RFX研究所强流负离子源研究中的应用情况。实验结果表明,源腔气压、源功率等源参数会影响氢负离子密度;铯的注入可以将氢负离子密度从1016 m-3量级提高到1017 m-3量级;同时,日本NIFS的实验结果证明氢负离子密度与引出电流呈线性关系。     

HL-2A装置送气和加料的脱靶特性

HL-2A装置辐射偏滤器实验采用边缘补充送气和分子束加料等方法来提高主等离子体密度,降低边缘等离子体温度、增加辐射功率分额,获得脱靶等离子体。偏滤器室内进行主动补充送气或者注入惰性气体杂质,降低偏滤器等离子体温度,获得脱靶等离子体,并首次获得了超声分子束注入产生脱靶等离子体的实验结果。利用HL-2A装置偏滤器同一极向截面内外中性化板上安装的嵌入式探针阵列和偏滤器室安装的电动探针系统,测量了偏滤器靶板上和偏滤器室的等离子体参数及其分布,并进行了相关分析和改善约束以及偏滤器脱靶等离子体运行模式下等离子体行为的研究。     

低能质子束在氢等离子体中的能损研究

实验测量了100 keV的质子束穿过部分电离氢等离子体靶后的能量损失. 等离子体靶由气体放电方式产生, 其自由电子密度在10¹⁶ cm^-3量级, 电子温度约1–2 eV, 维持时间在微秒量级. 研究结果表明: 质子束在等离子体靶中的能量损失与自由电子密度密切相关且明显大于在同密度条件下中性气体靶中的能量损失; 在自由电子密度达到峰值处, 通过实验结果计算得到此时的自由电子库仑对数约为10.8, 与理论计算结果符合较好, 该值比Bethe公式给出的中性气体靶中束缚电子库仑对数高4.3倍,相应的能损增强因子为2.9.     

TEST BEAM STUDIES OF BES BARREL SHOWER COUNTER PROTOTYPE

The BES barrel shower counter prototype was tested with electron and pion beam in the momentum range from 0.2 to 2.0GeV/c at 12GeV PS test beam line of KEK, the preliminary results were reported. Four types of gas mixtures which were used in prototype have been tested: 40% Ar/60% Isobutane, 44.5% Ar/44.5%CH₄/11% Methylel, 47%Ar/47%%CH₄/6% Methylel, 49.3%Ar/49.3%CH₄/1.4% Ethyl alcohol. The results show that using SQS tube as sampling means in BES shower is feasible way for BEPC region.     

Cu:KNSBN晶体中复色光自泵浦相位共轭猝灭实验及其理论解释

当用５１４.５ｎｍＡｒ^＋激光束入射到掺Ｃｕ的ＫＮＳＢＮ晶体中时，观察到典型的猫型自泵浦相位共轭，而当用５１４.５和４８８ｎｍＡｒ^＋激光束共线入射到该晶体中时，观察到自泵浦相位共轭猝灭现象．对这一现象给出了一个理论解释 关键词：     

用CCD摄像机检测激光器输出光束的指向稳定性

报导用CCD摄像机检测激光器输出光束的指向稳定性的实验结果。系统由计算机控制，可同时显示远场光斑形状及强度分布。测量He-Ne激光器、半导体激光器及氩离子激光器指向稳定性及激光束输出强度的稳定性。     

电子束泵浦三原子Kr_2F准分子激光的一维动力学研究

应用一维动力学模型，对电子束泵浦Ａｒ／Ｋｒ／Ｆ２混合气体产生的三原子Ｋｒ２Ｆ准分子激光进行了理论模拟研究，指出了提高三原子Ｋｒ２Ｆ准分子激光能量的实验方向，激光能量输出可达毫焦耳量级。     

束流相空间与束流发射度椭圆的对应

研究了束流传输理论沿用的束流相空间与实测束流发射度椭圆之间的对应关系,推导了束流相空间参数与束流椭圆对应关系的表达式,为束流传输理论与束流测量实验之间的相互验证提供了直接依据。     

EAST边界和芯部杂质谱线的时间延迟研究

边界杂质注入是未来聚变装置ITER用于增强边界辐射,减少第一壁热负荷的一种重要方法。但部分注入的杂质会被输运到芯部,造成主等离子体辐射损失以及约束下降。光谱观测可以获取杂质种类、含量和分布等信息,在理解等离子体中杂质输运方面起着重要作用。在EAST(experimental advanced superconducting tokamak)偏滤器氩气(Ar)注入实验中,利用偏滤器可见光谱和芯部极紫外光谱监测边界的Ar¹⁺离子谱线ArⅡ(401.36 nm)和芯部的Ar¹⁵⁺离子谱线ArⅩⅥ(35.39 nm),并获得两者强度随时间的变化。其中,ArⅡ和ArⅩⅥ的电离能分别为27和918 eV,因此,ArⅡ和ArⅩⅥ分别对应分布于等离子体边界和芯部Ar离子。为了分析二者谱线强度随时间变化的特征,发展了一种基于正则Pearson积矩相关系数的相关分析方法,计算得到两者谱线强度变化的相对延迟时间,以此表征杂质从边界向芯部输运的时间。结果显示,偏滤器注入Ar杂质后,芯部ArⅩⅥ辐射增长滞后于边界ArⅡ辐射的增长,并且在具有较高的低杂波加热功率的放电中...     

Ar辅助确定Al等离子体电子温度

用Ar气作保护气时 ,Nd :YAG脉冲激光烧蚀Al靶 ,将诱发Ar气电离 ,并产生丰富的Ar离子谱线辐射。文章根据Ar离子谱线辐射信息 ,分析了ArⅡ 385 0 5 7,ArⅡ 386 85 3,ArⅡ 4 0 4 2 91 ,ArⅡ 4 0 7 2 0 1nm等 4条谱线的时间分辨行为 ,计算了Al等离子体的电子温度。结果发现 :Al等离子体的电子温度约 1 5 0 0 0～2 2 0 0 0K ,随延迟时间的增加 ,电子温度单调衰减     

Asymmetry in multiple-electron capture revealed by radiative charge transfer in Ar dimers

We measured kinetic energies of the fragment ions of argon dimers multiply ionized by low-energy Ar(9+) collisions. For (Ar2)(4+) dissociation, the asymmetric channel (Ar(3+) + Ar(+)) yield is found unexpectedly higher than the symmetric channel (Ar(2+) + Ar(2+)) yield in contrast with previous observation for covalent molecules or clusters. For the dissociation channel (Ar2)(2+)→Ar(+) + Ar(+), two well-separated peaks were observed, clearly evidencing that the direct Coulombic dissociation and the radiative charge transfer followed by ionic dissociation alternatively occur for the dicationic dimers. The respective intensity of these two peaks provides a direct mean to unravel the respective proportion of one-site and two-site double-electron capture, which are found equal for this collision system.     

Multiphoton double ionization of Ar in intense extreme ultraviolet laser fields studied by shot-by-shot photoelectron spectroscopy

Photoelectron spectroscopy has been performed to study the multiphoton double ionization of Ar in an intense extreme ultraviolet laser field (hν ～ 21 eV, ～ 5 TW/cm2), by using a free electron laser (FEL). Three distinct peaks identified in the observed photoelectron spectra clearly show that the double ionization proceeds sequentially via the formation of Ar(+): Ar+hν→Ar (+) + e? and Ar2(+) + 2hν→Ar(+) + e?. Shot-by-shot recording of the photoelectron spectra allows simultaneous monitoring of FEL spectrum and the multiphoton process for each FEL pulse, revealing that the two-photon ionization from Ar(+) is significantly enhanced by intermediate resonances in Ar(+).     

Adsorption of argon on carbon nanotube bundles and its influence on the bundle lattice parameter

We report experimental studies of the adsorption characteristics and structure of both 36Ar and 40Ar on single-wall carbon nanotube bundles. The structural studies make use of the large difference in coherent neutron scattering cross section for the two Ar isotopes to explore the influence of the adsorbate on the nanotube lattice parameter. We observe no dilation of the nanotube lattice with 40Ar, and explain the apparent expansion of this lattice upon 36Ar adsorption by the location of the adsorbed Ar atoms on the outer bundle surface.