利用密度反馈实现离子源长脉冲放电

介绍了等离子体密度对离子源放电的影响,为了获得长脉冲放电,采用朗缪尔探针测量等离子体密度并反馈调节离子源放电。基于朗缪尔探针测量,设计了控制部分硬件与软件构架,建立了离子源等离子体密度反馈控制系统,并成功地应用于离子源等离子体放电实验,通过反馈调节实验进气,得到了长达4.5 s的长脉冲放电,为中性束注入稳态运行提供了依据。     

电子回旋共振离子源等离子体的密度测量

 诊断电子回旋共振离子源等离子体的传统方法是采用传统的单探针无发射时测量伏安曲线,并根据曲线的拐点由理论公式计算出的等离子体密度。本文设计并研制了等离子体密度的测量装置。采用单根朗缪尔探针（该探针可以用来发射电子）测量等离子体的伏安特性。在探针有发射和无发射两种状态下测量得到两条伏安曲线,根据这两条曲线的"分叉点"得到等离子体电位,然后根据该电位直接由计算机计算出电子温度、电子密度。采用该新方法,测量得到的等离子体参量空间电位约为17 V,悬浮电位约为-5 V,电子温度约为4.4 eV,离子密度为1.10×10¹¹cm^-3,与传统方法计算出的等离子体1.12×10¹¹cm^-3相比,两者相差仅1.8％,但新方法效率和精度更高。     

强流离子源探针能量沉积研究

分析了朗缪尔探针在等离子体测量过程中的功率沉积密度,并初步计算了探针的温升,为强流离子源的探针诊断提供指导。     

火花离子源脉冲工作瞬间的放电行为

火花离子源是一种强流单次脉冲真空型离子源，它具有结构紧凑、工作压强低、束流大和可以随时立即工作等优点。火花离子源的工作物质以固体形式存在于离子源电极当中，在未工作时处于高真空状态，当放电开始时，在脉冲高压作用下，离子源电极之间发生火花放电并形成等离子体，同时得到相应的金属离子或者所吸留的气体元素离子。     

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分析了朗缪尔探针在等离子体测量过程中的功率沉积密度,并初步计算了探针的温升,为强流离子源的探针诊断提供指导。     

HL-1装置长脉冲放电的初步分析

本文初步分析了HL-1装置物理调试中获得的长脉冲放电的性质,简化模型计算结果与现有实验数据符合较好。初步判断,长脉冲放电尾部主要是逃逸电流。并提出了下一步工作的若干建议。     

大功率长脉冲离子源引出系统的热应力计算与分析

1引言 大功率长脉冲离子源技术研究是当今托卡马克装置上中性束注入器技术研究领域的前沿课题之一。离子源技术向大功率、长脉冲和高可靠性方向发展的趋势对大面积多孔（或多缝）引出系统的设计提出了更高的要求。当大功率离子源长脉冲运行时，引出系统较长时间一作在接近击穿的高场强区，在离子被引出和加速的过程中，由于粒子间的相互作用。     

激光离子源双脉冲打靶方案的实现（英文）

设计并实现了近代物理研究所激光离子源双脉冲打靶方案以产生高电荷态离子束。从Nd:YAG激光器输出的激光束经过一对分光棱镜的分束-合束,通过改变两束光的光程差,得到有一定时间延迟的双激光脉冲。利用四分之一玻片,双脉冲的能量比值可以在3:8～8:3之间连续调节。为了验证该方案的可行性,对C靶进行了初步实验。实验结果发现,与以往单脉冲打靶方案对比,双脉冲方案在离子束的脉冲时间结构和电荷态分布有所不同。但是,导致这些差异的机理和实验的优化还尚需要进一步研究。     

低温低密度等离子体密度及分布函数测量

一、引言 近来,尽管等离子体诊断技术有了很大发展,古老的朗缪尔探针由于结构简单,使用方便且有较好的时间空间分辨,至今仍作为基本诊断工具而广泛使用。但是,简单的朗缪尔探针理论只适用于中等密度(L》r》λD,L是平均自由程,r是探针半径,λD是德拜长度),对于低密度等离子体(r≤λD),朗缪尔探针理论复杂得失去了实用价值。本文将给出两个适合于低密度情况下的简单公式,并介绍一种实验中所用的静电能量分析器。     

长脉冲等离子体放电下HT-7装置限制器温度变化及能流分析

 在HT-7托卡马克等离子体长脉冲放电过程中，作为直接面对等离子体的第一壁限制器表面的温度变化及其承受的能流密度的计算，对于判断限制器的作用和对等离子体的影响都有非常重要的意义。主要从测量到的距离限制器表面3mm处温度变化曲线,采用无限大平面模型计算限制器模头表面能量沉积的能流密度,并讨论了不同等离子体放电下局部点能流密度的差别。多数长脉冲放电下，少数局部点的温升超过1 000℃，最大能流密度超过10MW/m ²；但通过对等离子体位移的控制，局部点温升被抑制，高密度能流持续时间短，有利于长脉冲放电。同时对限制器结构和材料对模头温度的影响也做了比较详细的分析。     

Langmuir双探针诊断Ne辉光放电管电子密度

应用Langmuir双探针诊断理论,对充有氖气的石英放电管中的辉光放电等离子体进行了诊断,通过实验测得伏安特性曲线,计算得出电子温度和电子密度,讨论了等离子体的宏观参量与电子温度和电子密度的关系.采用直径为0.1 mm的探针对等离子体进行诊断,不仅减小了对所测等离子体区域的扰动,而且减小了读取伏安特性曲线所带来的误差.     

同轴电极结构下真空放电等离子体生成及传播特性

采用放电电流为100~300 A、持续时间为13 s的单脉冲电源,设计了两种同轴电极结构作为放电阳极,分别为筒状电极、喷嘴状电极。利用MAXWELL 3D电场仿真软件对两种电极结构下的电场分布进行了仿真分析,并采用探针法对放电生成的等离子体的参数进行了测量,分析讨论了同轴电极结构对真空放电等离子体生成特性的影响。选取喷嘴状电极结构作为阳极,分别测量了采用铅、铝、铜三种材质的阴极时生成的等离子体的扩散速度及能量。实验与仿真结果表明:当阳极为喷嘴状电极时阴极尖端的电场强度较大,测得放电电流较大,击穿电压较低,等离子体密度也较大;采用铝材质阴极时生成的等离子体扩散速度最快,采用铅材质阴极时生成的等离子体的离子动能最大。     

同轴电极结构下真空放电等离子体生成及传播特性

采用放电电流为100~300 A、持续时间为13 s的单脉冲电源,设计了两种同轴电极结构作为放电阳极,分别为筒状电极、喷嘴状电极。利用MAXWELL 3D电场仿真软件对两种电极结构下的电场分布进行了仿真分析,并采用探针法对放电生成的等离子体的参数进行了测量,分析讨论了同轴电极结构对真空放电等离子体生成特性的影响。选取喷嘴状电极结构作为阳极,分别测量了采用铅、铝、铜三种材质的阴极时生成的等离子体的扩散速度及能量。实验与仿真结果表明：当阳极为喷嘴状电极时阴极尖端的电场强度较大,测得放电电流较大,击穿电压较低,等离子体密度也较大;采用铝材质阴极时生成的等离子体扩散速度最快,采用铅材质阴极时生成的等离子体的离子动能最大。     

基于细线径螺旋脉冲形成线的长脉冲产生技术

提出了一种包含内外筒、细线径、多起端密绕的螺旋脉冲形成线(PFL)结构,与Tesla变压器有机组合,构建了长脉冲产生装置,可以实现较高的能量效率,并且结构紧凑,适于重复频率工作。以最大充电电压为结构设计原则,螺旋PFL波阻抗为12.6倍慢波系数,且形成线纵横比大于3.1时,Tesla变压器的耦合度能达到0.95;以形成线最大储能为结构设计原则,螺旋PFL波阻抗为7.5倍慢波系数,且形成线纵横比大于2.0时,Tesla变压器的耦合度能达到0.95。实验结果与理论分析吻合得较好。     

电容放电式脉冲励磁电源研究

针对大型直线感应加速器单次工作的特点,研制了一种电容放电式脉冲励磁电源。该电源利用电容器的储能特性,取代常规电源的变压整流滤波部分,先对其以小电流恒流充电,然后再以大电流恒流放电来获得直线感应加速器励磁电流。对这种电源进行了理论分析和模拟计算,模拟结果与实验结果基本一致。实验结果表明：这种电源能够脉冲工作,同时输入功率大幅度降低,在输出电流500 A,持续时间0.3 s时,输入功率400 W,输出功率25 kW,电流稳定度0.2%, 谐波小, 电流纹波小,所用电容器100块左右(33 mF),经济上也可承受,是一种非常适合直线感应加速器的励磁电源。     

长脉冲等离子体放电下HT-7装置限制器温度变化及能流分析

在HT-7托卡马克等离子体长脉冲放电过程中,作为直接面对等离子体的第一壁限制器表面的温度变化及其承受的能流密度的计算,对于判断限制器的作用和对等离子体的影响都有非常重要的意义。主要从测量到的距离限制器表面3mm处温度变化曲线,采用无限大平面模型计算限制器模头表面能量沉积的能流密度,并讨论了不同等离子体放电下局部点能流密度的差别。多数长脉冲放电下,少数局部点的温升超过1 000℃,最大能流密度超过10MW/m2;但通过对等离子体位移的控制,局部点温升被抑制,高密度能流持续时间短,有利于长脉冲放电。同时对限制器结构和材料对模头温度的影响也做了比较详细的分析。     

利用脉冲负反馈压缩准分子激光脉冲

 分析了准分子激光脉冲在放大过程中的展宽现象。将饱和开关技术应用于放电泵浦激光器放大腔的放大压缩,发展了脉冲负反馈饱和压缩技术。利用该技术在天光一号系统前端LPX-150激光器上成功获得能量100 mJ、脉宽10 ns的脉冲输出,其空间分布均匀性保持在3%以内。这证明该技术可与无阶梯诱导非相干技术联合使用,在保证光束均匀性基础上进行脉冲压缩。     

利用脉冲负反馈压缩准分子激光脉冲

分析了准分子激光脉冲在放大过程中的展宽现象。将饱和开关技术应用于放电泵浦激光器放大腔的放大压缩,发展了脉冲负反馈饱和压缩技术。利用该技术在天光一号系统前端LPX-150激光器上成功获得能量100 mJ、脉宽10 ns的脉冲输出,其空间分布均匀性保持在3%以内。这证明该技术可与无阶梯诱导非相干技术联合使用,在保证光束均匀性基础上进行脉冲压缩。