Density profiles in tokamaks from electron cyclotron radiation spectra

Measurement of the line shape of optically thick and optically thin lines in the electron cyclotron radiation spectrum emitted by a tokamak plasma may yield both electron temperature and density profiles. Currently temperature profiles are routinely extracted from optically thick lines. Consequently, this paper is addressed to the density profile problem. Algorithms for extracting density profiles are outlined in the case of uncontrolled reflection and controlled reflection of the cyclotron radiation within the tokamak vacuum chamber.     

The effects of relativistic broadening and frequency down-shift on electron-cyclotron emission measurements in EAST

This paper presents a theoretical calculation of the effects of relativistic broadening and frequency down-shift on the electron cyclotron emission measurements for a wide range of plasma parameters in the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). The calculation is based on the radiation transfer equation, with the reabsorption and reemission processes taken into account. The broadening effect contributes to the radial resolution of the measure- ment, and the calculation results indicate that it is ～ 2 cm in the case of the central electron temperature 10 keV. A pseudo radial displacement of the obtained electron temperature profile occurs if the relativistic frequency down-shift effect is not taken into account in the determination of the emission layer position. The shift could be a few centimeters as the electron temperature increases, and this effect should be taken into account.     

Multi-channel Heterodyne Radiometer on HT-7 Tokamak

The incoherent radiation emanating out of the tokamak plasmas gives vital information about the electron temperature. Electron cyclotron emission (ECE) is a powerful diagnostic tool for the measurement of electron temperature due to many advantages such as the high spatial and temporal resolutions. This paper presents the sixteen channel superheterodyne radiometer as an electron cyclotron emission diagnostic to measure the electron temperature on HT-7 tokamak.     

HT－6M托卡马克等离子体电子密度分布研究

根据等离子体电子密度诊断原理，建立了七道远红外ＨＣＮ激光干涉仪。用电子密度分布特征参数研究了ＨＴ－６Ｍ托卡马克上的边界欧姆加热（ＥＯＨ）、抽气限制器（ＰｕｍｐｉｎｇＬｉｍｉｔｅｒ）和离子回旋共振加热（ＩＣＲＨ）实验中的密度分布变化规律和约束特性。对于ＨＴ－６Ｍ托卡马克装置欧姆放电，密度分布特征参数ｕ约为１．１～１．３；约束改善的放电模式，ｕ上升到１．８～２．０，电子密度分布展宽；当密度分布特征多数ｕ≤０．９时，密度分布峰化，这是大破裂的先兆。     

HT-7托卡马克等离子体slide-away放电研究

在HT-7托卡马克上,只在等离子体放电击穿阶段充气,击穿后关闭充气阀门,让装置内真空室器壁的出气维持放电的进行,通过密度衰减实现了slide-away放电.实验分析了不同等离子体电流平台下的slide-away放电模式的密度阈值,以及相同充气量的条件下放电等离子体电流对实现slide-away放电的影响.研究了slide-away放电模式下密度提升对等离子体放电状态的影响.结果发现,slide-away放电模式下的密度提升使得H_a线辐射强度增强,等离子体中超热电子的约束性能变差,等离子体芯部的超热电子减少,高能逃逸电子厚靶轫致辐射增加.关键词：slide-away放电托卡马克等离子体逃逸电子     

托卡马克等离子体不同运行模式下的电子回旋波电流驱动

在给定等离子体密度分布下,从电子、离子的能量方程出发,根据不同运行模式下等离子体的热传导率不同,分别求出了中心负剪切模式,常规剪切H模式和L模式下的等离子体温度分布,然后通过求解波迹方程与相对论情况下的Fokker-Planck方程,分别计算了这些模式下的电子回旋波电流驱动和波功率沉积.得到在中心负剪切下,驱动电流最大,驱动效率最高,功率沉积和电流分布区间跨度大;在常规剪切H模式下,驱动电流较小,分布区间跨度比较窄,驱动效率相对较低;在常规剪切L模式,驱动电流效率最低,分布区间跨度也非常集中.关键词：托卡马克电子回旋波电流驱动中心负剪切常规剪切     

微型电子回旋共振离子推力器离子源结构优化实验研究

微型电子回旋共振(ECR)离子推力器可满足微小航天器空间探测的推进需求. 为此, 本文开展直径20 mm的微型ECR离子源结构优化实验研究. 根据放电室内静磁场和ECR谐振区的分布特点, 研究不同微波耦合输入位置对离子源性能的影响, 结果表明环形天线处在高于ECR谐振强度的强磁场区域时, 微波与等离子体实现无损耦合, 电子共振加热效果显著, 引出离子束流较大. 根据放电室电磁截止特性, 结合微波电场计算, 研究放电容积对离子源性能的影响, 实验表明过长或过短的腔体长度会导致引出离子束流下降甚至等离子体熄灭. 经优化后离子源性能测试表明, 在入射微波功率2.1 W、氩气流量14.9 μg/s下, 可引出离子束流5.4 mA, 气体放电损耗和利用率分别为389 W/A和15%.     

高电荷态ECR离子源

介绍了目前ECR离子源的发展状况和国际上几台典型的ECR离子源.Electron cyclotron resonance (ECR) ion source is the most efficient facility for producing highly charged ions. So far more than 1 emA of O 6+ and 0.02 eμA of U 55+ have been delivered by ECR ion source. In this paper the latest development of ECR ion source is presented and several typical ECR ion sources in the world is introduced.     

非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体刻蚀化学气相沉积金刚石膜

分别应用郎缪尔双探针和离子灵敏探针对非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体的电子参数、空间分布和离子参数进行了测量,分析了气压对等离子体参数及空间分布的影响。利用该等离子体在优化的气压条件下对化学气相沉积金刚石膜进行了刻蚀,并研究了刻蚀机理。结果表明:电子温度为5~10 eV,离子温度为1 eV左右,而等离子体数密度在1010cm-3数量级。随气压的升高,电子和离子温度降低,而电子数密度先增大后减小。在低气压下等离子体数密度空间分布更均匀,优化的刻蚀气压为0.1 Pa。刻蚀过程中,离子的回旋运动特性得到了加强,有利于平行于金刚石膜表面的刻蚀,有效地保护了金刚石膜的晶界和缺陷。     

激光诱导钛产生等离子体的光谱分析及电子温度的测量

用Nd∶YAG激光器产生的1.06μm、10ns的脉冲激光激发钛靶,用光学多通道分析仪(OMAII)测量了钛等离子体的时间分辨发射光谱,记录并分析了在40ns~200ns延迟范围内438~448nm波段的钛等离子光谱,用一组钛原子谱线的相对强度计算了不同延迟时间下等离子体电子温度。     

J-TEXT相关电子回旋辐射测量系统的研制

为了更好地研究反常输运,J-TEXT发展了一套相关电子回旋辐射(CECE)系统来测量电子温度涨落。该系统采用频率去相关的结构,通过八道窄带滤波器进行频率选择,其中两道采用带宽为100MHz的定频滤波器,其余六道采用带宽为100~240MHz的钇铁石榴石(YIG)滤波器,YIG滤波器的中心频率为数字可调,增加了系统的灵活性。通过光路的优化,系统的极向分辨率最高可达2.5cm^-1。实验结果表明系统性能良好,通过互相关技术可以消除热噪声的影响得到电子温度涨落,并且观测到靠近等离子体芯部的电子温度涨落要小于靠近边缘的电子温度涨落。     

托卡马克等离子体电流爬升阶段逃逸电子行为

分析了电流爬升阶段等离子体密度和电流爬升率对逃逸电子行为的影响,研究了低杂波辅助电流驱动条件下的逃逸电子辐射行为。结果发现：电流爬升阶段等离子体密度的大小严重影响了电流爬升阶段甚至电流平顶阶段逃逸电子的行为,较低的等离子体密度将会导致放电过程中比较强的逃逸电子辐射;低能逃逸电子辐射随着电流爬升率的增大而增强;低杂波辅助电流爬升可以有效地节约装置的伏秒数;降低放电过程中的环电压,可有效抑制逃逸电子的产生。     

SUNISTװ�õ�ECW����ŷķ��Ӧ�������ʵ��

介绍了在SUNIST装置上进行的ECW辅助欧姆感应电流启动实验。在ECW(2.45GHz/20kW/10ms)和垂直场感应的共同作用下,先驱动起一个较小的等离子体电流(<1kA),再投入欧姆场,可以获得比常规欧姆放电更高的电流爬升速率,提高伏秒数的利用效率。这种启动方式为SUNIST欧姆放电提高了灵活性,可以在不进行硬件改动的前提下增加调节等离子体平衡的余量,拉长放电的持续时间。     

空气中YAG激光诱导Cu等离子体空间特性的研究

在空气中利用Nd:YAG脉冲激光诱导金属Cu靶,产生激光等离子体羽,并获得等离子体羽的空间谱;研究了空间谱线结构;分析了不同空间位置处电子温度和电子密度的空间演化规律;并对等离子体光谱的特性和产生机制进行了讨论.结果表明:谱线结构、谱线强度和等离子体的电子温度及电子密度都与空间位置变化密切相关,特征谱强度最大值出现在距靶面0.75～1.0mm的空间位置处,此处CuⅠ谱线相对强度最强,在1.25mm空间位置处的电子温度比周边的电子温度偏低,但此处电子密度反而升高,这种现象可以由级联效应得到解释.     

空气中YAG激光诱导Cu等离子体空间特性的研究

在空气中利用Nd: YAG脉冲激光诱导金属Cu靶,产生激光等离子体羽,并获得等离子体羽的空间谱;研究了空间谱线结构;分析了不同空间位置处电子温度和电子密度的空间演化规律;并对等离子体光谱的特性和产生机制进行了讨论. 结果表明：谱线结构、谱线强度和等离子体的电子温度及电子密度都与空间位置变化密切相关,特征谱强度最大值出现在距靶面0.75-1.0mm的空间位置处,此处CuⅠ谱线相对强度最强,在1.25 mm空间位置处电子温度比周边的电子温度偏低,但此处电子密度反而升高,这种现象可以由级联效应得到解释。