HL-2A装置多道远红外激光干涉仪

目前国际上大中型磁约束装置基本运行在n0～（10^19～10^20）m^-3高密度区，加之装置的大尺寸结构和窗口限制，作为主要干涉诊断光源是在0．1～0．5mm波长范围的FIR激光波段，因为该波段的激光束具有较小的折射效应（折射角αm∝cn0λ^2）。FIR波段激光辅助诊断有多方面应用：（1）FIR激光干涉测量等离子体电子密度及其时-空分布，多数大中型装置都有这种诊断；（2）FIR激光偏振／干涉仪测量电子密度分布同时可获得极向场分布进而推演出电流密度分布（或q分布）；     

用于KT-5C托卡马克等离子体电子密度测量的多道HCN激光干涉仪

等离子体的电子密度是聚变等离子体研究中的重要参数。一般采用探测电磁波通过等离子体后产生的相移来求等离子体的电子密度,等离子体引起的相移△(?)与探测弦线上的线积分电子密度n_e有如下的关系:     

Multi-Channel FIR Laser Interferometer on the HL-2A Tokamak

In recent years, the high density plasma in the range of 10^19～ 10^20m^-3 have been operated in large or middle tokamak device in the world. A muhichannel far infrared interferometer for profile measurement of plasma density on HL-2A divertor tokamak is being developed, however the design of the interferometer will appear many new problem in face of experimental environment of the HL-2A divertor device, such as how to make both transmission and arrangement of optics of the interferometer, the effect of electromo- tive force on device and how about the vibration etc. According to the eight windows setting on the largest flange of the device we have to design a Michelson-type FIR laser interferometer with 8 probing channels and eight concave mirrors must be attached it to the inner wall of the vacuum vessel of the device. Therefore, there are many problems should be taken into account to resolve, for example, （ 1 ） the vibration-proof consider for muhichannel interferometer and HCN laser, （2） the stabilization and reliability of the mirror frame uum vessel, the mirrors, hanging on internal wall of vachow to prevent the sputtering to （3） the vacuum seal of the windows and the design of mobile seal for the shutter to avoid the sputter coating of plasma,     

氰化氢激光干涉仪测量HL-1装置等离子体电子密度

本文叙述在HL-1装置上为测量平均电子密度n_e(i)而建立的,长探测臂迈克尔逊(Michelson)型转动光栅调相式氰化氢激光干涉仪(长臂HCN激光干涉仪)及其实验结果。并采用Apple-Ⅱ微机对密度数据进行实时处理,在脉冲送气实验中和破裂不稳定性发生时,观测了电子密度变化。本实验在电子密度(1—3)×10~(13)cm~(-3)范围内的测量误差约为(4—10)％。     

多道干涉仪测量托卡马克等离子体电子密度

一、引 言 在目前托卡马克等离子体诊断中,采用垂直多道干涉仪测量等离子体电子密度时,由于等离子体水平位移的影响,使得测量信号在沿大环半径方向的分布是非对称的。这就要求采用非对称的Abel变换来给出等离子体电子密度的空间分布。一种常用的非对称Abel变换是分离变量法,它的基本思想是把测量信号分成对称元和非对称的权函数,对称部分采用标准的Abel变换,变换的结果乘上非对称的权函数。这种方法实际上是假定了等离子体电子密度弦积分值的不对称性与局部的不对称性是相同的;而且对称部分采用标准的Abel变换,如Barr的方法,Bockasten方法等。这些方法是把等离子体看成一个个同心圆,没有考虑到等离子体水平位移引起的弦长变化。本文采用一种新的变换方法,这种方法的特点是考虑到等离子体位移的实际情况。     

多道HCN激光干涉仪在HL－1装置上的电子密度分布测量

本文描述了为测量ＨＬ－１装置电子密度分布而研制的多道远红外（ＦＩＲ）激光干涉仪系统及其特点。首次对装置在弹丸加料以及拉瓦尔（Ｌａｖａｌ）超声分子束注入实验条件下的等离子体电子密度时－空分布进行了观测和初步分析。同时，介绍一种处理密度相移信号的新方法。     

测量托卡马克装置等离子体电子密度分布的远红外HCN激光干涉仪

本文介绍了用电磁波干涉的方法测量等离子体电子密度的原理、七道远红外HON激光干涉仪的结构及其在HT-6M托卡马克(TOKAMAK)装置上的测量结果.干涉仪的光源县一台腔长3.4m的连续辉光放电的HCN激光器,波长337μm;输出功率约100mW.干涉仪可以给出七道弦上的平均电子密度,最小可测相移为115条纹,时间分辨为0.1ms.也可以由七道弦上相移的线积分值通过非对称的Abel变换给出不同时刻的电子密度的空间分布或时-空分布的三维图形.     

HL-2A装置偏滤器中的微波干涉仪测量

微波干涉仪测量等离子体电子密度是一种常规监测工具，利用这种工具可以给出电子密度随时间变化的波形图。等离子体电子密度和微波干涉仪测出的相位差之间的关系为：     

多道HCN激光干涉仪在HL—1装置上的电子密度分布测量

本文描述了为测量ＨＬ－１装置电子密度分布而研制的多道远红外激光干涉仪系统及其特点，首次对装置在弹丸加料以及拉瓦尔超声分子束注入实验条件下的等离子体电子密度时－空分布进行了观测和初步分析，同时，介绍一种处理密度相移信号的新方法。     

HL—1M装置电子密度测量及密度峰化分布研究

描述了ＨＯ－１Ｍ装置建造的远红外激光干涉仪系统，以及用该系统进行的等离子体电子密度分布测量。密度数据的采集与处理采用了计算机Ｗｉｎｄｏｗｓ界面，提高了采集效率和速度。     

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利用EAST装置单道远红外HCN激光干涉仪测量了等离子体中心道(R=1.82m)线平均电子密度。通过充气加料连续提升主等离子体密度,首次在EAST装置上观察到偏滤器等离子体的三种不同状态：低再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较高,密度较低),高再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较低,密度较高)和脱靶(偏滤器靶板处等离子体温度和密度都很低)等离子体状态。分析了EAST偏滤器在这三种不同状态下的物理现象。     

HL-2M 装置 CO2 色散干涉仪研制

研制了一套新型 CO₂ 激光色散干涉仪用于 HL-2M 装置初始放电期间的电子密度测量。该系统采用 基于激光倍频的色散测量原理,能够消除机械振动产生的相位误差。该系统使用全新的调相式信号调制,研发了 相应的数据采集/处理/上传系统。根据实验测量结果表明,CO₂ 激光色散干涉仪和微波干涉仪测量曲线基本一致, 色散干涉仪系统的测量精度约为 2×10¹⁷m⁻³,密度测量上限能达到 10²¹m⁻³。     

EAST远红外激光干涉仪与密度爬升实验研究

利用EAST装置单道远红外HCN激光干涉仪测量了等离子体中心道(R=1.82m)线平均电子密度。通过充气加料连续提升主等离子体密度,首次在EAST装置上观察到偏滤器等离子体的三种不同状态：低再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较高,密度较低),高再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较低,密度较高)和脱靶(偏滤器靶板处等离子体温度和密度都很低)等离子体状态。分析了EAST偏滤器在这三种不同状态下的物理现象。     

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在HL-2A装置上研制了用于测量等离子体密度分布的两套幅度调制微波反射仪。微波反射仪采用时间延迟法。这两套微波反射仪有不同的频率范围(26.5～40GHz和40～60GHz),它们所对应的密度测量范围是(0.84～1.98)×1019m-3和(1.98～4.47)×1019m-3。时间分辨率可达1ms,空间分辨率约为5mm。     

HL-2M 装置固态亚毫米波干涉系统研制

发展了一套固态亚毫米波外差干涉系统和一种基于全相位快速傅里叶变换(apFFT)的相位处理方法用 于测量 HL-2M 初始等离子体电子密度。该系统采用平面型二极管倍频技术对低频的锁相微波源进行高次倍频以 产生功率大于 0.1MW、频率 306.9GHz 的探测波。基于 apFFT 的相位处理数值算法可以从原始信号中提取相位信 息,缓解由可能的高水平密度扰动导致的相位跳变。系统的固有时间分辨率为 5μs,电子密度测量范围在 10¹⁶~10²⁰m⁻³。在 HL-2M 装置首次实验期间,该系统被安装在中平面上,利用装置内壁反射实现干涉测量,成功 测量了线平均电子密度。      

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利用调制送气过程中观察到的冷脉冲传播,研究了在HL-2A装置欧姆放电条件下的电子热输运。从扰动输运方程出发,分析了电子热输运过程,利用在实验中获得的数据,进行了曲线拟合和数值计算,得到了在HL-2A装置欧姆放电条件下强场侧电子热输运系数的分布特征为χ=15-14(1-r2)2m2.s-1。     

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介绍了一种新的相位比较技术——傅里叶变换法，并将其成功地应用到了HL-2A装置激光干涉测量等离子体电子密度的计算中。通过对大量实验数据的脱机计算后，将其结果与硬件比较方法、传统软件计算方法的结果进行了对比，证实了傅里叶变换相位比较技术的正确性和可靠性；它不仅能够真实地反映电子密度变化行为，还能一定程度上改善密度曲线起始时刻不归零和跳变行为，但不能够实时计算电子密度是该方法存在的不足。     

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介绍了HL-2A等离子体密度反馈控制系统的设计和实现。从密度反馈控制系统的设计原理、硬件设计和软件设计几方面,论述了等离子体密度反馈系统在HL-2A装置上的实现。实验证明,该系统实现了维持稳定可靠的密度波形的要求。