远程增强拉曼光谱技术及其应用

远程痕量检测技术在公共安全、环境监测、军事战争等领域具有重要的应用前景.拉曼光谱作为一种分子散射光谱,具有指纹识别、无损检测等优势,在远程痕量检测中前景广阔.本文综述了远程增强拉曼光谱技术及其应用.首先,从发展历程、关键技术和技术联用等角度综合分析了远程拉曼光谱检测系统;其次,简要介绍了近场增强拉曼光谱的原理及典型增强...     

HL-2A装置电子密度多道干涉测量实验系统

电子密度是核聚变等离子体研究中的一个主要物理参数,为获取电子密度时空分布的准确信息,结合HL-2A装置结构特点设计并建立了八道FIR激光干涉仪测量系统。在长光路的布局中采用了介质波导传输,研制了长谐振腔高功率HCN波导激光器。另外为减少干扰影响在差拍信号数据采集电子学中采用了数字锁相滤波FPGA技术, 并用软件和硬件两种相位比较方法监测电子密度,实现了密度随时间变化的实时显示。在等离子体放电中干涉仪系统测量精度可达1/33条纹,相应密度约为1.3×10¹¹cm^-3,时间分辨为0.1ms。     

Observation of E×B Flow Velocity Profile Change Using Doppler Reflectometry in HL-2A

A broadband, O-mode sweeping Doppler reflectometry designed for measuring plasma E×B flow velocity profiles is operated in HL-2A. The main feature of the Doppler reflectometry is its capability to be tuned to any selected frequency in total waveband from 26-40 GHz. This property enables us to probe several plasma layers within a short time interval during a discharge, permitting the characterization of the radial distribution of plasma fluctuations. The system allows us to extract important information about the velocity change layer, namely its spatial localization. In purely Ohmic discharge a change of the E×B flow velocity profiles has been observed in the region for 28 〈 r 〈 30cm if only the line average density exceeds 2.2×10^19 m^-3. The density gradient change is measured in the same region, too.     

Investigation of impurity transport using laser blow-off technique in the HL-2A Ohmic and ECRH plasmas

Impurity transports in two neighboring discharges with and without electron cyclotron resonance heating(ECRH)are studied in the HL-2A tokamak by laser blow-off(LBO) technique.The progression of aluminium ions as the trace impurity is monitored by soft x-ray(SXR) and bolometer detector arrays with good temporal and spatial resolutions.Obvious difference in the time trace of the signal between the Ohmic and ECRH L-mode discharges is observed.Based on the numerical simulation with one-dimensional(1D) impurity transport code STRAHL,the radial profiles of impurity diffusion coefficient D and convective velocity V are obtained for each shot.The result shows that the diffusion coefficient D significantly increases throughout the plasma minor radius for the ECRH case with respect to the Ohmic case,and that the convection velocity V changes from negative(inward) for the Ohmic case to partially positive(outward) for the ECRH case.The result on HL-2A confirms the pump out effect of ECRH on impurity profile as reported on various other devices.     

双色滤波器在远红外激光干涉仪上的应用

介绍了用于保护HL-2A装置远红外激光干涉仪探测器的双色滤波器。根据双色滤波器理论优化设计了双色滤波器的外型和结构,并首次用于HL-2A远红外激光干涉仪密度测量系统。实验结果表明,当双色滤波器长度l=0.2mm,直径d=0.23mm,孔之间的间隔s=0.33mm时,双色滤波器能够很好地隔离68GHz的ECRH波带来的干扰,并对890GHz的HCN激光波有较好的透过率。     

HL-2A充气弹丸注入初步实验结果

介绍了充气夹心弹丸的基本结构、制作工艺和充气弹丸注入器的基本构成以及在HL-2A等离子体中注入的初步实验结果。实验中采用以聚苯乙烯为主的空心微球为载体，直径~0.76mm，壳体厚度~20μm，充满~1.5MPa的氘气的充气弹丸。实验结果表明，充气弹丸注入速度~200m•s^-1，注入深度~12cm，加料效率~60%。     

HL-2A装置高βN双输运垒实验的集成分析

HL-2A托卡马克装置在中性束加热条件下获得了稳定的归一化环向比压(β_N)大于2.5的等离子体,并且实现了瞬态β_N=3.05、归一化密度(n_e,1/n_e,G)～0.6、储能(W_E)～46 kJ和高约束因子(H₉₈)～1.65的高约束性能.本文使用集成模拟平台OMFIT对βN=2.83和βN=3.05时刻的等离子体进行了集成模拟,计算得到的W_E,n_e,1/n_e,G,H₉₈和β_N等与实验参数基本一致,并通过计算发现两种情况下自举电流份额(f_BS)分别约达到45%和46%.此外,还进一步分析了HL-2A装置形成离子温度内部输运垒(ITB)的原因:快离子和E×B剪切流使得芯部湍流输运被抑制,改善了约束,从而形成了离子温度ITB.离子温度的ITB与H模边缘输运垒相互协同形成了高β_N的等离子体.     

如何从偏振仪测量信息中获得q分布

介绍了一种通过实验测量获得的法拉第旋转角和电子密度分布获得托卡马克等离子体安全因子分布的模拟计算方法.该方法采用大环径比的近似,适用于平衡态等离子体物理分析.在欧姆和电子回旋加热的放电情况下,获得了合理的安全因子q分布和电流密度分布,计算结果与软X射线测量的结果一致.     

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。     

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介绍了用于保护HL-2A装置远红外激光干涉仪探测器的双色滤波器。根据双色滤波器理论优化设计了双色滤波器的外型和结构,并首次用于HL-2A远红外激光干涉仪密度测量系统。实验结果表明,当双色滤波器长度l=0.2mm,直径d=0.23mm,孔之间的间隔s=0.33mm时,双色滤波器能够很好地隔离68GHz的ECRH波带来的干扰,并对890GHz的HCN激光波有较好的透过率。