EAST托卡馬克上環(huán)向CXRS診斷系統(tǒng)的標(biāo)定.pdf

1、本論文主要圍繞著EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)裝置上面的環(huán)向電荷交換復(fù)合光譜(Charge eXchange Recombination Spectroscopy，CXRS)診斷系統(tǒng)的標(biāo)定工作展開，系統(tǒng)的標(biāo)定工作可以歸納為三個(gè)大的方面，即空間原位標(biāo)定、波長(zhǎng)標(biāo)定和相對(duì)/絕對(duì)強(qiáng)度標(biāo)定。為了確保標(biāo)定的準(zhǔn)確性，一方面在實(shí)驗(yàn)開始之前完成了診斷系統(tǒng)的各個(gè)標(biāo)定，另一方面在EAST

2、運(yùn)行實(shí)驗(yàn)期間利用等離子體本身的特性進(jìn)行了二次標(biāo)定并與前期的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。最后通過(guò)與其他診斷數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了環(huán)向CXRS診斷系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　通過(guò)對(duì)EAST裝置以及主要組成部件的介紹，說(shuō)明了EAST的功能和目標(biāo)，明確了CXRS診斷系統(tǒng)的工作環(huán)境和平臺(tái)。從CXRS診斷的原理出發(fā)，提出了診斷系統(tǒng)固有的一些問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)了CXRS診斷在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)。
　　空間原位標(biāo)定是收光鏡頭組件在EAST裝置里安裝完成后進(jìn)

3、行的，利用真空室內(nèi)部的幾何測(cè)量確定了各道觀測(cè)視線在切向中性束(Neutral Beam Injection，NBI)方向上的空間位置和角度。為了提高標(biāo)定精度，2015年EAST實(shí)驗(yàn)前，利用了真空測(cè)量組的機(jī)械臂，它能夠提供真空室內(nèi)部每一個(gè)點(diǎn)在EAST托卡馬克坐標(biāo)系下的絕對(duì)位置。
　　波長(zhǎng)標(biāo)定是為了確定探測(cè)器測(cè)量到的譜線的波長(zhǎng)值。這項(xiàng)工作從光譜儀的調(diào)試階段就已經(jīng)開始了，由于CXRS診斷系統(tǒng)要求光譜儀能夠進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，這就需要把光柵固定

4、在精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，在確定波長(zhǎng)掃描范圍與轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度關(guān)系時(shí)完成對(duì)波長(zhǎng)的標(biāo)定。由于從直入射狹縫進(jìn)入光譜儀的光在經(jīng)過(guò)光柵以后導(dǎo)致探測(cè)器上的像面彎曲，因此當(dāng)診斷系統(tǒng)搭建完成以后對(duì)于每一道觀測(cè)光路的光纖都要進(jìn)行單獨(dú)的波長(zhǎng)標(biāo)定;在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中為了防止診斷系統(tǒng)特別是收光鏡頭組件受到周圍環(huán)境的影響出現(xiàn)波長(zhǎng)整體漂移的現(xiàn)象，還選出了三道光纖用標(biāo)準(zhǔn)燈照亮以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的實(shí)時(shí)標(biāo)定。
　　強(qiáng)度標(biāo)定是在上述兩項(xiàng)工作完成以后進(jìn)行的，將絕對(duì)強(qiáng)度已知的積分球均勻光源

5、放置于EAST真空室內(nèi)專門設(shè)計(jì)的光學(xué)標(biāo)定平臺(tái)上，通過(guò)調(diào)整光源的位置使得光源出口分別對(duì)準(zhǔn)每一道觀測(cè)光路，用位于光譜儀出口處的CCD(ChargedCoupled Device)探測(cè)器記錄下對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間以及探測(cè)器計(jì)數(shù)從而得到每道觀測(cè)光路的絕對(duì)強(qiáng)度校正系數(shù)。
　　在EAST實(shí)驗(yàn)運(yùn)行期間，利用CXRS診斷系統(tǒng)獲得的初步結(jié)果對(duì)前期的標(biāo)定工作進(jìn)行了校正。首先利用CCD探測(cè)器上獲得的經(jīng)過(guò)了多普勒頻移的Dα譜線計(jì)算了觀測(cè)視線與切向NBI的角度，

6、從不同炮號(hào)和不同光譜儀獲得的結(jié)果來(lái)看，實(shí)驗(yàn)計(jì)算出來(lái)的結(jié)果與空間標(biāo)定的結(jié)果符合得很好。其次是利用等離子體本身發(fā)射出來(lái)的波長(zhǎng)已知的背景譜線對(duì)波長(zhǎng)標(biāo)定進(jìn)行了校核，進(jìn)一步提高了波長(zhǎng)標(biāo)定的精度。然后通過(guò)理論計(jì)算出來(lái)的軔致輻射強(qiáng)度與CXRS診斷系統(tǒng)測(cè)量到的軔致輻射強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，兩者趨勢(shì)基本一致。本文嘗試了將CXRS診斷與直流束發(fā)射光譜(DC-BES)診斷結(jié)合起來(lái)計(jì)算C6+雜質(zhì)離子的密度信息，得到了初步結(jié)果，但是需要進(jìn)行深入地研究。
　　本文最