微波反射計在磁約束等離子體中的應用.pdf

1、中國科學技術大學博士學位論文論文題目：微波反射計在磁約束等離子體中的應用作者姓名：張重陽學科專業(yè)：等離子體物理導師姓名：劉萬東教授李弘副教授完成時間：二。一二年五月摘要本論文圍繞著微波反射計的研究工作展開，微波反射計是一項等離子體診斷，它能夠提供磁約束裝置內(nèi)等離子體密度剖面分布以及等離子體密度漲落，得益于其較高的時間空間分辨能力以及較少的窗口資源占用，它已經(jīng)廣泛的應用于各種類型的磁約束裝置上。本文的主要工作包括：微波反射計方案設計，微波

2、反射計的平臺實驗研究，微波反射計數(shù)據(jù)處理方法研究，最后介紹了微波反射計在托卡馬克上的實驗測量工作。通過這些研究工作，本論文給出了微波反射計系統(tǒng)的一些關鍵參數(shù)，包括測量目標，時間空間分辨，測量誤差，測量范圍等。本論文首先分析比較了三種微波反射計設計方案，包括幅度調制反射計，頻率調制連續(xù)波反射計，脈沖雷達反射計。在EAST上我們采用頻率調制作為微波反射計的設計方案，由于采用了HTO固態(tài)源作為該反射計的微波源，該微波反射計的全波段掃描周期大大

3、縮短(10微秒)，在一個掃描周期內(nèi)等離子體被’凍結’。為增加反射計的密度覆蓋范圍，該微波反射計采用了雙極化測量，它的發(fā)射天線極化方向與托卡馬克中磁場方向成四十五度夾角，可以同時發(fā)射尋常波極化與非尋常波極化的微波信號，在接收端采用一對接收天線分別接收兩種極化信號。該反射計的微波發(fā)射頻率覆蓋33G日z一72GHz之間，與之對應的電子密度測量范圍包括0^一601019m一，這使得該反射計能夠覆蓋EAST托卡馬克整個低場側等離子體。本論文通過平

4、臺實驗對影響微波反射計測量的幾個因素做了實驗分析，其中包括：微波源的頻率輸出特性微波源的掃頻速率。反射板與天線之間的距離與夾角，過模波導的色散效應。我們在平臺實驗中改變這些參數(shù)，進而觀察這些參數(shù)對于微波反射信號幅度與頻率的影響，最終通過平臺實驗來確定微波反射計的時間分辨與空間分辨，以及波導的色散效應，發(fā)射天線的有效角度。接下來我們根據(jù)平臺實驗得到的結果對微波反射計的硬件進行調整，對微波源做校準使得其輸出頻率隨時間線性掃描，通過平臺實驗的