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我国研发新型汤姆逊散射诊断系统 高功率激光器超越国际水平

2019-08-23 13:59:15

  聚变装置重要的基本参数是1、电子温度;2、密度分布。我国中科院攻克了激光器、弱快信号探测技等难关,研发了一款超高时空分辨率汤姆逊散射诊断系统,可分别在4kHz YAG激光超高频模式(10个脉冲)和100Hz YAG激光连续模式下实现等离子体电子温度、密度全空间同步测量。

  此外。研究团队还研发了4kHz/3J YAG脉冲激光器,在EAST装置上成功实现电子温度与密度误差分别小于10%和15%的全空间电子温度密度分布测量。该激光器已远超超越国际水平。

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  电子温度

  是指电子运动产生动能同时温度会改变。根据电子的平均动能,利用麦克斯韦速度分布律可以求出电子的温度。在热动平衡态下,只有一个温度;而在非热动平衡态下,描述辐射场的辐射温度TR和描述电子无规运动的电子温度Te以及描述离子(或原子)无规运动的离子温度Ti等均有不同的数值。

  电子密度

  亦称电子射线密度。系指电子射线散射的物质密度。用透射型电镜观察材料时,则电子射线散射能力强的物质越密的地方观察越暗,这些部分一般称之为高电子密度。单位体积中的电子数,由物质密度与平均原子序数决定。

  汤姆逊散射诊断

  是利用激光散射和等离子体电子引起的多普勒位移测量温度和密度的一种诊断方法。激光汤姆逊散射诊断测量等离子体电子温度和密度是磁约束聚变实验中普遍认同和采用的一个诊断方法。随着托卡马克物理实验研究的深入,对汤姆逊散射诊断系统提出了更高分辨率的要求。高分辨率的汤姆逊散射总体目标是获得电子温度与电子密度的空间多点分布与时间演化,为定量研究等离子体约束提供一种可靠有效的诊断方法。

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  脉冲激光器

  激光器从运行上分为连续激光器和脉冲激光器。脉冲激光器是指单个激光脉冲宽度小于0.25秒、每间隔一定时间才工作一次的激光器,它具有较大输出功率,适合于激光打标、切割、测距等。常见的脉冲激光器有固体激光器中的钇铝石榴石(YAG)激光器、红宝石激光器、钕玻璃激光器等,还有氮分子激光器、准分子激光器等。调Q和锁模是得到脉冲激光的两种最常用的技术。