J-TEXT三波遠紅外激光偏振干涉儀的建立.pdf

1、等離子體電流密度剖面是托卡馬克等離子體物理研究需了解的主要參數(shù),電流密度的分布與等離子體的約束與輸運,磁流體不穩(wěn)定性等行為密切相關。先進托卡馬克運行模式需要對等離子體電流密度剖面進行測量以對電流密度剖面進行反饋控制,同時測量等離子體電流密度剖面也能為等離子體的磁流體行為研究提供寶貴的數(shù)據(jù)。作為高溫等離子體中最難測量的參數(shù)之一,電流密度剖面的測量方法十分有限。通過偏振儀測量法拉第效應目前被認為是最可靠的手段之一。
　　為促進J-TE

2、XT托卡馬克上的等離子體物理研究,彌補國內在相關診斷技術方面的不足,J-TEXT實驗室在國家ITER專項經(jīng)費的支持下于2010年啟動了J-TEXT偏振干涉儀的建造工作,并于2012年冬季完成了系統(tǒng)的建立。J-TEXT偏振干涉儀的建立,包括系統(tǒng)的設計,系統(tǒng)的搭建與測試,等離子體電流密度剖面反演程序的設計與測試以及系統(tǒng)的運行與優(yōu)化,為本學位論文的主要內容。
　　本文首先對偏振干涉儀的診斷原理進行了綜述,介紹了幾種主要的偏振測量方法,并

3、詳細討論了測量的誤差來源及處理思路。隨后給出了J-TEXT偏振干涉儀的設計方案,包括概念設計,光學設計以及機械設計。J-TEXT偏振干涉儀設計采用三波法以及獨特的擴束光路進行測量,使得系統(tǒng)可以實現(xiàn)高相位分辨率,高空間分辨率以及高時間分辨率的測量。此后本文對J-TEXT偏振干涉儀的搭建與測試進行了描述。經(jīng)過測試,各子系統(tǒng)的功能得到了確認,光束的偏振態(tài)與共線狀態(tài)也得到了校驗。在臺面測試中,系統(tǒng)的測量可行性得到了驗證,同時系統(tǒng)的高分辨率也得到

4、了初步的體現(xiàn)。接著給出了J-TEXT剖面反演程序的設計與測試。該程序基于平衡磁面位型反演,可由J-TEXT偏振干涉儀的測量數(shù)據(jù)反演得到平衡等離子體的電流密度剖面,安全因子剖面以及電子密度剖面。測試對程序的基本功能進行了檢驗,并對剖面反演的誤差進行了評估。最后,本文給出了J-TEXT偏振干涉儀的實驗運行結果。該系統(tǒng)已實現(xiàn)了同步的法拉第旋轉角測量與弦積分密度測量,并通過震動與共線方面的優(yōu)化提高了系統(tǒng)的性能水平。J-TEXT偏振干涉儀已實現(xiàn)0