EAST装置上远红外激光干涉仪密度测量的改进-核聚变与等离子体物理.PDF

第33 卷 第3 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.33, No.3 2 0 1 3 年 9 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics Sep. 2013 文章编号：0254−6086(2013)03−0244−07 EAST 装置上远红外激光干涉仪密度测量的改进 1 1 1 1 1 1, 2 沈 洁 ，揭银先 ，刘海庆 ，魏学朝 ，王正兴 ，高 翔 (1. 中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031 ；2. 中国科学技术大学，合肥 230026) 摘 要：三道远红外激光干涉仪被用来测量EAST 托卡马克装置中的弦平均电子密度。干涉仪装置中需要探 测器具有高灵敏度、信噪比高、体积小及工作状态稳定等性质。采用肖特基势垒二极管探测器代替原有的热释电 探测器(TGS)可以使HCN 信号的信噪比大大改善。在EAST 放电过程中，低杂波加热会干扰探测器接收到的信号， 使用双层铜箔屏蔽和加窄带通滤波等方法可以有效防止低杂波对信号的干扰。改进后的探测器已经有效测出长脉 冲放电和H 模放电中等离子弦平均密度。 关键词：远红外激光干涉仪；肖特基势垒探测器；电子密度 中图分类号：TL65+7 文献标志码：A 1 引言 器，将新的探测结果与之前结果对比并做出讨论。 在磁约束等离子体的电子密度测量中，远红外 激光诊断系统是最重要的诊断装置之一。EAST 装 2 远红外激光器和光路 置上已经安装多道干涉仪来测量弦平均电子密度[1, 在等离子体物理学研究中，远红外激光干涉仪 2] 。在2012 年度实验中，EAST 上取得了超过400s 诊断是测量密度分布时空变化过程中非常重要也 的高温长脉冲偏滤器等离子体和稳定的32s 的H 模 是必不可少的诊断方法。用远红外激光干涉的方法 等离子体放电[3] 。在对EAST 运行过程的物理问题 测量等离子体电子密度是通过测量等离子体的折 分析中，准确测量托卡马克中等离子体电子密度是 射率来实现的。已知在探测道光束通过等离子体 十分重要的。 后，会产生相位差ϕ ： 目前，世界上的托卡马克装置大多都建立了远 ϕ 2π/ λ n =−n z dz (1) ( )∫L ⎡⎣ V 0 ( )⎤⎦ 红外干涉诊断系统，而测量范围也从测量单道弦平 式中，z 表示光波测量的不同坐标位置；nV 为真空 均密度发展到测量多道弦平均密度。从 2010 年开 中的折射率；n (z) 为等离子体的折射率；L 为在等 0 始，外差式HCN 激光干涉仪在EAST 装置上用来 离子体中传播的路径长度；λ为光波的波长；n 为 c 进行诊断研究。弦平均密度需要靠输出的探测道与 截止密度。 参考道相位差计算得出，所以灵敏度高、体积小、