Многопробочная ловушка ГОЛ-3

Многопробочная ловушка ГОЛ-3
КМУ 2006
Лаборатория 10
Измерение динамики температуры
электронной компоненты плазмы
системой 900 томсоновского рассеяния
Докладчик: Иванцивский М.В.
Руководитель: Бурдаков А.В.
КМУ 2006
Введение
Многопробочная ловушка ГОЛ-3
Генератор электронного пучка У-2
Гофрированное магнитное поле Выходной узел
соленоид
ленточный диод
Электронный пучок
энергия
-1МэВ
ток
-50 кА
энергосодержание -0.3МДж
длительность импульса-8 мкс
КМУ 2006
Плазма
Магнитное поле
длина
~12м соленоид -5.2/3.3Т
-4.8/3.2 Tл
14
16
-3
плотность 10 -10 см энергосодержание-15МДж
температура
~1кэВ
Описание диагностики
Расположение диагностики на установке
Лазер:
10 Дж,
Дж, 1058
1060 нм, 15
нс
40
15нс
Ленточный диод
Z=4.15м
Соленоид
защищенный
зал
6 световодов
Катушка маг. поля
КМУ 2006
Выходной узел
пультовая
Лавинный
фотодиод
Усилитель
АЦП
Схема диагностики
Описание диагностики
Схема неодимового лазера
ГОС-1001(ГЛС-6)
(однопроходный)
диафрагма
поворотные призмы
внутренняя
диафрагма
сферическое
зеркало
диафрагма
ГОС-1001 (ГЛС-21)
(пятипроходный)
фокусирующая
линза
кювета с
просветляющейся
жидкостью
задающий
генератор (GSGG)
КМУ 2006
поворотные
зеркала
сферическое зеркало с
аксиальным отверстием в центре
Режимы работы
Схема стигматического спектрометра для
измерения спектра рассеянного излучения
1
1
3
2
3
4
5
4
6
5
7
8
спектрометр
Рис.Стигматический
5 Схема полихроматора
без
астигматизма.
5. Дифракционная решетка.
1. Входной световод.
6. Второе параболическое
2. Первое параболическое зеркало.
зеркало.
3. Дифракционная решетка.
7. Выходное зеркало.
4. Второе параболическое зеркало.
5. Выходной световод.
8. Выходной световод.
Спектрометр Czerny-Turner
1. Входной световод.
2. Входная щель.
3. Входное зеркало.
4. Первое параболическое
зеркало.
КМУ 2006
Результаты измерений
Вид сигналов рассеяния в
спектральных каналах
Dl = 0 нм
Dl = 9 нм
Dl = 44 нм
Dl = 53 нм
Dl = 61 нм
Dl = 70 нм
Dl = 79 нм
КМУ 2006
Режимы работы
Вид магнитного поля и расположение диагностик
8
Однородное включение
Однородное включение + "сильная" гофрировка
Лазер
Диамагнитный зонд
H,T
6
4
2
0
0
КМУ 2006
100
200
z, см
300
400
500
Режимы работы
Диамагнитное давление
в разных режимах работы ГОЛ-3
1
PL5788 Nгаза = 6.8.1014 см-3 (2004)
PL6808 Nгаза = 3.7.1014 см-3
PL6809 Nгаза = 3.7.1014 см-3
PL6865 Nгаза = 2.4.1014 см-3
PL6869 Nгаза = 2.4.1014 см-3
nT, 1015 кэВ/см3
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
КМУ 2006
10
20
t, мкс
30
40
50
Режимы работы
Вид магнитного поля и расположение диагностик
8
Однородное включение
Однородное включение + "сильная" гофрировка
Лазер
Диамагнитный зонд
H,T
6
4
2
0
0
КМУ 2006
100
200
z, см
300
400
500
Результаты измерений
Радиальный профиль плотности
электронной компоненты плазмы
1.2
6776, t=22.2 мкс
6779, t=22.2 мкс
6778, t=41.8 мкс
6769, t=53.2 мкс
6781, t=80.4 мкс
6782, t=100 мкс
ne, 1015 см-3
1
0.8
0.6
0.4
arc_sh1
0.2
0
0
КМУ 2006
6
12
18
R, мм
24
30
Результаты измерений
Динамика электронной температуры
300
250
Te, эВ
200
150
100
50
Пучок
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
t, мкс
10
12
14
16
Результаты измерений
Сравнение лазерных и диамагнитных измерений
140
Давление плазмы
neTe
120
nT, 1015 эВ/см3
100
80
60
40
20
Пучок
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
t, мкс
10
12
14
16
Результаты измерений
Отношение neTe к поперечному давлению плазмы
1
neTe/(neTe+niTi)
0.8
0.6
0.4
0.2
Пучок
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
t, мкс
10
12
14
16
Результаты измерений
Спектр рассеянного излучения
Dl, нм
Dl, нм
9
1E+014
44 53 61
70
18 35 44 53 61
79
70
PL6821, t=6.2 мкс
Гаусc, Т=280 эВ
PL6808, t=3.4 мкс
Гаусс, Т=90 эВ
(точность вписывания ± 20 эВ)
(точность вписывания ± 13 эВ)
dne/dE, см-3эВ-1
1E+013
1E+012
1E+011
1E+010
0
КМУ 2006
200
400
E, эВ
600
800 0
200
400
E, эВ
600
800
Режимы работы
Вид магнитного поля и расположение диагностик
8
Однородное включение
Однородное включение + "сильная" гофрировка
Лазер
Диамагнитный зонд
H,T
6
4
2
0
0
КМУ 2006
100
200
z, см
300
400
500
Результаты измерений
Динамика электронной температуры
350
300
Te, эВ
250
200
150
100
50
Пучок
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
t, мкс
10
12
14
16
Результаты измерений
Динамика электронной температуры
350
300
Te, эВ
250
200
150
100
50
Пучок
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
t, мкс
10
12
14
16
Результаты измерений
nT, 1015 эВ/см3
Сравнение лазерных и диамагнитных измерений
300
280
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Давление плазмы
neTe
Пучок
0
КМУ 2006
2
4
6
8
t, мкс
10
12
14
16
Результаты измерений
Спектр рассеянного излучения
Dl, нм
Dl, нм
9
44 53 61
dne/dE, см-3эВ-1
1E+013
70
9
79
44 53 61
70
79
PL6882, t~5.5 мкс
Гауcс, Т=198 эВ
PL6909, t~5.5 мкс
Гаусс, Т=168 эВ
(точность вписывания ± 5 эВ)
(точность вписывания ± 4 эВ)
1E+012
1E+011
1E+010
0
КМУ 2006
200
400
E, эВ
600
800
0
200
400
E, эВ
600
800
Выводы
- введена в действие система измерения электронной температуры и
плотности плазмы по 900 томсоновскому рассеянию на 1й гармонике
неодимового лазера;
- реализована схема стигматического спектрометра для измерения
спектра рассеянного излучения;
- измерен радиальный профиль плотности электронов плазмы;
- измерена динамика электронной температуры и проведено
сравнение величины neTe с результатами диамагнитных измерений;
- в режиме с «сильной» гофрировкой магнитного поля на входе
установки измеренная величина neTe согласуется с результатами
диамагнитных измерений. Наблюдаемое после окончания пучка
расхождение может быть объяснено вкладом в давление ионной
компоненты плазмы;
- в режиме со «слабой» гофрировкой обнаружено существенное
различие лазерных и диамагнитных измерений, которое может быть
связано с неравновесностью функции распределения электронов;
- измерение полной функции распределения электронов требует
увеличения диапазона измеряемых энергий.
КМУ 2006
Планы
- увеличение спектрального диапазона
системы регистрации 900 рассеяния;
для
- создание системы регистрации 80 рассеяния.
КМУ 2006
Многопробочная ловушка ГОЛ-3
КМУ 2006
Результаты измерений
Динамика электронной температуры
350
300
Te, эВ
250
200
150
100
50
Пучок
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
t, мкс
10
12
14
16
Результаты измерений
Динамика электронной температуры
350
300
Te, эВ
250
200
150
100
50
Пучок
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
t, мкс
10
12
14
16
Результаты измерений
nT, 1015 эВ/см3
Сравнение с диамагнетизмом
300
280
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Диамагнитный сигнал
neTe
Пучок
0
КМУ 2006
2
4
6
8
t, мкс
10
12
14
16
Результаты измерений
8
Однородное включение
Однородное включение + "сильная" гофрировка
Лазер
Диамагнитный зонд
H,T
6
4
2
0
0
КМУ 2006
100
200
z, см
300
400
500
Результаты измерений
Диамагнитный сигнал
neTe
120
nT, 1015 eV/cm-3
100
80
60
40
20
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
time, mks
10
12
14
16
Результаты измерений
1
o.e.
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
2
4
6
8
time, mks
10
12
14
16
0
2
4
6
8
time, mks
10
12
14
16
1
o.e.
0.8
0.6
0.4
0.2
0
КМУ 2006
300
6821
6809
250
6815
200
6816
Te, eV
6814
150
6810
6811
6832We
6820
100
6828
6808
6813
6827
6834We
6822
6817
6836We
6829
6830W
6835We
6826
50
6823
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
time, mks
10
12
14
16
Результаты измерений
Диамагнитный сигнал
neTe
250
nT, 1015 eV/cm-3
200
150
100
50
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
time, mks
10
12
14
16
Результаты измерений
nT, 1015 эВ/см3
Сравнение с диамагнетизмом
Диамагнитный сигнал
neTe
ne~1014; Te~2.6 кэВ
ne~3.1014; Te~170 эВ
300
280
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
КМУ 2006
2
4
6
8
t, мкс
10
12
14
16
Описание диагностики
Схема рассеяния на установке ГОЛ-3
КМУ 2006
Описание диагностики
Схема рассеяния на установке ГОЛ-3
КМУ 2006
Описание диагностики
КМУ 2006
Содержание
Введение
Описание диагностики
Режимы работы
Результаты измерений
Выводы
КМУ 2006
Режимы работы
Диамагнитные сигналы
в разных режимах работы ГОЛ-3
1
PL5788
PL6808
PL6809
PL6865
PL6869
PL6916
PL6919
nT, 1015 кэВ/см3
0.8
0.6
Nгаза = 6.8.1014 см-3 (2004)
Nгаза = 3.7.1014 см-3
Nгаза = 3.7.1014 см-3
Nгаза = 2.4.1014 см-3
Nгаза = 2.4.1014 см-3
Nгаза = 5.6.1014 см-3
Nгаза = 5.6.1014 см-3
0.4
0.2
0
0
КМУ 2006
10
20
t, мкс
30
40
50