метод измерения CO - градиента плотности плазмы
advertisement
CO2-метод измерения градиента плотности плазмы на установке ГОЛ-3 Семионов Виталий ФФ НГУ, 2-й курс магистратуры Научный руководитель Бурмасов В.С. План выступления • • • • • • Установка ГОЛ-3 Обоснование, цель работы Теория CO2-лазер КРТ-детектор Схема эксперимента модифицированный метод Теплера метод регистрации смещения фокального пятна • Калибровки • Результат. Оценка градиента плотности плазмы • Заключение Установка 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 Плазма Магнитное поле длина ~12м соленоид -4.8/3.2Т 14 16 плотность 10 -10 см-3 энергосодержание-15МДж температура ~1кэВ Нагрев плазмы в пробке В РЭП плазма (neTe)проб > (neTe)ям Распределение плотности плазмы в пробкотроне Z, m ne~1015 см-3; z~1см; следовательно grad ne~1015см-4; t~1мкс Физика плазмы, 2005г, том 31, N 5, с 1-15 Цель работы • Создание диагностики для измерения градиентов плотности плазмы, возникающих при взаимодействии РЭП с плазмой в гофрированном магнитном поле. ГОЛ-3. Диагностики СО2 рефракция Интерферометр 10,3 мкм Спектрограф высокого разрешения Томсоновское рассеяние (неодим) Интерферометр 3.39 мкм Спектрограф обзорный ВУФ спектрограф нейтроны Основа метода r 1 = n ´ Ñ ln n r - радиус кривизны Распространение луча в неоднородной среде Угол отклонения луча в плазме b = - 4.46 ×10 - 14 2 l Lgrad ne Ключевые элементы.CO2-лазер Характеристики излучения лазера • • • • • Длина волны 10.29 мкм Мощность 14 Вт Диаметр луча 2.2 мм Расходимость 8.75*10^-3 Спектральный состав – TEM00 Ключевые элементы. КРТ-диод • Создан в ИФП СО РАН • 2 режима работы прямое детектирование гетеродинирование • Охлаждение жидким азотом • Использовался германиевый фильтр Спектральная чувствительность 1.1 1.1 1 0.9 0.8 Snorm 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12 Параметры КРТ-диода • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Диаметр активной площади 250 мкм Длинноволновая граница чувствительности по уровню 0,1 11.7 мкм Длина волны в максимуме чувствительности, мкм 9.9 мкм Быстродействие при прямом детектировании: режим 1 70 нс режим 2 20 нс Быстродействие при гетеродинном приеме* 0.5 нс Пороговая мощность в максимуме чувствительности при прямом детектировании: режим 1** 3.810-13 ВтГц-0.5 режим 2 1.010-12 ВтГц-0.5 Пороговая мощность в максимуме чувствительности при гетеродинном приеме *** 10-19 ВтГц-1 Максимальная рабочая мощность гетеродинного пучка 1 мВт Максимально допустимая мощность гетеродинного пучка 10 мВт Коэффициент передачи тока по НЧ выходу: режим 1 3.3104 В/А режим 2 1.0103 В/А Коэффициент передачи тока по ВЧ выходу: по выходу 1 6 103 В/А по выходу 2 2 103 В/А Полоса частот ВЧ предусилителя по уровню –3 dB (0.008 1)109 Гц Входное окно криостата ZnSe (сменное) Электромагнитная защита Криостат Коробка Вид сверху Питание +9В/-9В N2 Выходной сигнал Окно Система сбора данных • АЦП 101S: 4096 отсчёта интервал от 1мкс амплитуда от 0.08В • АЦП 810dx 8192 отсчёта интервал от 10нс амплитуда от 0.16В Модифицированный метод Теплера (grad ne = 0) BaF2 -линза СО2-лазер КРТ-диод плазма L нож I1 Модифицированный метод Теплера (grad ne 0) BaF2 -линза СО2-лазер КРТ-диод плазма нож L I = I2 - I1 I2 Смещение фокального пятна СО2-лазер зеркало тефлон плазма L линза КРТ-диод Следующий слайд Смещение фокального пятна I2 I1 I = I2 – I1 Калибровка зеркала СО2-лазер тефлон линза КРТ-диод Калибровка СО2-лазер зеркало тефлон линза КРТ-диод Результат калибровок При использовании обеих схем калибровки было определено минимальное значение угла отклонения лазерного луча (чувствительность метода) 10 5 Оценка градиента плотности плазмы n 105 4.46 10 14 L 10 см 3 ne 3 1015 см 4 2 L 6см Заключение • 1. На установке ГОЛ-3 создана CO2диагностика для измерения градиента плотности плазмы. Чувствительность метода – 3*1015 см-4 • 2. По результатам измерений сделана оценка: градиент плотности ≤ 3*1015см-4 • 3.В настоящее время диагностика смонтирована на z=1м, где наблюдается модуляция нейтронного потока, c целью наблюдения более высокого градиента
