J-TEXT高分辨率可见光谱系统的自动操作与数据处理

摘要

可见光谱诊断在磁约束热核聚变装置托卡马克的诊断中是至关重要和不可或缺的，本论文的工作主要是围绕J-TEXT托卡马克装置高分辨率可见光谱系统展开的。论文中首先介绍了J-TEXT装置及其上的高分辨率可见光谱系统，然后在其基础上进行的工作包括系统标定、自动化操作的实现，最后对通过高分辨可见光谱系统采集到的Ha辐射数据进行分析与处理，得到了Ha辐射数据处理方法，给出了J-TEXT装置上相应的现象。
　　J-TEXT高分辨率可见光谱系统采用了McPHERSON公司的Model209单色仪和ANDOR公司的EMCCD，该新型探测器具有量子效率高，噪声低等优点，光栅选用的是密度为1800g/mm的配套光栅，目前该系统主要用于测量边界环向和极向转动，离子温度以及Ha辐射等参数。为了得到精确可信的数据，本文完成了对该系统的详细标定，包括波长校准、仪器展宽、通道差异及光栅角度等。
　　开发了一套自动处理系统用于高分辨率可见光谱系统的控制。该自动处理系统根据J-TEXT装置放电控制特性设计的，基于C＃和Matlab混合编程实现，拥有良好的扩展性。该系统自动实现了激活就绪状态、调用分析模块、上传数据等功能，使整个系统工作效率提升。
　　利用Ha光谱数据进行了初步的研究分析。一、基于塞曼效应对真空室内纵场强度分布进行分析。二、基于多普勒效应对J-TEXT Tokamak低场侧限制器区域和注气口区域及高场侧真空壁的H原子能谱进行了分析。

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1 绪论

1.1 核聚变与托卡马克

1.2 J-TEXT托卡马克

1.3 光谱诊断概述

2 高温等离子体的可见光谱辐射及诊断

2.1 可见光谱辐射

2.2可见光谱诊断原理

2.3 J-TEXT高分辨率可见光谱系统

3 仪器标定

3.1 波长校准

3.2 仪器展宽

3.3 通道中心波长的差异

3.4 光栅角度对成像位置的影响

4 自动处理系统

4.1 控制模块

4.2 数据操作模块

4.3 数据分析模块

4.4 上传模块

4.5 软件界面及功能

5 Ha数据分析

5.1 利用塞曼效应计算磁场强度

5.2 边界H原子行为分析

5.3 实验安排

5.4 H原子边界反射特性

5.5 H原子边界能量分布

6 总结

致谢

参考文献

附录I

附录II

附录III