HT-7可见紫外光谱诊断-EAST.PPT

等离子体的辐射主要来源于韧致辐射，粒子的线辐射，复合辐射，带电粒子的回旋辐射和热辐射，这些辐射的波段覆盖十分的广，从硬X射线一直到远红外，可见紫外光谱主要测量的波段是从200nm到800nm的范围。重点主要是测量韧致辐射和粒子的线辐射。 等离子体的自由电子和其它粒子发生碰撞而产生的辐射称之为韧致辐射。假定电子的速度按麦克斯韦分布，则单位体积中电子的辐射功率为： uf,Te=6.37?10-53NeNiZ2(kTe)-1/2g exp(-hf/kTe) W m-3 Hz-1 用波长来表示，上式可改写为： u?,Te=1.9?10-34NeNiZ2?-2(kTe)-1/2g exp(-12395/?kTe) W m-3 ?-1 上式中，Te以eV为单位，g为量子效应所引起的修正因子称之为 岗特因子。它是温度和频率的函数。 在hfKTe时，即发射光子能量小于电子能量时 由于等离子体中存有多种粒子，我们定义有效电荷数为： 且根据电中性原理， 则方程可改写为 u?,Te=1.9?10-34Ne2Zeff?-2(kTe)-1/2g exp(-12395/?kTe) W m-3 ?-1 将u?,Te对?积分，就可求得单位体积等离子体韧致辐射总功率： uTe=1.54?10-38 Ne2 Zeff (kTe)1/2 W m-3 利用测量韧致辐射谱的某一波段辐射功率，经钨带灯绝对标定后 在给定电子密度和温度下便可求得Z eff 。 等离子体中的线辐射主要是由电子碰撞激发和电荷交换而产生的，电荷交换主要发生在边界的中性原子和带电粒子之间，对于中小型装置（如HT-6M）由于较低的边界参数，中性粒子可以进入到等离子体芯部，使得这一过程存在于整个等离子体空间，但对于国际大中型装置，这一过程主要发生在等离子体边界。典型的过程如下： N0 + A+Z? N+ + (A+(Z-1))* ? N+ + A+(Z-1) + h? 目前，国际上利用NBI和DNB主动中性束来进行的电荷交换复合 光谱研究已成为当今大型托卡马克装置最重要的诊断工具。 激发粒子线辐射的最主要过程是电子碰撞激发，典型的过程如下： A+Z + e- ? (A+Z)* + e- ? A+Z + e- +h? 由于激发态相对于基态而言密度小，寿命短，所以在激发态二次电子碰撞激发前已通过自发跃迁回到了基态。因此，激发态粒子密度的动力学方程可表示如下： dn*/dt =Xn0ne – n*?Ai 其中X为电子碰撞激发系数，是电子温度的函数， ?Ai的倒数即为激发态寿命，对允许的跃迁一般小于10-8S。在准稳态平衡下（ dn*/dt =0），此时线辐射强度为： I = Xn0neA/?Ai 一般定义 A/?Ai=B 为分支比，通过测量线辐射强度可以得到粒子密度。 对于电子和中性氢，在不考虑杂质的贡献时，粒子的平衡方程为： 其中?p为粒子约束时间，它代表了一切可能的电子损失，S为氢 的电离系数。 中性密度可由前述的利用氢的线辐射如 H? 测量得出： IH?=nenHXB 根据上面两式，可以得到粒子约束时间： 3。HT-7可见紫外光谱 测量示意图 系统主要适合于低电离态杂质线辐射的测量，现用来测量CIII线辐射 空间分辨：2.5cm 时间分辨: 5 μs 七道