J-TEXT汤姆逊散射诊断信号处理与采集系统的研制

发布时间：2020-06-19 17:59

【摘要】：汤姆逊散射诊断是国际上公认的最有效的等离子体电子温度测量手段之一,其测量结果可用来直接描述等离子体输运和动力学行为,从而实现绝大部分等离子体物理研究。目前J-TEXT汤姆逊散射诊断系统正在建设之中,建成后可为J-TEXT物理实验提供可靠的电子温度和密度数据。信号处理与采集系统作为汤姆逊散射诊断中的关键环节之一,主要用来测量汤姆逊散射光光谱,通过对光谱进行分析可以获得等离子体电子温度和密度的信息。本文主要围绕信号处理电路和数据采集系统这两个的重要环节展开研究,具体内容及成果体现在以下几个方面:(1)根据J-TEXT汤姆逊散射诊断系统的设计参数,给出了J-TEXT汤姆逊散射光子数的分布,这为J-TEXT汤姆逊散射信号的分析与处理提供了重要依据。(2)为J-TEXT汤姆逊散射诊断研制了信号处理电路。本文对信号处理电路的拓扑结构进行了合理设计,并应用了延迟线技术来扣除等离子体背景噪声,有效地解决了在等离子背景噪声环境下放大微弱的散射光脉冲信号这一难题。信号处理电路输出的脉冲信号持续时间约为40ns,信号波形对称且无过冲现象,结合温度控制电路的使用可获得高达18的信噪比。(3)为J-TEXT汤姆逊散射诊断搭建了一套基于VME总线的积分式数据采集系统,可以满足J-TEXT汤姆逊散射诊断14个测量点和50Hz重复频率的采集需求。所搭建的数据采集系统具有较高的性价比,并且留有足够的采集通道用于系统扩展。本文对信号处理与采集系统做了全面的性能测试,实验结果表明所研制的信号处理电路和数据采集系统完全满足J-TEXT汤姆逊散射诊断的设计需求,对于整个汤姆逊散射系统的建设具有十分重要的意义。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TL631
【图文】：

结构图,托卡马克装置,结构图,聚变堆

华中科技大学硕士学位论文要的参数。在日本托卡马克 JT-60U 装置上，聚变三乘积 ē V ě，离实现聚变堆要求的三乘积只有 20 倍左右的差距在欧洲联合环装置（JET）上，聚变输出峰值功率达到过 16.1MW观的粒子加热效应，粒子加热是实现聚变堆自持燃烧的重要条托卡马克装置的 Q 值表征聚变输出功率和装置输入功率之比，置上，其等效 Q 值已经达到了 1.25。2016 年中国 EAST 装置实现了在电子温度超过 5000 万度的条件下，创造了超高温长脉冲放电模式放电的世界纪录。一系列突破性成果表明，托卡马克可以实现可控核聚变的科学性已

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2 汤姆逊散射诊断系统汤姆逊散射基本原理定入射光子能量远小于电子能量，且电子初始速度和电磁场驱使电子远小于光速，这种情况下可不计相对论效应和量子效应的影响，按照的方法对电子散射过程进行处理。电子散射指的是自由电子在外部电加速运动，并产生再辐射的过程。单个电子散射的矢量图如图 2.1 所示入射方向，x 是电子初始位置与观测点之间的矢径，R 是电子移动后的矢径，由于矢量 r 相对 x 和 R 来说是很小的量，因此可以认为矢径等，都记作矢径。

【参考文献】