J-TEXT托卡马克高性能多道光电探测系统的研究

发布时间：2021-03-02 10:39

　　高温等离子体很多参数无法直接测量,必须采用一些间接方式获得。等离子体在放电过程中会辐射出大量光谱信号,通过对这些光信号的测量,能推断出等离子体许多重要参数与相关运行状态。光谱诊断中普遍使用阵列型光电探测器,探测器可以将接收到的光信号转成微弱的电流信号。为了便于采集和分析,需要根据探测器自身特性设计合适的放大电路。在托卡马克装置放电时,整个探测系统处在一个大电流、高电压和强磁场的复杂环境中,因此需要充分考虑多道光电探测系统的电磁兼容能力。本文以AXUV热辐射诊断系统为例,详细讨论了多道光电探测系统的设计过程。在充分调研了三类光电探测器工作原理的基础上,对多种放大电路进行了对比分析,选择了适合阵列型探测器的跨阻放大（TIA）电路。对跨阻放大电路的稳定性、带宽和噪声做了详细分析,并且利用电路仿真给出了采用频率补偿技术提升系统带宽的优化方案。通过对电路板合理布局以及采用适当的接地与屏蔽,完善了多通道放大电路的电磁兼容性能。通过实验测试,验证了光电探测系统稳定工作时,可以达到500kHz带宽、噪声电压均方根值（RMS）660uV的高性能。设计制作的工程样机成功应用到了J-TEXT托卡马克热辐射诊... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 J-TEXT托卡马克装置介绍
    1.2 本课题研究背景
    1.3 国内外现状及分析
    1.4 本文主要内容与结构
2 光电探测器工作原理
    2.1 光电探测器基本工作原理
    2.2 光电探测器对电路设计的需求
    2.3 小结
3 基于AXUV热辐射诊断的多道光电探测系统设计
    3.1 AXUV热辐射诊断介绍与设计需求
    3.2 电路方案的分析与选择
    3.3 光电二极管跨阻电路分析
    3.4 电路方案性能优化
    3.5 电路PCB板设计与测试
    3.6 电磁兼容方案及实验结果分析
    3.7 小结
4 多道光电探测系统在J-TEXT光谱诊断中的应用
    4.1 基于Ha 和CIII线辐射PDA阵列的初步设计
    4.2 基于束发射谱APD阵列的初步设计
    4.3 基于单色光诊断的PMT阵列的初步设计
    4.4 小结
5 总结和展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种传感器频率特性补偿电路的设计与实现[J]. 贾文卓,曾乐,陈晓闯.  无线电工程. 2013(08)
[2]微弱光电流信号放大器的设计[J]. 杨茂,胡立群,段艳敏,毛松涛.  核电子学与探测技术. 2011(07)
[3]J-TEXT托卡马克装置上Hα辐射观测系统[J]. 高丽,庄革,胡希伟,王维军.  现代科学仪器. 2008(05)
[4]光谱法测HT-7托卡马克诊断中性束的束成分[J]. 韩仁智,石跃江,黄娟,胡纯栋,王光祺,符佳,周倩,吴振伟,常加峰,孙丹鹏,高伟,朱武.  强激光与粒子束. 2007(02)
[5]AXUV光电二极管探测器在聚变装置HL-2A热辐射测量系统上的应用[J]. 余国刚,潘宇东,刘仪.  核电子学与探测技术. 2006(06)
[6]光电倍增管的噪声分析和建模[J]. 郭从良,孙金军,方容川,曾丹,葛仕明.  光学技术. 2003(05)
[7]用于阵列探测器的多阳极光电倍增管特性研究[J]. 许荔柏,李元景,李玉兰,王少峰.  核电子学与探测技术. 2002(04)

博士论文
[1]J-TEXT托卡马克欧姆放电条件下热辐射功率的测量与分析[D]. 张静.华中科技大学 2012

硕士论文
[1]托卡马克装置中性束的光谱诊断研究[D]. 刘仔莉.电子科技大学 2011



本文编号：3059120