本文關(guān)鍵詞：KTX上太赫茲固態(tài)源干涉儀的設(shè)計(jì)與測試

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【摘要】：對于高溫聚變等離子體來說,其密度診斷有著極其重要的意義。在受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)中,整個反應(yīng)堆的維護(hù)和運(yùn)行都離不開等離子體電子密度的測量。另外,測量電子密度對于觀測與研究各種等離子體的擾動現(xiàn)象都有著重要的意義。KTX(Keda Torus eXperiment,科大一環(huán))作為一個新建的反場箍縮裝置,需要搭建一個適合的密度診斷裝置。測量等離子體密度的診斷方法有很多種,其中干涉儀以其簡單的原理,較高的時間分辨率和不干擾等離子體的特性,成為密度診斷最經(jīng)典的方法。 傳統(tǒng)的遠(yuǎn)紅外氣體激光器被廣泛用于各個聚變裝置中等離子體密度的測量,然而遠(yuǎn)紅外氣體激光器作為干涉儀的光源有著種種限制,其高能耗,昂貴的價格,龐大的體積導(dǎo)致遠(yuǎn)紅外氣體激光器的應(yīng)用意味著高昂的成本,同時在應(yīng)用中有著很多不便之處。根據(jù)氣體激光器的原理,諧振腔對于溫度十分敏感,所以氣體激光器都需要水冷散熱,而且需要嚴(yán)格恒溫的潔凈室,運(yùn)行時更是需要人員值班,也需要定期維護(hù)。這些問題都為干涉儀的運(yùn)行增加了人力成本,而太赫茲固態(tài)源所處的頻段可以替代遠(yuǎn)紅外氣體激光器,同時價格更加合適,體積較小,更是降低了對環(huán)境的敏感度,這些優(yōu)點(diǎn)都顯示著將太赫茲固態(tài)源應(yīng)用于干涉儀診斷系統(tǒng)是一項(xiàng)十分有意義,并且有前景的嘗試。太赫茲固態(tài)源的功率較小,但是隨著二極管的檢測靈敏度的提升,混頻器的工藝越來越完善使得太赫茲固態(tài)源應(yīng)用于干涉儀診斷系統(tǒng)成為可能。 本文介紹了KTX裝置上干涉儀診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程和部分臺面實(shí)驗(yàn)。包括臺面實(shí)驗(yàn)的光路設(shè)計(jì)、部分光學(xué)元件的臺面測試方案、整個干涉儀系統(tǒng)的性能測試和在KTX裝置上的干涉儀光路設(shè)計(jì)方法等。根據(jù)高斯光束在空氣中的傳播,可知隨著距離的增大,光斑的大小逐漸變大,在光路設(shè)計(jì)過程中,需要考慮光斑的大小,以此來計(jì)算光學(xué)元件的最佳尺寸。對于整個干涉儀系統(tǒng)而言,光路中光學(xué)元件的測試十分重要,因此需要安排一系列的臺面測試實(shí)驗(yàn)來檢測光學(xué)元件的特性和整個系統(tǒng)的性能。
【關(guān)鍵詞】：反場箍縮 等離子體 密度測量 干涉儀 太赫茲 固態(tài)源
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH744.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.1.1 高溫聚變等離子體的重要意義9-10
• 1.2 KTX裝置介紹10-17
• 1.2.1 反場箍縮位型核聚變裝置的特點(diǎn)10-13
• 1.2.2 KTX主要參數(shù)13-17
• 第二章 干涉儀原理17-33
• 2.1 電磁波在等離子體中的傳播17-18
• 2.2 干涉儀原理18-24
• 2.2.1 干涉儀的種類19-21
• 2.2.2 干涉相位差的測量21-24
• 2.3 幾種測量等離子體電子密度的方法24-28
• 2.4 干涉儀輻射源頻率的選擇28-32
• 2.5 常見的干涉儀診斷系統(tǒng)中的光源32
• 2.6 總結(jié)32-33
• 第三章 太赫茲固態(tài)源的特性33-53
• 3.1 太赫茲技術(shù)的發(fā)展33-39
• 3.1.1 太赫茲波的特點(diǎn)33-34
• 3.1.2 太赫茲波的應(yīng)用情況34-35
• 3.1.3 太赫茲波在等離子體中的傳播特性35-36
• 3.1.4 太赫茲輻射源的種類36-38
• 3.1.5 小結(jié)38-39
• 3.2 太赫茲固態(tài)源的原理及結(jié)構(gòu)39-49
• 3.2.1 太赫茲點(diǎn)頻源的原理及結(jié)構(gòu)40-44
• 3.2.2 太赫茲掃頻源的原理及結(jié)構(gòu)44-49
• 3.3 太赫茲固態(tài)源的功率輸出特性49-51
• 3.4 總結(jié)51-53
• 第四章 KTX上干涉儀的設(shè)計(jì)53-73
• 4.1 KTX上干涉儀概念設(shè)計(jì)53-55
• 4.2 KTX干涉儀光路設(shè)計(jì)55-73
• 4.2.1 高斯光束在自由空間的傳輸55-56
• 4.2.2 干涉儀臺面實(shí)驗(yàn)的光路圖安排和光斑大小的計(jì)算56-65
• 4.2.3 KTX干涉儀的光路設(shè)計(jì)65-73
• 第五章 KTX上干涉儀的臺面測試73-87
• 5.1 光學(xué)元件的臺面測試安排73-83
• 5.1.1 潔凈室與光學(xué)平臺73-75
• 5.1.2 束腰測量75-80
• 5.1.3 柵網(wǎng)測試實(shí)驗(yàn)安排80-82
• 5.1.4 功率測量及穩(wěn)定性82-83
• 5.2 KTX干涉儀的系統(tǒng)性能測試83-86
• 5.3 結(jié)論86-87
• 參考文獻(xiàn)87-89
• 致謝89-91
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：560349