强流离子源光腔衰荡光谱应用研究

摘要：

强流离子源是托卡马克中性束注入器的核心部件,为了满足未来对高能量离子束中性化效率的要求,负离子源成为中性束注入系统的首选.光腔衰荡光谱(cavity ring-down spectroscopy,CRDS)是一种超高灵敏探测吸收光谱技术.在强流负离子源中,利用氢负离子的光致剥离过程,CRDS可以用来测量氢负离子的绝对积分密度.与激光光致剥离法与光学发射光谱法相比,CRDS具有不受电磁干扰、不依赖等离子体参数、测量精度高等优点.强流离子源负离子密度测量所用CRDS系统由激光器、光学谐振腔、光电探测器和数据采集系统四部分组成.本文根据CRDS测量氢负离子密度的原理,详细推导了氢负离子密度的计算方法,给出了氢负离子密度测算表达式;然后,结合强流离子源实验室应用的具体情况,分析了各部分装置的选择原则与注意事项;最后,介绍了CRDS技术在德国马克斯-普朗克等离子体物理研究所、日本国立聚变科学研究所、意大利Consorzio RFX研究所强流负离子源研究中的应用情况.实验结果表明,源腔气压、源功率等源参数会影响氢负离子密度;铯的注入可以将氢负离子密度从1016m -3量级提高到1017m -3量级;同时,日本NIFS的实验结果证明氢负离子密度与引出电流呈线性关系.

关键词：光腔衰荡光谱、氢负离子、强流离子源

所属期刊栏目：38

分类号：O433(光学)

资助基金：国家自然科学基金项目11675216,11575240;中国科学院等离子体所基金项目DSJJ-14-JC07

在线出版日期：2018-03-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：346-351