關(guān)于二氧化碳激光相干散射診斷的考慮

關(guān)于二氧化碳激光相干散射診斷的考慮李亞?wèn)|李建剛（一）基本知識(shí)和背景宏觀不穩(wěn)定性波和等離子體相互作用微湍流和反常輸遠(yuǎn)邊界層物理當(dāng)前磁約束聚變研究面臨的四大問(wèn)題

董家齊Collectivescatteringfromwavesandfluctuation

N.C.LuhmannandW.A.Peebles

(Laserdiagnosticsofmagneticallyconfinedthermonuclearplasmas)

First,low-frequencymicro-instabilities,suchasdriftwavesandconvectivecells,arethoughttobethemaincauseoftheanomaloustransportexistinginpresentdaytokamakplasmas.（反常輸運(yùn)研究）Second,RFheatingatthelowerhybridandharmonicsoftheelectronandioncyclotronfrequenciesarelikelytodevelopintocosteffectivealternativestoneutralbeamheating.Astudyofthelaunching,propagation,modeconversion,anddampingofsuchwavesisofimportanceinunderstandingtheheatingmechanismsandimprovingefficiencies.（波與等離子體相互作用）Third,theexternallaunchingofwavesinfusionplasmasandameasurementoftheirdispersionrelationscanleadtoaspatiallyandtemporallyresolveddeterminationofplasmaparameterssuchasiontemperature（測(cè)量離子溫度、粒子分布、…）托卡馬克裝置能量輸運(yùn)示意圖反常輸運(yùn)指的是反常的熱傳導(dǎo)；實(shí)驗(yàn)中的電子熱導(dǎo)e是新經(jīng)典理論值的2~3個(gè)數(shù)量級(jí)，離子熱導(dǎo)I在實(shí)驗(yàn)中能夠接近新經(jīng)典理論值。等離子體物理診斷

等離子體狀態(tài)（基本參數(shù)測(cè)量）等離子體約束狀態(tài)(等離子體參數(shù)分布測(cè)量---密度、溫度、磁場(chǎng)、…)等離子約束狀態(tài)的本質(zhì)(反常輸運(yùn)和穩(wěn)定性監(jiān)測(cè))微漲落(溫度、密度、磁場(chǎng)…)MHD及破裂漂移波類型的湍流漂移波類型的湍流起源于等離子體宏觀物理量的不均勻性，這些不均勻物理量的分布線型決定湍流性質(zhì)，同時(shí)決定等離子體的輸運(yùn)。HT-7裝置可進(jìn)行k=8~23cm-1的有效測(cè)量，進(jìn)行了k=31cm-1的測(cè)量嘗試JET---GS2scancodeDIII-DTEXT實(shí)驗(yàn)驗(yàn)---高k離子模湍流流對(duì)于不同加加料方式的表表現(xiàn)(i模)（二）HT-7裝置CO2激光相干干散射診斷發(fā)發(fā)展過(guò)程(2003年春春季實(shí)驗(yàn)相干干散射信號(hào)k=12cm-1)TEXT裝置置相干散射診診斷信號(hào)（1）TEXT裝置置相干散射信信號(hào)（2）HT-7裝置置相干散射信信號(hào)

(2005.5k=23cm-1頻譜為t=0.1s)Fluctuationsandanomaloustransportintokamaks(Woottonetal)Phys.FluidsB,Vol.2.No.12,December1990當(dāng)K值大于某某一值，隨著著k值的增大大對(duì)應(yīng)的散射射信號(hào)越弱，，這篇綜述文文獻(xiàn)總結(jié)的相相干散射診斷斷所測(cè)k譜范范圍為0<k<20cm-1。（三）近期工工作目標(biāo)在下輪實(shí)驗(yàn)中中實(shí)現(xiàn)k=9cm-1、k=18cm-1、k=27cm-1三路同時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)并開展相關(guān)關(guān)的實(shí)驗(yàn)。（（k測(cè)量范圍圍8~27cm-1)進(jìn)行大k監(jiān)測(cè)測(cè)嘗試k=8cm-1、k=18cm-1、k=35cm-1（ETG）爭(zhēng)取在明年的的國(guó)際會(huì)議（（成都）上與與DIII-D的相應(yīng)診診斷工作進(jìn)行行學(xué)術(shù)交流二氧化碳激光光相干散射系系統(tǒng)與遠(yuǎn)紅外外激光、微波波相干散射系系統(tǒng)的比較散射信號(hào)強(qiáng)度度PSP002LV2(?)2P0、0---激光功功率、波長(zhǎng)；；Lv---散射體體積；混合長(zhǎng)度估計(jì)計(jì)?/n~1/(<k>Ln)Ln=d(lnn)/d(lnr)微波、遠(yuǎn)紅激激光散射系統(tǒng)統(tǒng)：對(duì)光光源源功功率率要要求求不不高高；；縱縱向向空空間間分分辨辨率率較較好好；；機(jī)機(jī)械械精精度度和和穩(wěn)穩(wěn)定定度度要要求求不不高高；；元元器器件件保保護(hù)護(hù)；；維維護(hù)護(hù)方方便便。。單光光源源k譜譜測(cè)測(cè)量量范范圍圍窄窄；；(裝裝置置中中窗窗口口空空間間的的限限制制)在在等等離離子子體體中中有有折折射射效效應(yīng)應(yīng)；；對(duì)對(duì)聚聚變變裝裝置置的的約約束束層層(Q=1~Q=2)測(cè)測(cè)量量困困難難；；要要考考慮慮聚聚變變裝裝置置中中的的等等離離子子體CO激激光光散散射射系系統(tǒng)統(tǒng)：：二氧氧化化碳碳激激光光轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換效效率率高高，，容容易易獲獲得得高高功功率率光光源源；；波波長(zhǎng)長(zhǎng)短短、、可可進(jìn)進(jìn)行行大大范范圍圍的的k譜譜測(cè)測(cè)量量；；對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精度要求高，光學(xué)元器件防護(hù)困難。(四四)為為提提高高相相干干散散射射系系統(tǒng)統(tǒng)信信噪噪比比采采取取的的手手段段（i））改改變變探探測(cè)測(cè)器器的的偏偏置置方方法法（ii））改改進(jìn)進(jìn)激激光光系系統(tǒng)統(tǒng)采用用電電流流放放大大器器工工作作方方式式進(jìn)進(jìn)行行偏偏置置同時(shí)時(shí)準(zhǔn)準(zhǔn)備備反反偏偏補(bǔ)補(bǔ)償償工工作作方方式式(i)對(duì)對(duì)激激光光的的前前腔腔鏡鏡、、后后腔腔鏡鏡和和布布儒儒斯斯特特窗窗加加水水冷冷(ii)在在激激光光的的后后腔腔鏡鏡加加裝裝精精密密定定位位器器，，微微調(diào)調(diào)激激光光腔腔長(zhǎng)長(zhǎng)小角角度度相相干干散散射射系系統(tǒng)統(tǒng)需需要要對(duì)對(duì)激激光光束束進(jìn)進(jìn)行行長(zhǎng)長(zhǎng)光光程程成成像像，，其其k譜譜的的分分辨辨能能力力由由激激光光束束的的束束腰腰決決定定，，因因此此激激光光光光束束必必須須是是TEM00；由由于于散散射射束束與與本本振振束束的的強(qiáng)強(qiáng)度度比比為為1：：105~7，所所測(cè)測(cè)頻頻譜譜范范圍圍為為0~2MHz，，因因此此本本振振激激光光束束必必須須穩(wěn)穩(wěn)定定。。引引起起激激光光輸輸出出漲漲落落的的主主要要因因素素有有：：高次次雜雜模模干干擾擾，，多多縱縱模模干干涉涉，，激激光光體體系系的的自自組組織織現(xiàn)現(xiàn)象象，，放放電電管管氣氣壁壁不不穩(wěn)穩(wěn)定定及及工工作作氣氣體體流流場(chǎng)場(chǎng)的的擾擾動(dòng)動(dòng)……。。因因此此這這種種激激光光品品很很難難是是工工業(yè)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品品。。(五五)CO2激激光光相相干干散散射射儀儀與與CO2激激光光干干涉涉儀儀的的系系統(tǒng)統(tǒng)比比較較二氧氧化化碳碳激激光光器器二氧氧化化碳碳激激光光器器光束束分分束束1:1光束束分分束束1:200~400光束束位位相相調(diào)調(diào)制制（（聲聲光光調(diào)調(diào)制制））光束束位位相相調(diào)調(diào)制制（（聲聲光光調(diào)調(diào)制制））紅外外高高斯斯光光束束成成像像系系統(tǒng)統(tǒng)紅外外高高斯斯光光束束成成像像系系統(tǒng)統(tǒng)HgCdTe探測(cè)器(1:~1)HgCdTe探測(cè)器(1:105~7)相位差計(jì)采集采集二氧化碳激光光干涉儀二氧化碳激光光相干散射儀儀采用CO2激光干涉儀測(cè)測(cè)量聚變裝置置中的等離子子體密度是是發(fā)展的必然然趨勢(shì)能夠?qū)崿F(xiàn)幾十十道的等離子子體密度測(cè)量量，給出完整整的等離子體體密度分布線線型（（相位差計(jì)位位相分辨己達(dá)達(dá)2/12800jt-60U）不用考考慮折折射效效應(yīng)不用考考慮截截止密密度9、靜夜四四無(wú)鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。1月-231月-23Saturday,January7,202310、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。21:22:5921:22:5921:221/7/20239:22:59PM11、以我我獨(dú)沈沈久，，愧君君相見(jiàn)見(jiàn)頻。。。1月-2321:22:5921:22Jan-2307-Jan-2312、故人江江海別，，幾度隔隔山川。。。21:22:5921:22:5921:22Saturday,January7,202313、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)夢(mèng)，相悲各問(wèn)問(wèn)年。。1月-231月-2321:22:5921:22:59January7,202314、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國(guó)國(guó)見(jiàn)見(jiàn)青青山山。。。。07一一月月20239:22:59下下午午21:22:591月月-2315、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。一月239:22下下午1月-2321:22January7,202316、行動(dòng)出出成果，，工作出出財(cái)富。。。2023/1/721:22:5921:22:5907January202317、做前前，能能夠環(huán)環(huán)視四四周；；做時(shí)時(shí)，你你只能能或者者最好好沿著著以腳腳為起起點(diǎn)的的射線線向前前。。。9:23:00下下午9:23下下午午21:23:001月-239、沒(méi)沒(méi)有有失失敗敗，，只只有有暫暫時(shí)時(shí)停停止止成成功功??！。。1月月-231月月-23Saturday,January7,202310、很多事事情努力力了未必必有結(jié)果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒(méi)有。。。21:23:0021:23:0021:231/7/20239:23:00PM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努力力的積累。。。1月-2321:23:0021:23Jan-2307-Jan-2312、世間成事事，不求其其絕對(duì)圓滿滿，留一份份不足，可可得無(wú)限完完美。。21:23:0021:23:0021:23Saturday,January7,202313、不不知知香香積積寺寺，，數(shù)數(shù)里里入入云云峰峰。。。。1月月-231月月-2321:23:0021:23:00January7,202314、意意志志堅(jiān)堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。07一一月月20239:23:00下下午午21:23:001月月-2315、楚塞三湘接接，荊門九派派通。。。一月239:23下下午1月-2321:23January7,202316、少少年年十十五五二二十十時(shí)時(shí)，，步步行行奪奪得得胡胡馬馬騎騎。。。。2023/1/721:23:0021:23:0007January202317、空山山新雨雨后，，天氣氣晚來(lái)來(lái)秋。。。9:23:00下下午9:23下下午午21:23:001月-239、楊柳散散和風(fēng)，，青山澹澹吾慮。。。1月-231月-23Saturday,January7,202310、閱讀讀一切切好書書如同同和過(guò)過(guò)去最最杰出出的人人談話話。21:23:0021:23:0021:231/7/20239:23:00PM11、越是沒(méi)有本本領(lǐng)的就越加加自命不凡。。1月-2321:23:0021:23Jan-2307-Jan-2312、越是無(wú)能的的人，越喜歡歡挑剔別人的的錯(cuò)兒。21:23:0021:23:0021:23S