摘要：HL-3装置上发展了一套垂直边缘汤姆逊散射诊断系统,该系统采用波长1064nm、能量0.6~2J、重复频率30Hz、脉冲宽度15ns的Nd:YAG激光作为诊断光束。入射激光垂直穿过等离子体区域,在水平方向上收集散射光信号。对Nd:YAG激光传播特性进行了实验研究,利用非理想高斯光束传播方程对实验数据进行了拟合,得到了入射激光的束腰半径、束腰位置及品质因子等重要参数。基于实验获得的入射激光参数,设计了一套伽利略扩束准直系统和单透镜聚焦方案,在观测视场中心成功获得了束腰半径为2mm的激光光斑。所开展的Nd:YAG激光传播特性研究不仅是确定汤姆逊散射系统观测视场的关键,也是开展消杂散光孔径光阑设计的基础。

摘要：针对磁约束聚变等离子体边缘湍流中非线性能量传递过程的问题,开发了数据分析程序。该程序基于数字谱分析技术来求解波耦合方程,进而计算与三波相互作用相关联的线性和非线性耦合系数以及能量转移。介绍了算法设计和程序开发的主要思想,并对程序进行了仿真测试。然后应用该程序分析了反场箍缩装置实验的一次放电实验数据,观察到湍流之间的波耦合和能量级联现象,发现或证实了聚变等离子体湍流激发与增长的一种内在机制。

摘要：基于数字谱分析技术求解波耦合方程,进而计算与三波相互作用相关联的线性耦合系数和能量转移,以此开发了数据处理程序用于研究HL-2A装置等离子体边缘湍流中的非线性能量传递过程。介绍了算法设计和开发的主要思想。应用该程序对与带状流相关的一次放电的实验数据进行了数据处理研究。结果表明,带状流是由等离子体湍流的能量逆级联所驱动的。

摘要：针对人体血糖的稳定高效检测问题,本文提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)技术的光纤传感器并成功应用于葡萄糖浓度检测。采用光纤熔接机级联拼接多模光纤–光子晶体光纤–光子晶体光纤–多模光纤(MPPM),利用磁控溅射仪在光纤结构表面沉积金膜。随后,使用巯基乙胺对传感区的金膜进行修饰,采用戊二醛固定葡萄糖氧化酶(GOD)的技术路线,使传感器具备葡萄糖特异性识别功能,并实现对低浓度葡萄糖溶液的传感。针对SPR传感器的折射率灵敏度,本文设计两组对比实验,分别是相同结构不同传感区长度的传感器对比,以及相同长度不同结构的传感器对比。研究结果表明:传感区长度对传感器的折射率灵敏度的影响较小;MPPM传感结构的折射率灵敏度优于MPM传感结构(提高了约101.84 nm/RIU),且MPPM结构的传感器具有更深的SPR共振峰,意味着检测精度更高。对于制备的葡萄糖传感器,设计了一套葡萄糖浓度、特异性识别及稳定性的检测方案。实验结果表明:在0~0.8 mg/mL的浓度范围的葡萄糖溶液中,MPPM传感器的葡萄糖灵敏度约为29.61nm/(mg·mL^(–1)),且表现出良好的线性关系,拟合系数达到了0.954;具有良好的特异性识别能力及稳定性能。相比于传统的葡萄糖传感器,本文提出的葡萄糖传感器结构紧凑、生物相容性好、灵敏度高。

摘要：在HL-2A装置上成功研制了一套CO_(2)激光相干散射诊断系统,采用了能提高系统空间分辨的切向布局以及双通道的零差式探测设计。两个通道能够同时测量等离子体芯部(ρ≈0.28)波数在10~45cm^(−1)范围中小尺度的湍流变化,其波数分辨率为±3cm^(−1),时间分辨率为0.5μs,能够为等离子体芯部输运研究提供重要数据。此外,由于本诊断系统采用的是主光束与本振光束同时穿过等离子体的光路设计,它还能够探测到等离子体芯部的大尺度宏观等离子体扰动。诊断信号的分析结果显示该系统可以准确地响应等离子体芯部小尺度湍流的变化,同时也能够为芯部宏观不稳定研究提供诊断数据。

摘要：在HL-2A装置上发展了基于硫化锌银闪烁体的成像型中性粒子分析器,对磁约束聚变等离子体中高能量粒子(EP)的分布、能量和螺距角等关键信息,以及EP与磁流体不稳定性之间的相互作用等物理问题进行了研究.在中性束注入路径上逃逸出的具有等离子体中快离子能量和螺距角信息的中性粒子,通过由入射孔和碳微晶体膜片组成的准直系统后转化为离子,在装置边缘磁场中受洛伦兹力偏转而撞击到闪烁体屏上.通过分析发光点的位置和光强度,可以推断出装置中快离子的位置、能量和螺距角等关键信息.在HL-2A装置高能量粒子物理实验中,通过该诊断和理论计算初步证实了长寿模不稳定性是由能量、螺距角和位置分别为E=12.5—32 keV,θ~149.2°(v///v~0.86)和R=170.5—171.5 cm的芯部快离子激发.

摘要：报道了HL-2A装置最新的实验结果,讨论并研究了超声分子束的注入位置对分子束在等离子体中的消融和穿透的影响,其中包括电离后的分子束粒子在磁场梯度作用和E×B漂移下的加速或减速及由此形成的冷通道效应.研究结果表明,磁场梯度和E×B漂移对于超声分子束的加料效果、消融和穿透有着重要的作用.强场侧注入可使电离后的电子和离子更深地进入等离子体芯部.这些研究对于更好地理解超声分子束与等离子体的相互作用和优化设计加料系统有一定作用。

摘要：基于Seya-Namioka结构200mm焦距可换光栅,研制了HL-2M真空紫外(VUV)光谱诊断光谱仪。该系统在300~3000A的真空紫外光谱范围具有较高的探测效率,时间分辨优于1μs。经过结构设计、光谱标定和安装调试,单通道VUV光谱仪已成功安装在HL-2M装置中平面窗口。在HL-2M装置初始放电实验中,利用该系统测量到C、O、N等杂质的多条特征谱线,展现出优秀的信噪比和高灵敏度。

摘要：磁控溅射靶材的利用率在降低生产成本中起着重要作用。正交的靶电磁场能显著地延长电子的运动路程,增加同工作气体分子的碰撞几率,提高等离子体密度,使磁控溅射速率数量级的提高,因此靶面正交电磁场的分布将决定靶的烧蚀情况。提出了2种改善矩形平面靶磁场分布的方法,经过分析,这2种设计将拓宽靶面的刻蚀范围,提高靶材的利用率。

摘要：超声分子束注入(supersonic molecular beam injection, SMBI)是磁约束核聚变装置中的一种等离子体加料技术.为进一步优化SMBI束流特性、提升SMBI加料性能,本文利用纹影诊断系统开展了不同工况下的注入器测试实验,并对束流特性参数依赖性开展了研究.研究结果表明,束流寂静区长度(又称束流注入有效距离)与束流发散半角依赖于系统工况及注入器特征参数,且本文给出了束流特性参数的定量变化规律.此外,普通圆孔注入器与自研一体式注入器的对比测试结果表明,自研的一体式注入器在束流注入有效距离和束流聚束性能上均优于普通圆孔注入器.该研究工作为不同磁约束核聚变装置上的超声分子束注入器设计和束流优化提供了数据支撑和参考.