等离子体诊断.ppt

等离子体诊断 8,涨落的诊断 涨落诊断方法 静电探针测涨落1k10cm-1 饱和离子流→电子密度及其涨落 ne,δne 悬浮电位→等离子体电位及其涨落 φ, δφ 　 三探针→电子温度及其涨落 Te ,δTe 探针列阵→空间相关→波数 k 　　　　　→电场及其涨落 E,δ E Mach探针→环向流速 Vφ 　　　　　 涨落水平的分析 湍流谱分析技术 局域功率谱密度 小波双相干技术wavelet bicoherence 湍流驱动粒子流和能流 粒子流 能流 波散射探测涨落原理 波散射测量技术0k20cm-1主要散射波源 微波： 60-600GHz 远红外激光：200GHz-3THz，技术困难 ＣＯ２激光：28THz，小散射角，线平均 高能离子束探针（ＨＩＢＰ）0k5cm-1空间分辨（r,θ,φ）1cm×5mm×1mm 探测束强度→电子密度 能量分辨测量→等离子体电位 两点测量→波矢k TEXT上的HIBP设备和测量的密度涨落 微波反射仪测涨落空间分辨～mm,　k测量困难 微波偏振仪测涨落 束发射光谱（ＢＥＳ）技术 感应线圈测磁场涨落 空间分辨1cm k分辨3cm-1 仅限边缘区域 * * 尚待发展 δT ＥＣＥ f(n,T,imperity) 光学 边缘区 δb, k, vph 感应线圈 无空间分辨 runaway electrons 硬Ｘ射线 线平均 f(n,T,imperity) 软Ｘ射线 无k分辨 δn 反射仪 δn, δφ,δ E, k, vph,αnφ,γnφ,Γ ＨＩＢＰ δn, k, vph, 波散射 边缘区 δn, δφ,δ E, δT, k, vph,αnφ,Γ,Q 静电探针 特点 测量物理量 方法 δn,密度涨落， δφ,电位涨落，δ E, 电场涨落，δT, 温度涨落， δb ，磁场涨落， k,波数， vph,相速，αnφ,位相差谱， γnφ，相干谱系数，Γ,粒子流，Q，能流 Caltech装置上的探针列 对平稳随机场： 互相关函数 SUNIST边界处参数分布和涨落水平 两信号的离散Fourier变换 信号１的自功率谱 两信号的互功率谱 位相差谱 局域波数 ＴＥＸＴ上的功率谱密度，静电探针和远红外散射 对Ｍ个样本的平均 归一化 （宽度为h 的窗口函数） 条件功率谱密度 统计色散关系 平均波数 波数谱宽 平均波数展宽 相关长度 相对波数展宽 传播相速 相干谱系数 小波双相干：适于研究三波间相位耦合 函数Φ（t)的小波变换 Morlet小波函数 d～1为形状因子，ad为时间分辨率 ＴＥＸＴ上的三波耦合 m,n为两道信号 SUNIST上的边缘湍流引起的粒子流和能流 远红外散射诊断设备　　　　　不同k值散射频谱　　　　　　　θ方向功率谱密度　　　　　　　　 匹配关系：ωs=ω0±ω,ks=k0±k,一般满足 |k0|≈|ks|, k2=4k02sin2(θs/2) 典型参数：10keV-10MeV, A100 探测原理 双频相干反射探测微波系统 单道测量：δn 多道相干测量： １，径向相关：双频 ２，极向相关 STND PPCD X = 6 cm X = 36 cm ＮＳＴＸ上的实验结果 ＴＦＴＲ上的ＢＥＳ设备