hl-2a 真空紫外光谱空间分布测量及绝对标定.pdf

第 31 卷 第 1 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.31, No.1 2 0 1 1 年 3 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics March 2011 文章编号：0254-6086(2011)01-0001-07 HL-2A 真空紫外光谱空间分布测量及绝对标定 崔正英，高亚东，傅炳忠，孙 平，卢 平 (核工业西南物理研究院，成都 610041) 摘 要：介绍了 HL-2A 装置上具有时空分辨的真空紫外光谱测量系统，并首次利用等离子体自身的轫致辐射 对该系统测量的光谱强度进行了绝对标定，给出了两套光栅从 300~3200Å 范围的绝对标定系数，并对等离子体中 主要杂质 C 的辐射分布进行了绝对测量，得到了 C Ⅴ线辐射的绝对强度分布。 关键词：托卡马克；真空紫外光谱测量；绝对标定 中图分类号：O536 文献标识码：A 1 引言 使标定结果存在一定的误差，而且很难进行原位标 托卡马克等离子体和器壁的相互作用必然会 定。分枝比方法因托卡马克上普遍采用了器壁处理 产生各种杂质，杂质在等离子体中的堆积会引起等 技术而大大降低了可用于分枝比标定的线辐射光 离子体能量的大量损失，严重影响器壁寿命，制约 谱对，限制了可标定的光谱范围。所以需要寻找可 等离子体在高品质下的稳态运行，特别是在堆条件 靠的又切实可行的 VUV 波段光谱测量系统的原位 下的氦灰排出和对燃料的稀释，更是人们普遍关注 绝对标定方法。 的问题。随着等离子体温度的升高，杂质线辐射会 近年来，随着高灵敏度 CCD 探测器的广泛使 向短波长移动，主要集中在紫外和真空紫外波段， 用，发展了用等离子体本身的连续辐射光谱来标定 所以真空紫外光谱诊断是托卡马克上最基本的诊 极紫外(EUV)光谱仪的方法[2] ，但在 VUV 波段，因 断技术之一。它能给出等离子体约束区的杂质成分 等离子体的连续辐射较弱而少有报道。本文利用 和浓度，可测量等离子体的离子和电子温度，以及 HL-2A 装置等离子体的轫致辐射光谱对 VUV 光谱 等离子体旋转速度等参数，这些量的空间分布信息 系统进行了绝对标定，而且因测量和标定均采用同 是研究等离子体粒子输运、约束品质和杂质控制等 一光路，无需移动系统，属原位标定。光源面积大， [1] 光谱范围宽，可以对 VUV 光谱仪的整个测量波段 的重要参数 。 利用等离子体杂质光谱测量等离子体的杂质 进行标定。 浓度和电子温度，都需要对系统进行绝对标定。而 VUV 波段的光学系统的绝对标定一直因标定源的 2 真空紫外光谱测量系统 局限性而存在很大的困难。在 VUV 波段，一般可 HL-2A 装置真空紫外光谱仪由 1m 直入射单色 用两种方法来标定光谱测量系统：一是利用具有绝 仪 (McPherson Model 225 NOVA) 、双光栅(1200 对通量测量的同步辐射光源；二是利用分枝比方 grooves/mm ，800Å 闪耀波长光栅镀 Pt 和 1500Å 闪 法。前一种方法因光源的单色性和光源的面积小而 耀波长光栅镀 Al-MgF2)和无窗背照射 CCD(Andor 收稿日期：2010−07−23 ；修订日期：201