HL-2A托卡馬克裝置上CXRS診斷系統中觀測視線的研究
在HL-2A托卡馬克裝置上CXRS診斷系統的光譜診斷及其相關研究中,觀測視線的確定至關重要。以CII為基準,利用MATLAB編程對中性束的實驗數據進行擬合,根據多普勒頻移的理論及相關計算確定觀測視線與中性束源的夾角,進而通過空間幾何的方法計算出該視線與中性束的交點,從而確定了觀測視線。
由于核聚變裝置的等離子體溫度極高,使得其診斷手段受到極大的限制。在等離子體的診斷中,光譜診斷主要分為兩大類:主動光譜診斷和被動光譜診斷。被動光譜診斷就是不向等離子體注入外來粒子,直接接受等離子體自身反應所發射出來的光譜。HL-2A托卡馬克裝置上的CXRS診斷系統,則采用主動光譜診斷的方法,利用注入的中性束與等離子體反應后的復合光譜來研究等離子內部的反應情況。在HL-2A托卡馬克裝置上CXRS診斷系統的光譜診斷及其相關研究中,很多地方都會涉及到觀測視線,有些涉及到其方向向量,有些涉及到其方程,有些涉及到中性束與它的夾角以及中性束與其交點處的半徑值。例如,在利用復合光譜背景光譜測量有效電荷數以及在編寫一些擬合程序時都會涉及到觀測視線。因此,CXRS診斷系統中觀測視線的確定是至關重要的。本文以CII為基準對利用MATLAB編程中性束的實驗數據進行擬合,根據多普勒頻移的理論以及一些數學知識來確定出觀測視線與中性束源的夾角,再通過空間幾何的相關知識計算出視線與中性束的交點,這樣就確定了觀測視線。
1、HL-2A裝置上CXRS診斷系統及物理模型
在HL-2A 裝置上的CXRS診斷系統中,有四個中性束注入源,四個源的位置及注入方向如圖1所示。
在圖1(a)的(u,v,w)坐標系中,Q1、Q2、Q3、Q4分別表示一、二、三、四號源的注入中心直線上的點。Q1、Q2、Q3、Q4這四個點在一個平面上,點Q 是四個點的幾何中心;點S12和點S34分別是和一、二號源和三、四號源中性束注入直線在真空室中的交點,點S1是他們的對稱點;同樣的,點S14和點S23分別是一、四號源和二、三號源中性束注入直線在真空室中的交點,S2是他們的對稱點。同時,點Q,S1,S2在一條直線上,以上各點在(u,v,w)坐標系中的坐標如表1所示。
圖1 四個中性束注入源,四個源的位置及注入方向
表1 四個源在(u,v,w)坐標系中的點的坐標
4、結論
由于前面已經得出了已知觀測點A 的坐標,根據表4,4-14通道與一號源中性束交點的坐標也已經被確定,根據兩點確定一條直線原理,便得到了這11個通道的11條觀測視線。從上表的計算結果可以看出,4-14通道與中性束交點的坐標以及交點坐標處的環向半徑值的變化是有規律的。從4-14道環向半徑值依次減小,這與實際情況相符。