紧凑针孔中性粒子分析器标定系统的设计和研制

doi:10.16568/j.0254-6086.202103001

核聚变与等离子体物理 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (3): 193-198.DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103001

• 等离子体物理学 • 下一篇

紧凑针孔中性粒子分析器标定系统的设计和研制

臧临阁 1，屈玉凡 1，万林 2，付宏涛 2，罗小兵 2，卢杰 1，于利明 1，李伟 1，石中兵 1，杨青巍 1

(1. 核工业西南物理研究院，成都 610041；2. 四川大学原子核科学技术研究所，成都 610065)

收稿日期:2019-08-16 修回日期:2020-09-27 出版日期:2021-09-15 发布日期:2021-09-23
作者简介:臧临阁(1983-)，男，山东人，博士，研究员，从事核聚变等离子体物理实验及诊断研究。
基金资助:
国家磁约束核聚变能发展研究专项(2018YFE0310200，2013GB104002B)；四川省科技计划项目(19GJHZ0154)

Design and development of the calibration system for multi-channel compact pinhole neutral particle analyzer

ZANG Lin-ge1, QU Yu-fan1, WAN Lin2, FU Hong-tao2, LUO Xiao-bing2, LU Jie1, YU Li-ming1, LI Wei1, SHI Zhong-bing1, YANG Qing-wei1

(1. Southwestern Institute of Physics, Chengdu 610041;
2. Institute of Nuclear Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610065)

Received:2019-08-16 Revised:2020-09-27 Online:2021-09-15 Published:2021-09-23

摘要/Abstract

摘要： 介绍了紧凑针孔中性粒子分析器(CP-NPA)标定系统，包括一套高能量、小流强的中性粒子束线源和一个配套旋转平台。束线源由高频离子源、电单透镜、速度选择器、加速管、电四极透镜和中性化室组成。高频离子源已经完成研制，并顺利建立起等离子体。单透镜已经完成仿真、制造和测试。实验中引出电压为 1.0kV 时，调整单透镜聚焦电压最高可以引出 36.4μA 束流。速度选择器、加速管、聚焦电四极透镜和中性化室也已完成概念 /工程设计。

关键词: 中性粒子分析器, 标定, 快离子

Abstract: The calibration system of multi-channel compact pinhole neutral particle analyzer (CP-NPA) is introduced, which includes a high-energy, low-current neutral beam line and a supporting rotation platform. The beam source is composed of a high-frequency ion source, a focusing electric single lens, an accelerating tube, a focusing electric quadrupole lens and a neutralization chamber. The high-frequency ion source has been built, and the plasma has been successfully established in the experiment. Simulation, manufacture and test of the single lens have been finished. In the experiment, fixing the extracting voltage at 1.0kV, adjusting the focusing voltage of the single lens, the maximum current is 36.4μA. Design of the other parts of the beam source has been finished as well.

Key words: Neutral particle analyzer, Calibration, Fast ion

中图分类号:

TL62+9.1

臧临阁, 屈玉凡, 万林, 付宏涛, 罗小兵, 卢杰, 于利明, 李伟, 石中兵, 杨青巍 . 紧凑针孔中性粒子分析器标定系统的设计和研制[J]. 核聚变与等离子体物理, 2021, 41(3): 193-198.

ZANG Lin-ge, QU Yu-fan, WAN Lin, FU Hong-tao, LUO Xiao-bing, LU Jie, YU Li-ming, LI Wei, SHI Zhong-bing, YANG Qing-wei. Design and development of the calibration system for multi-channel compact pinhole neutral particle analyzer[J]. Nuclear Fusion and Plasma Physics, 2021, 41(3): 193-198.

参考文献

[1] Hutchinson I H. Principles of plasma diagnostics second edition [M]. New York: Cambridge University Press, 2002. 322−368.
[2] Heidbrink W W, Sadler G J. The behavior of fast ions in tokamak experiments [J]. Nucl. Fusion, 1994, 34(4): 535.
[3] Petrov S Y. Design features of the neutral particle diagnostic system for the ITER tokamak [J]. Phys. At.Nucl., 2017, 80: 1268–1278.
[4] Afanasyev V I, Mironov M I, Nesenevich V G, et al.Assessment of neutral particle analysis abilities to measure the plasma hydrogen isotope composition in ITER burning scenarios [J]. Plasma Phys. Contr. Fusion, 2013, 55: 045008.
[5] Medley S S, Roquemore A L. Construction and operation of parallel electric and magnetic field spectrometers for mass/energy resolved multi-ion charge exchange diagnostics on the tokamak fusion test reactor [J]. Rev. Sci. Instrum., 1998, 69: 2651−2662.
[6] Chernyshev F V, Afanasyev V I, Dech A V, et al. Compact neutral-particle analyzer for plasma diagnostics [J]. Instrum. Exp. Tech., 2004, 47: 214−220.
[7] Isobe M. Charge exchange neutral particle analysis with natural diamond detectors on LHD heliotron [J]. Rev. Sci.Instrum., 2001, 72: 611–614.
[8] Bracco G, Betello G, Mantovani S, et al. Design and calibration of the JET time of flight neutral particle analyzer with high noise rejection capability [J]. Rev. Sci. Instrum.,1992, 63: 5685–5697.
[9] Liu D, Heidbrink W W, Tritz K, et al. Compact and multi-view solid state neutral particle analyzer arrays on national spherical torus experiment-upgrade [J]. Rev. Sci. Instrum., 2016, 87: 11D803.
[10] Du X D, Zeeland MA Van, Heidbrink W W, et al. Development and verification of a novel scintillator-based, imaging neutral particle analyzer in DIII-D tokamak [J]. Nucl. Fusion, 2018, 58(8): 1−8.
[11] Li W, Xia Z W, Lu J, et al. A new neutral particle analyzer diagnostic and its first commissioning on HL-2A [J]. Rev. Sci. Instrum., 2012, 83: 10D702.
[12] 夏志伟, 李伟, 卢杰, 等. HL-2A 多道中性粒子分析器的数据处理和试运行的初步结果 [J]. 核聚变与等离子体物理, 2014, 34(2): 130−134.
[13] 付宏涛, 万林, 袁志凌, 等. 中性粒子标定源中聚焦系统的研究 [J]. 四川大学学报(自然科学版), 2020, 57(1):118−122.
[14] 万林, 付宏涛, 袁志凌, 等. 用于 NPA 标定系统的高频离子源研制 [J]. 原子与分子物理学报, 2019, 36: 789.
[15] 孙振武, 李涛, 郑世全, 等. 4MV 静电加速器用高频离子源的研制 [J]. 南京师范大学学报(工程技术版), 2005, 5(3): 8−11.
[16] 孙振武, 李玉晓, 姜胜南, 等. 离子静电加速器加速管的研制 [J]. 郑州大学学报(自然科学版), 2001, 32(2): 35−38.

紧凑针孔中性粒子分析器标定系统的设计和研制

Design and development of the calibration system for multi-channel compact pinhole neutral particle analyzer

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	江堤, 叶孜崇(Yip Chi-Shung), 靳琛垚, 张炜, 徐国盛, 王亮. 基于多偶极腔体的氦灰激光诱导荧光诊断实验验证研究[J]. 核工业西南物理研究院, 2024, 44(2): 242-248.
[2]	赵建华, 曹锦佳, 向东, 戴勇智, 杨骏辉, 赵佳蔚, 杨文军. 旋转磁岛对捕获快离子输运影响的研究[J]. 核工业西南物理研究院, 2024, 44(1): 78-84.
[3]	陈力行, 陈大龙, 沈飊, 钱金平, 陈明. TT-1装置磁探针设计与频响特性研究[J]. 核工业西南物理研究院, 2024, 44(1): 105-110.
[4]	马铭键, 叶孜崇(Yip Chi-shung), 江堤, 毛世峰, 张炜, 靳琛垚, 叶民友 . 激光诱导荧光诊断的波长标定方法的研究 [J]. 核工业西南物理研究院, 2023, 43(4): 469-476.
[5]	郑盈盈, 林士耀, 吴国斌, 赵金龙, 张继宗, 周润晖, 李强, 曹宏睿, 袁旗平, 肖炳甲 . 二维硬 X 射线探测器自动标定平台研究 [J]. 核工业西南物理研究院, 2023, 43(3): 324-331.
[6]	侯玉梅, 周航宇, 陈伟, 郝保龙, 刘仪, 石中兵, 许敏, 段旭如 . HL-2A 装置快离子 D_α诊断和模拟分析[J]. 核聚变与等离子体物理, 2023, 43(2): 204-211.
[7]	屈玉凡, 臧临阁, 林炜平, 罗圆. 电场磁场平行型中性粒子分析器剥离单元和分析单元的设计与模拟[J]. 核聚变与等离子体物理, 2023, 43(1): 75-81.
[8]	许棕, 黎嫘, 张凌, 程云鑫, 陈颖杰, 王守信, 周天富, 刘海庆. EAST装置氦等离子体用于极紫外光谱的绝对强度标定[J]. 核聚变与等离子体物理, 2022, 42(3): 336-341.
[9]	张均钊, 季小全, 孙腾飞, 梁绍勇, 王傲, 王金, 李佳鲜, 刘健, 杨青巍 . HL-2M 装置磁探针研制[J]. 核聚变与等离子体物理, 2021, 41(4): 585-590.
[10]	何小斐，余德良，刘亮，魏彦玲，陈文锦，钟武律，何小雪，吴豪. 相对标定电荷交换复合谱及束发射谱测量杂质浓度的方法研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2020, 40(3): 193-199.
[11]	刘冬梅1，骆凡1，常加峰2，黄娟2，熊魁 3，周峰 3，岳长喜 3，李智成3. EAST 中快离子Dα 诊断光电检测系统的设计[J]. 核聚变与等离子体物理, 2019, 39(3): 215-220.
[12]	王硕，宋显明，宋啸，毛瑞. HL-2A 等离子体位形重建研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2016, 36(3): 193-198.
[13]	孙久玉，沈飙，刘广君，孙有文，钱金平，李实，肖炳甲，陈大龙，石同辉. EAST 磁探针 NS 值标定[J]. 核聚变与等离子体物理, 2014, 34(3): 265-269.
[14]	夏志伟，李伟，卢杰，高金明，易萍，杨青巍. HL-2A多道中性粒子分析器的数据处理和试运行的初步结果[J]. 核聚变与等离子体物理, 2014, 34(2): 130-134.
[15]	张洪明1，沈永才1，符佳1，李颖颖1，熊言威1，王福地1，吕波1，吴振伟1，石跃江2, 3，万宝年1. EAST软X射线光谱仪绝对强度标定[J]. 核聚变与等离子体物理, 2013, 33(4): 312-319.