Инжекторы атомарных пучков для активной штарковской спектроскопии плазмы

• Автор: Корепанов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 82 с. : ил.

1 Прецизионное формирование пучков в ионно-оптических системах с круглыми апертурами
1.1 Расчеты угловой расходимости для ИОС с круглыми апертурами
1.2 Геометрическая фокусировка пучка
1.3 Расчеты нагрева сеток и термомеханических напряжений при формировании пучка
1.4 Требования к технологии изготовления сеток
2 Диагностический инжектор малой длительности
2.1 Общая схема инжектора
2.2 Ионно-оптическая система
2.3 Характеристики пучка
3 Инжектор с большой длительностью пучка для диагностики на крупных установках
3.1 Схема диагностического инжектора
3.2 Ионный источник
3.3 Диагностика пучков большой длительности
4 Примеры применения диагностических инжекторов ДИНА-5 и Ш^Х-DNBI. (Некоторые результаты, полученные на установках ГДЛ, МЗТ
и А1са1юг)

4.1 Применение инжектора ДИНА-5 для диагностики плазмы на установке

Многохордовое зондирование плазмы
Локальные измерения плотности плазмы
Щтарковская спектроскопия на установке ГДЛ для измерения ß плазмы
4.2 Диагностический комплекс на установке MST на основе инжектора ДИНА-5. 72 Эксперименты по резерфордовскому рассеянию атомов пучка на ионах
плазмы
MSE спектроскопия плазмы на установке MST
Спектроскопия плазмы на установке Alcator C-MOD
Заключение
Литература

В настоящее время пучки высокоэнергичных атомов широко применяются для диагностики плазмы [1]. Они успешно используются в таких диагностиках, как резерфор-довское рассеяние атомов пучка на ионах плазмы с последующим восстановлением их температуры [2,3], измерение профиля плотности плазмы при регистрации вторичных ионов [4]. Спектроскопия плазмы с использованием нейтральных пучков позволяет измерять пространственные распределение различных параметров в магнитных ловушках. Широкое распространение получили диагностики CXRS (Charge Exchange Recombination Spectroscopy) и BES (Beam Emission Spectroscopy), которые позволяют измерять ионную температуру, температуру и плотность примесей в плазме [5,6,7]. Практически единственным методом локального измерения магнитного поля в плазме является использование динамического штарк-эффекта при инжекцин нейтрального пучка в плазму. Этот метод получил название Motional Stark Effect Diagnostic (MSE диагностика). В системе отсчета атома, движущегося в магнитном поле, существует • электрическое поле, которое пропорционально скорости атома и величине поля
,E = ^[VxB (0.1)
В электрическом поле линии излучения атома расщепляются вследствие штарк-эффекта. Регистрация спектра излучения позволяет определить поле Е и, соответственно, поле В. В этой диагностике к пучкам предъявляют определенные требования. Они зависят от параметров исследуемой плазмы (плотность, температура), возможностей диагностической аппаратуры, длительности эксперимента. Величина расщепления линий пропорциональна полю Е, т.е. тем сильнее, чем больше энергия частиц пучка. Также важна стабильность ускоряющего напряжения инжектора, т.к. регистрируемый сигнал интегрируется по некоторому интервалу времени. Обычно схема эксперимента с MSE диагностикой выглядит следующим образом. Пучок быстрых атомов инжектируется

Рис. 3.6: Зависимость потенциального барьера для электронов в ИОС от величины отрицательного потенциала на запирающем электроде.