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本论文完成的主要工作包括:首次在国内研制建立了一套托卡马克等离子体电子回旋辐射成象ECEI诊断系统,以及将这套ECEI诊断系统安装到HT-7超导装置上,进行初步实验研究的结果,这两部分。
首先,通过大量的工作,完成了国内第一套ECEI诊断系统的研制工作。从ECEI系统的物理概念设计和工程设计,光学和整体系统平台的设计优化和加工,有关材料、器件、设备的采购和验收,例如两套波源和64道同步高速数据采集,通过国际合作获得的天线阵列和中频放大器组合,等等各个配套系统的安装、检测、调试等,从无到有,经历了建立一套先进诊断系统的整个过程。在成像光路系统的设计上大胆采用了柱面镜的形式,避免了加工大尺寸球面镜的困难。在改变系统成像聚焦的位置方面,采用了移动透镜,而非整个ECEI诊断系统的方式,大大简化了装置的支持结构。在数据采集系统方面,在linux下采用了bash与Labview协调处理加远程桌面控制的方式,实现了远程数据的采集与显示,大大简化了系统数据采集软件编写的工作量。
这些工作使得第一套ECEI诊断装置得以赶上HT-7装置2005年春季的实验,进行了初步的ECEI诊断研究。经过实验定标,从该系统测量数据,得到了电子温度分布的剖面及其随时间演化的图像。通过自相关方法的测量,我们也初步得到了局域电子温度涨落的信息,并且了解到自相关测量对于系统屏蔽噪声的高要求。通过各道之间的互相关的测量,初步观测到在HT7芯部中平面附近等离子体宽带湍流存在一个100kHz左右的涨落模式(进一步的研究有待于系统的进一步优化调整和信噪比的提高)。对于k⊥的测量计算,看到了电子温度涨落的低频MHD部分是在电子逆磁漂移方向传播,高频部分由于目前的天线阵列和中频电子学系统的信噪比不够高,还难以确定。
这些工作,为下一步ECEI诊断系统的改进和升级,包括系统各部分的优化,调试、实验应用技术等多方面积累了重要的经验,指明了方向。并据此,结合我国的国情,提出了下一阶段ECEI诊断系统升级改进的优化的具体方案。