【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱诊断，更具体地说，它涉及一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统。
技术介绍
1、在磁约束聚变装置中，被动可见光谱诊断对研究边缘等离子体行为非常重要；nstx和east装置中利用边缘旋转诊断(erd)测量了等离子体边缘的离子温度与旋转速度；jet、asdex upgrade、alcator c-mod、lhd和aditya等装置也利用被动可见光谱诊断研究了等离子体边缘的输运行为；dα剖面则可以提供粒子约束时间以及磁流体(mhd)不稳定性的测量；另外，可见光轫致辐射作为被动光谱的一个重要成分，可以提供有效电荷数zeff的测量。这些装置的被动可见光谱诊断，能够以某段采集频率范围(低频率或高频率)提供某种或某几种、杂质或工作气体的可见光辐射测量，但集成度不高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，利用“滤光片+光电二极管”装置进行兆赫兹的杂质或工作气体的辐射时空分辨测量，同时利用高分辨率的光栅光谱仪以较低的采集频率(几十至几百幅每秒)进行整个可见光范围内(390–760nm)线辐射或连续辐射的时空分辨测量。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、第一方面，本申请提供了一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，包括成像镜头和诊断装置，成像镜头和诊断装置之间通过矩阵光纤束连接，并通过矩阵光纤束将聚变等离子体的成像传输至诊断装置；
4、诊
5、光栅光谱仪，用于根据聚变等离子体的成像，进行可见光范围内线辐射或连续辐射的时空分辨测量；
6、多个诊断单元，分别用于对聚变等离子体的成像进行不同中心波长的时空分布测量。
7、本专利技术的有益效果是：本方案中，利用多个诊断单元进行兆赫兹的杂质或工作气体的辐射时空分辨测量，同时利用高分辨率的光栅光谱仪以较低的采集频率(几十至几百幅每秒)进行整个可见光范围内(390–760nm)线辐射或连续辐射的时空分辨测量；解决了目前国际磁约束聚变装置上的被动可见光谱诊断面临的测量方法单一、集成度不高的问题；所谓测量方法单一和集成度不高，既是单独利用与诊断单元类似的装置进行某种或某几种线辐射或连续辐射的测量，或者单独利用光谱仪以较低的采集频率进行可见光辐射的时空分辨测量；本方案中通过光栅光谱仪和各个诊断单元的组合与配合，能够全面地提供多种杂质或工作气体在可见光范围内的辐射时空分布，并能够同时以兆赫兹的高速采集频率进行工作气体dα、ciii和ov等杂质线辐射的时空分布测量。
8、在本方案中，通过矩阵光纤束对成像的传输，利用高分辨率的光栅光谱仪能够进行整个可见光范围内(390–760nm)线辐射或连续辐射的时空分辨测量，并同时利用各个诊断单元进行兆赫兹的杂质或工作气体的辐射时空分辨测量，该专利技术不仅应用于磁约束聚变领域，在大部分的气体放电领域，或说物质发射光谱领域，都可以应用。
9、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
10、进一步，上述诊断单元包括多个结构单元，结构单元的数量与矩阵光纤束的行数对应，结构单元包括依次连接的第一光纤头、发散透镜、滤光片、聚焦透镜、第二光纤头和光电二极管，第一光纤头连接矩阵光纤束。
11、采用上述进一步方案的有益效果是：利用“滤光片+光电二极管”的装置进行兆赫兹的杂质或工作气体的辐射时空分辨测量。
12、进一步，上述对于多个诊断单元，诊断单元中结构单元中滤光片的参数不同。
13、采用上述进一步方案的有益效果是：以实现对不同工作气体以及不同杂质线辐射的时空分布测量。
14、进一步，上述矩阵光纤束由第一数量列数、第二数量行数的光纤构成，且第一数量与诊断装置中光栅光谱仪和诊断单元的数量总数对应，第二数量与诊断单元中结构单元的数量对应。
15、进一步，上述诊断单元设置有至少三个。
16、进一步，上述三个诊断单元中滤光片的中心波长依次为640.5nm、465.02nm和656.1nm。
17、进一步，上述640.5nm滤光片的带宽为6nm，465.02nm和656.1nm滤光片的半高宽为1nm。
18、采用上述进一步方案的有益效果是：安装640.5nm的滤光片，进行韧致辐射的滤光，进而提供有效电荷数zeff的分布测量；安装中心波长465.03nm，半高宽1nm的滤光片，进行ciii(465.02nm)的时空分布测量；安装中心波长656.1nm，半高宽1nm的滤光片，进行dα(656.1nm)的时空分布测量。
19、进一步，上述矩阵光纤的列数为4，行数为40。
20、进一步，上述矩阵光纤中，其中一列的40根光纤连接光栅光谱仪，其他三列的40根光纤分别连接三个诊断单元。
21、第二方面，本申请提供了如第一方面中任一项的核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统在时空分布测量中的应用。
22、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下的有益效果：
23、在本申请中，利用多个诊断单元进行兆赫兹的杂质或工作气体的辐射时空分辨测量，同时利用高分辨率的光栅光谱仪以较低的采集频率(几十至几百幅每秒)进行整个可见光范围内(390–760nm)线辐射或连续辐射的时空分辨测量；解决了目前国际磁约束聚变装置上的被动可见光谱诊断面临的测量方法单一、集成度不高的问题；所谓测量方法单一和集成度不高，既是单独利用与诊断单元类似的装置进行某种或某几种线辐射或连续辐射的测量，或者单独利用光谱仪以较低的采集频率进行可见光辐射的时空分辨测量；本方案中通过光栅光谱仪和各个诊断单元的组合与配合，能够全面地提供多种杂质或工作气体在可见光范围内的辐射时空分布，并能够同时以兆赫兹的高速采集频率进行工作气体dα、ciii和ov等杂质线辐射的时空分布测量。
24、在本申请中，通过矩阵光纤束对成像的传输，利用高分辨率的光栅光谱仪能够进行整个可见光范围内(390–760nm)线辐射或连续辐射的时空分辨测量，并同时利用“滤光片+光电二极管”的结构单元进行兆赫兹的杂质或工作气体的辐射时空分辨测量，该专利技术不仅应用于磁约束聚变领域，在大部分的气体放电领域，或说物质发射光谱领域，都可以应用；同时，对于安装637.5–643.5nm的滤光片，可以进行韧致辐射的滤光，进而提供有效电荷数zeff的分布测量；安装中心波长465.03nm，半高宽1nm的滤光片，进行ciii(465.02nm)的时空分布测量；安装中心波长656.1nm，半高宽1nm的滤光片，进行dα(656.1nm)的时空分布测量。
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1.一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，包括成像镜头和诊断装置，所述成像镜头和所述诊断装置之间通过矩阵光纤束连接，并通过所述矩阵光纤束将聚变等离子体的成像传输至诊断装置；
2.根据权利要求1所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，所述诊断单元包括多个结构单元，所述结构单元的数量与矩阵光纤束的行数对应，结构单元包括依次连接的第一光纤头、发散透镜、滤光片、聚焦透镜、第二光纤头和光电二极管，所述第一光纤头连接所述矩阵光纤束。
3.根据权利要求2所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，对于多个所述诊断单元，诊断单元中所述结构单元中滤光片的参数不同。
4.根据权利要求1所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，所述矩阵光纤束由第一数量列数、第二数量行数的光纤构成，且第一数量与诊断装置中光栅光谱仪和诊断单元的数量总数对应，第二数量与诊断单元中结构单元的数量对应。
5.根据权利要求2所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊
6.根据权利要求5所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，三个所述诊断单元中滤光片的中心波长依次为640.5nm、465.02nm和656.1nm。
7.根据权利要求6所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，640.5nm滤光片的带宽为6nm，465.02nm和656.1nm滤光片的半高宽为1nm。
8.根据权利要求5所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，所述矩阵光纤的列数为4，行数为40。
9.根据权利要求8所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，所述矩阵光纤中，其中一列的40根光纤连接所述光栅光谱仪，其他三列的40根光纤分别连接三个所述诊断单元。
10.如权利要求1-9中任一项的核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统在时空分布测量中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，包括成像镜头和诊断装置，所述成像镜头和所述诊断装置之间通过矩阵光纤束连接，并通过所述矩阵光纤束将聚变等离子体的成像传输至诊断装置；
2.根据权利要求1所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，所述诊断单元包括多个结构单元，所述结构单元的数量与矩阵光纤束的行数对应，结构单元包括依次连接的第一光纤头、发散透镜、滤光片、聚焦透镜、第二光纤头和光电二极管，所述第一光纤头连接所述矩阵光纤束。
3.根据权利要求2所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，对于多个所述诊断单元，诊断单元中所述结构单元中滤光片的参数不同。
4.根据权利要求1所述的一种应用于核聚变装置的高集成度被动可见光谱诊断系统，其特征在于，所述矩阵光纤束由第一数量列数、第二数量行数的光纤构成，且第一数量与诊断装置中光栅光谱仪和诊断单元的数量总数对应，第二数量与诊断单元中结构单元的数量对应。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮，余德良，陈文锦，魏彦玲，何小雪，王诗琴，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：
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