一種J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種J?TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，包括X射線光路模塊，X射線探測模塊，脈沖整形放大模塊以及MCA數(shù)據(jù)處理模塊；托卡馬克裝置運行破裂時，通過注入雜質(zhì)氣體抑制高能高速逃逸電子，雜質(zhì)粒子會發(fā)生輻射，通過測量雜質(zhì)輻射強度來標(biāo)定雜質(zhì)濃度；由于輻射能量脈沖信號微弱，通過高靈敏度的探測器來探測脈沖信號并通過高增益的脈沖整形放大模塊對其進行整形放大；輸出幅值放大了的電壓脈沖信號；MCA數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)采集到的電壓脈沖信號進行能譜分析；由于不同雜質(zhì)的輻射脈沖峰值不同，根據(jù)能譜來確定各種雜質(zhì)的濃度。

A J TEXT Tokamak impurity particle concentration measurement system

The invention discloses a J TEXT Tokamak impurity particle concentration measurement system, including the X ray optical module, X ray detection module, pulse shaping amplifier module, MCA data processing module; rupture of Tokamak operation, through the injection of gas impurity suppression of high energy and high speed runaway electrons, the impurity particles will occur through the measurement of impurity radiation. The radiation intensity to calibrate the impurity concentration; due to the radiation energy pulse signal, the high sensitivity of the detector to detect the pulse signal and the pulse shaping amplifier module to carrayon shaping amplifier with high gain; voltage pulse signal output amplitude amplification; MCA data processing module according to the voltage collected pulse signal spectrum analysis; due to different impurity peak radiation pulse is different, according to the energy spectrum to determine the concentration of various impurities.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于托卡馬克等離子體運行雜質(zhì)輻射
，更具體地，涉及一種J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
托卡馬克高能粒子輻射可以反應(yīng)高溫等離子體內(nèi)部信息，對快電子行為的研究主要是通過快電子引發(fā)的各種輻射來進行的，包括快電子的相對論效應(yīng)引起的回旋輻射頻率的下移，快電子與等離子體相互作用產(chǎn)生的韌致輻射和復(fù)合輻射；根線輻射機制研究可以得到重雜質(zhì)的密度和聚芯狀況。現(xiàn)有的托卡馬克裝置的雜質(zhì)粒子濃度測量，是通過將雜質(zhì)粒子輻射X射線光信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，進行采集處理；不同的輻射能量對應(yīng)不同的電壓信號，使得粒子輻射能量與電壓一一線性對應(yīng)，不同的雜質(zhì)粒子輻射強度不同，輻射能量峰值不同，測量電壓也不同；通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理來量化雜質(zhì)粒子濃度；但現(xiàn)有的雜質(zhì)粒子濃度測量所采用的裝置，譬如PDXtokamak(美國)、HT-7U(中國)、HL-2A(中國)，均采用多道軟X射線對等離子體進行測量研究，占用診斷接口多，耗費成本高。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本專利技術(shù)提供了一種J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，其目的在于克服J-TEXT托卡馬克裝置用于診斷的外接口數(shù)量以及空間尺寸的限制。為實現(xiàn)上述目的，按照本專利技術(shù)的一個方面，提供了一種J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，包括依次連接的射線光路模塊，射線探測模塊，脈沖整形放大模塊，以及MCA數(shù)據(jù)處理模塊；其中，射線光路模塊為機械傳輸通道，用于傳輸射線；與J-TEXT托卡馬克裝置只有一個接口，僅占用J-TEXT托卡馬克裝置的一個診斷接口；射線探測模塊用于探測雜質(zhì)粒子輻射X射線，并將光信號轉(zhuǎn)換成電壓信號；脈沖信號整形放大模塊用于對射線探測模塊輸出的、脈寬在微秒級別的微弱脈沖信號進行放大；MCA數(shù)據(jù)處理模塊用于采用基于相位補償?shù)拿}沖信號峰值檢測方法，根據(jù)脈沖信號整形放大模塊的輸出信號進行能譜分析，根據(jù)雜質(zhì)與輻射脈沖峰值的對應(yīng)關(guān)系確定雜質(zhì)粒子濃度。優(yōu)選地，上述射線光路模塊包括軟X射線光路和硬X射線光路；軟X射線光路處于真空下；硬X射線光路具有至少9道均勻排列的探測器陣列。優(yōu)選的，上述J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，其射線光路模塊的機械結(jié)構(gòu)包括：診斷接口法蘭、固定在法蘭上的軟X射線通道連接管、第一軟X射線絕緣連接法蘭、第二軟X射線絕緣連接法蘭、軟X射線探測器安裝接口管道、硬X射線通道支架、硬X射線光路通道、硬X射線探測器支架；由診斷接口法蘭、固定在法蘭上的軟X射線通道連接管、第一軟X射線絕緣連接法蘭、第二軟X射線絕緣連接法蘭、軟X射線探測器安裝接口管道、構(gòu)成軟X射線通道；第一軟X射線絕緣連接法蘭與第二軟X射線絕緣連接法蘭依次套接在軟X射線通道連接管上，第一軟X射線絕緣連接法蘭與第二軟X射線絕緣連接法蘭之間設(shè)置有絕緣墊圈；軟X射線探測器安裝接口管道固定在第二軟X射線絕緣連接法蘭的頂端，用于支安裝外部軟X射線探測器；由硬X射線通道支架、硬X射線光路通道和硬X射線探測器支架構(gòu)成硬X射線通道；硬X射線通道支架為中空結(jié)構(gòu)，固定在診斷接口法蘭上，其中空部位與診斷接口法蘭的中空部對接；中空結(jié)構(gòu)的硬X射線光路通道固定于硬X射線通道支架頂端，中空結(jié)構(gòu)的硬X射線光路通道的中空部的體積大于用于硬X射線通道支架的中空部，用于拓展光通路；硬X射線探測器支架設(shè)于硬X射線光路通道的頂端。優(yōu)選的，上述J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，其射線探測模塊包括并列的軟X射線探測單元和硬X射線探測單元；軟X射線探測單元的能量測量范圍為0.5KeV～10KeV；硬X射線探測單元的能量測量范圍為20KeV～200KeV。總體而言，通過本專利技術(shù)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：(1)本專利技術(shù)提供的J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，拓展了托卡馬克裝置用于診斷的外接口，克服了J-TEXT托卡馬克裝置用于診斷的外接口數(shù)量以及空間尺寸的限制，可有效利用托卡馬克有限的診斷接口空間達到同時測量軟X射線與硬X射線能譜目的；(2)本專利技術(shù)提供的J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，其射線光路模塊的機械結(jié)構(gòu)中，通過固定在法蘭上的軟X射線通道連接管、第一軟X射線絕緣連接法蘭、第二軟X射線絕緣連接法蘭，以及兩個絕緣連接法蘭之間的絕緣墊，起到將外部探測器與托卡馬克裝置完全絕緣的效果，以消除裝置器壁內(nèi)渦流對測試的干擾，提供測量準(zhǔn)確度；(3)本專利技術(shù)提供的J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，具有靈敏度高、實時性高的特點；測試結(jié)果表明，系統(tǒng)可達到500,000CPS的高計數(shù)率，在5.9KeV峰處分辨率可達136eV半峰寬(FWHM)，高峰強背噪比達到(P/B)7000:1。附圖說明圖1是實施例提供的雜質(zhì)粒子濃度測量與J-TEXT托卡馬克裝置的對接示意圖；圖2是實施例提供的J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量中的射線光路模塊的整體結(jié)構(gòu)圖；圖3是實施例提供的J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量中的射線光路模塊的結(jié)構(gòu)分解示意圖。在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-診斷接口法蘭、2-軟X射線通道連接管、3-第一軟X射線絕緣連接法、4-第二軟X射線絕緣連接法蘭、5-軟X射線探測器安裝接口管道、6-硬X射線通道支架、7-硬X射線光路通道、8-硬X射線探測器支架、22-托卡馬克聚變發(fā)生裝置、11-射線光路模塊、13-軟X射線通道、23-硬X射線通道。具體實施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本專利技術(shù)進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。此外，下面所描述的本專利技術(shù)各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。實施例提供的J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，包括依次連接的射線光路模塊，射線探測模塊，脈沖整形放大模塊，以及MCA數(shù)據(jù)處理模塊；如圖1為實施例提供的這種J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量與J-TEXT托卡馬克裝置的對接作示意圖；其中，22為托卡馬克聚變發(fā)生裝置，圓截面為限制器位形下的等離子體邊界；11為射線光路模塊，將探測器安裝在該模塊上，通過外電源供電模塊給探測器供電，探測器的輸出信號發(fā)送到脈沖整形放大模塊經(jīng)整形放大的信號發(fā)送到MCA數(shù)據(jù)處理模塊進行能譜分析。圖2是實施例提供的J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量中的射線光路模塊的整體結(jié)構(gòu)圖；其中，13為軟X射線光路傳輸通道，23為硬X射線光路傳輸通道，射線光路模塊整體安裝在托卡馬克裝置診斷接口上；射線光路模塊的結(jié)構(gòu)分解示意圖如圖3所示，由診斷接口法蘭1、固定在法蘭上的軟X射線通道連接管2、第一軟X射線絕緣連接法蘭3、第二軟X射線絕緣連接法蘭4、軟X射線探測器安裝接口管道5構(gòu)成軟X射線通道；第一軟X射線絕緣連接法蘭3與第二軟X射線絕緣連接法蘭4依次套接在軟X射線通道連接管2上，第一軟X射線絕緣連接法蘭3與第二軟X射線絕緣連接法蘭4之間設(shè)置有絕緣墊圈；軟X射線探測器安裝接口管道5固定在第二軟X射線絕緣連接法蘭4的頂端，用于支安裝外部軟X射線探測器；由硬X射線通道支架6、硬X射線光路通道7和硬X射線探測器支架8構(gòu)成硬X射線本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種J?TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的射線光路模塊，射線探測模塊，脈沖整形放大模塊，以及MCA數(shù)據(jù)處理模塊；所述射線光路模塊為機械通道，用于傳輸射線；所述射線探測模塊用于探測雜質(zhì)粒子輻射X射線，并將光信號轉(zhuǎn)換成電壓信號；所述脈沖信號整形放大模塊用于對射線探測模塊輸出的、脈寬在微秒級別的微弱脈沖信號進行放大；所述MCA數(shù)據(jù)處理模塊用于采用基于相位補償?shù)拿}沖信號峰值檢測方法，根據(jù)脈沖信號整形放大模塊的輸出信號進行能譜分析，根據(jù)雜質(zhì)與輻射脈沖峰值的對應(yīng)關(guān)系確定雜質(zhì)粒子濃度。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的射線光路模塊，射線探測模塊，脈沖整形放大模塊，以及MCA數(shù)據(jù)處理模塊；所述射線光路模塊為機械通道，用于傳輸射線；所述射線探測模塊用于探測雜質(zhì)粒子輻射X射線，并將光信號轉(zhuǎn)換成電壓信號；所述脈沖信號整形放大模塊用于對射線探測模塊輸出的、脈寬在微秒級別的微弱脈沖信號進行放大；所述MCA數(shù)據(jù)處理模塊用于采用基于相位補償?shù)拿}沖信號峰值檢測方法，根據(jù)脈沖信號整形放大模塊的輸出信號進行能譜分析，根據(jù)雜質(zhì)與輻射脈沖峰值的對應(yīng)關(guān)系確定雜質(zhì)粒子濃度。2.如權(quán)利要求1所述的J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述射線光路模塊包括軟X射線光路和硬X射線光路；所述軟X射線光路處于真空環(huán)境；硬X射線光路具有至少9道均勻排列的探測器陣列。3.如權(quán)利要求1或2所述的J-TEXT托卡馬克裝置雜質(zhì)粒子濃度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述射線光路模塊包括：診斷接口法蘭(1)、固定在法蘭上的軟X射線通道連接管(2)、第一軟X射線絕緣連接法蘭(3)、第二軟X射線絕緣連接法蘭(4)、軟X射線探測器安裝接口管道(5)、硬X射線通道支架(6)、硬X射線光路通道(7)、硬X射線探測器支架(8)；由所述診斷接口法蘭(1)、固定在法蘭上的軟X射線通道...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳忠勇，高海龍，徐濤，
申請(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42