單絲Z-Pinch等離子體

1、Z-Pinch等離子體Thomson散射診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)王 凱 指導(dǎo)老師：教 授研究員 2007年8月 成都中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室2022/9/51 Thomson散射技術(shù)是一種小擾動(dòng)、主動(dòng)式等離子體診斷手段。已廣泛應(yīng)用于各類等離子體診斷實(shí)驗(yàn)中，如電離層、電子束、ICF、Tokamak實(shí)驗(yàn)中，其結(jié)果不僅擁有非常好的時(shí)、空分辨率，且具有很高的準(zhǔn)確性和可靠性。 目前，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)展了一些利用Thomson散射診斷Z-Pinch等離子體的實(shí)驗(yàn)，特別是美國(guó)Sandia實(shí)驗(yàn)室；國(guó)內(nèi)， Thomson散射技術(shù)已應(yīng)用于ICF、Tokamak等診斷實(shí)驗(yàn)中，然而針對(duì)Z-Pinch等離子體的實(shí)驗(yàn)研究幾乎還是空白。

2、 背景介紹中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室2022/9/52中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室單絲Z-Pinch基本物理過(guò)程初始?xì)W姆加熱等離子體膨脹電磁壓縮、碰撞滯質(zhì)及輻射坍縮飛散2022/9/53中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研究的目標(biāo)針對(duì)陽(yáng)加速器，建立一套診斷單絲Z-Pinch等離子體的Thomson散射系統(tǒng)；將系統(tǒng)用于診斷實(shí)驗(yàn)，為較驗(yàn)數(shù)值模擬程序提供更加準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；掌握關(guān)鍵技術(shù)，為將來(lái)診斷Z-Pinch慣性約束 DT靶丸作技術(shù)儲(chǔ)備；探索一種測(cè)量磁場(chǎng)的方法。2022/9/54中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)安排 之總體設(shè)計(jì)： 依據(jù)理論計(jì)算及陽(yáng)加速器的實(shí)際位形，驗(yàn)證診斷系統(tǒng)各儀器，選擇最佳的參數(shù)

3、，集成安裝診斷系統(tǒng)；并利用瑞利散射過(guò)程完成系統(tǒng)的標(biāo)定工作，熟練系統(tǒng)的調(diào)節(jié)技術(shù)，確保實(shí)驗(yàn)時(shí)系統(tǒng)具有良好性能。2022/9/55中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)安排 之 基本考慮理論分析結(jié)果取最佳散射波矢與探針光偏振方向的夾角通過(guò)測(cè)量離子聲波共振峰得到等離子體參數(shù)散射光也是極化光,偏振方向與入射激光相關(guān)硬件分析結(jié)果陽(yáng)加速器實(shí)驗(yàn)位形限制實(shí)驗(yàn)布局激光參數(shù)影響實(shí)驗(yàn)布局激光器單脈沖輸出能量小,慘淡經(jīng)營(yíng)2022/9/56中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室整體光路設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)布局2022/9/57中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室診斷系統(tǒng)及其調(diào)試 之XZYO激光出口激光束負(fù)載ZYXO 探針光光路示意圖（左）與探針光偏振

4、方向的變化（右）說(shuō)明：左圖中，均是全反鏡（有效口徑45mm），負(fù)載軸向平行于Y軸；右圖中，雙向箭頭表示偏振方向。探針光及其調(diào)節(jié)方法塑料泡沫模擬靶高亮度連續(xù)激光器調(diào)節(jié)順序精密調(diào)節(jié)工具2022/9/58中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室診斷系統(tǒng)及其調(diào)試 之靶室光路的調(diào)節(jié)方法同軸性調(diào)節(jié)打點(diǎn)位置調(diào)節(jié)考察焦斑質(zhì)量精密調(diào)節(jié)工具靶室光學(xué)平臺(tái)光學(xué)平臺(tái)注：支架具有三維粗調(diào)功能，精確到毫米量級(jí)，其上平面及里面上有許多M6螺孔。全反鏡擴(kuò)束鏡非球面透鏡窗口玻璃 靶室光路構(gòu)成示意圖（右側(cè)為打點(diǎn)透鏡組各鏡片的相對(duì)位置圖）其中，擴(kuò)束鏡的擴(kuò)大倍數(shù)為2.5；最重要的非球面透鏡焦距500mm，有效口徑45mm，最佳聚焦焦斑直徑20 ；

5、窗口玻璃厚度10mm，口徑80mm。2022/9/59中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室靶室光路與收光系統(tǒng)全反鏡聚焦透鏡透射式探頭消光器件光吞噬器件光柵光譜儀條紋相機(jī)診斷系統(tǒng)及其調(diào)試 之2022/9/510中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室診斷系統(tǒng)及其調(diào)試 之收光系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法焦斑在“探頭”光軸上等大成像“探頭” 的調(diào)節(jié)光柵光譜儀與條紋相機(jī)及CCD耦合“探頭”與光柵光譜儀的耦合本底輻射散射光負(fù)載探頭透鏡帶小孔的擋板2022/9/511中國(guó)科大 激光等離子體實(shí)驗(yàn)室診斷實(shí)驗(yàn)工作安排 之驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 閃光實(shí)驗(yàn)利用瑞利散射過(guò)程，針對(duì)探針光和收光系統(tǒng)進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，熟悉各元件實(shí)際調(diào)節(jié)方法，考察收光系統(tǒng)的工 作情況，希望得到散射光譜，并進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理。目的：考察系統(tǒng)的可重復(fù)性和穩(wěn)定性 考察不同負(fù)載材料的