论文部分内容阅读
在燃烧等离子体中,聚变产物α粒子将首先加热电子,然后通过碰撞加热离子,因而电子热输运是决定聚变堆性能的一个关键因素。而目前对电子热输运的理解相对薄弱,因此有必要进一步研究电子热输运的物理机制。研究电子热输运就需要得到电子温度、密度以及磁场等物理量的分布、涨落量的幅度以及它们之间的相位关系。本硕士论文的主要目标就是利用相关电子回旋辐射（Correlation Electron Cyclotron Emission,CECE）诊断实现 EAST 等离子体小幅度电子温度涨落的测量,并为将来开展多扰动场（温度场、密度场、磁场）的同时测量打下基础。论文的第一部分工作是设计CECE的准光学天线系统,同时兼顾电子密度涨落测量诊断系统的需求。根据高斯光学设计准则确定了所需要的镜子参数,得到了 CECE诊断对应测量位置的束半径为15.5 mm-18.5 mm,这对应CECE诊断可测量的极向波数范围为kθ<2.02cm-1。利用ZEMAX研究了光学元件尺寸对光通量及光学特性的影响,最终确定椭球面镜尺寸为100 mm,这个尺寸是108 GHz的光束通过椭球面镜时的束半径的3倍,是75 GHz的光束通过椭球面镜时的束半径的2.3倍。此时,]08 GHz频率的光束的光通量是99.5%,75 GHz频率的光束的光通量是95.5%,108 GHz频率的光束在等离子体区域的真实束腰要比理论计算的束腰大了约1.3%,75 GHz频率的光束在等离子体区域的真实束腰要比理论计算的束腰大了约5%。新设计的准光学天线系统已于2017年4月份安装到EAST上,将在2017年EAST物理实验中投入使用。论文的第二部分工作是搭建了一套毫米波外差系统来测量等离子体电子回旋辐射信号,并在实验室对这套系统进行了线性度测试和频率响应等测试,得到了较好的结果。利用常规电子回旋辐射诊断（ECE）的准光学系统对新搭建的外差系统进行了等离子体测试,成功地得到了 EAST等离子体的电子温度涨落。利用新设计的高空间分辨准光学系统的等离子体测试正在进行中。