微波反射計(jì)在磁約束等離子體中的應(yīng)用.pdf

1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文論文題目：微波反射計(jì)在磁約束等離子體中的應(yīng)用作者姓名：張重陽(yáng)學(xué)科專業(yè)：等離子體物理導(dǎo)師姓名：劉萬(wàn)東教授李弘副教授完成時(shí)間：二。一二年五月摘要本論文圍繞著微波反射計(jì)的研究工作展開(kāi)，微波反射計(jì)是一項(xiàng)等離子體診斷，它能夠提供磁約束裝置內(nèi)等離子體密度剖面分布以及等離子體密度漲落，得益于其較高的時(shí)間空間分辨能力以及較少的窗口資源占用，它已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各種類型的磁約束裝置上。本文的主要工作包括：微波反射計(jì)方案設(shè)計(jì)，微波

2、反射計(jì)的平臺(tái)實(shí)驗(yàn)研究，微波反射計(jì)數(shù)據(jù)處理方法研究，最后介紹了微波反射計(jì)在托卡馬克上的實(shí)驗(yàn)測(cè)量工作。通過(guò)這些研究工作，本論文給出了微波反射計(jì)系統(tǒng)的一些關(guān)鍵參數(shù)，包括測(cè)量目標(biāo)，時(shí)間空間分辨，測(cè)量誤差，測(cè)量范圍等。本論文首先分析比較了三種微波反射計(jì)設(shè)計(jì)方案，包括幅度調(diào)制反射計(jì)，頻率調(diào)制連續(xù)波反射計(jì)，脈沖雷達(dá)反射計(jì)。在EAST上我們采用頻率調(diào)制作為微波反射計(jì)的設(shè)計(jì)方案，由于采用了HTO固態(tài)源作為該反射計(jì)的微波源，該微波反射計(jì)的全波段掃描周期大大

3、縮短(10微秒)，在一個(gè)掃描周期內(nèi)等離子體被’凍結(jié)’。為增加反射計(jì)的密度覆蓋范圍，該微波反射計(jì)采用了雙極化測(cè)量，它的發(fā)射天線極化方向與托卡馬克中磁場(chǎng)方向成四十五度夾角，可以同時(shí)發(fā)射尋常波極化與非尋常波極化的微波信號(hào)，在接收端采用一對(duì)接收天線分別接收兩種極化信號(hào)。該反射計(jì)的微波發(fā)射頻率覆蓋33G日z一72GHz之間，與之對(duì)應(yīng)的電子密度測(cè)量范圍包括0^一601019m一，這使得該反射計(jì)能夠覆蓋EAST托卡馬克整個(gè)低場(chǎng)側(cè)等離子體。本論文通過(guò)平

4、臺(tái)實(shí)驗(yàn)對(duì)影響微波反射計(jì)測(cè)量的幾個(gè)因素做了實(shí)驗(yàn)分析，其中包括：微波源的頻率輸出特性微波源的掃頻速率。反射板與天線之間的距離與夾角，過(guò)模波導(dǎo)的色散效應(yīng)。我們?cè)谄脚_(tái)實(shí)驗(yàn)中改變這些參數(shù)，進(jìn)而觀察這些參數(shù)對(duì)于微波反射信號(hào)幅度與頻率的影響，最終通過(guò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定微波反射計(jì)的時(shí)間分辨與空間分辨，以及波導(dǎo)的色散效應(yīng)，發(fā)射天線的有效角度。接下來(lái)我們根據(jù)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果對(duì)微波反射計(jì)的硬件進(jìn)行調(diào)整，對(duì)微波源做校準(zhǔn)使得其輸出頻率隨時(shí)間線性掃描，通過(guò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)的