一种毫米波相干散射湍流准连续波数谱实时监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种毫米波相干散射湍流准连续波数谱实时监测系统，属于磁约束聚变等离子体诊断技术领域，包括依次设置的目标等离子体区域、第一凹面镜和第二凹面镜的组合、真空窗口、第一凸透镜、第二凸透镜、透镜支架及移动系统、迷你透镜和毫米波接收机组合阵列。本发明专利技术通过优化光学镜子的组合和排布，扩大散射信号对应波数范围的接收立体角，并在超导托卡马克中利用固定功率的微波源标记每个毫米接收机对其的功率响应，明确它们之间的功率响应系数，实现湍流波数谱的实时监测。进一步提出增加毫米波接收机沿垂直于信号接收光路光轴方向的数量或安装密度方法，提升湍流波数监测范围或促使湍流波数谱波数由疏变密从而实现准连续湍流波数谱的监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁约束聚变等离子体诊断，具体涉及一种毫米波相干散射湍流准连续波数谱实时监测系统。

技术介绍

1、托卡马克聚变电站需要长脉冲运行以降低发电成本，故目前在建和规划中的托卡马克聚变装置均采用全超导方案。目前全超导托卡马克聚变装置中观察到湍流导致的输运往往远大于新经典水平，造成大量能量损失，亟待研究湍流输运机制。需要测量、理解和控制反常输运才能够提高辅助加热效率，达到聚变点火阈值。这不仅能够为控制可控聚变堆提供可观的商业价值，更能够拓展高温物理的理解，具有学术研究价值。湍流作为等离子体中反常输运的主要机制，存在着多种波数的模式，其中包括低波数的离子温度梯度模、微撕裂模、动理学气球模，中等波数的捕获电子模和小尺度的电子温度梯度模，以及高波数的电子温度梯度模。在等离子体物理的数值模拟中,湍流的波数谱是连续的，并非离散。但是模拟结果亟待实验测量的验证。不同波数的湍流的同时测量可以直观理解输运的主导类型、贡献比重以及相互作用。同时在不同等离子体控制的条件下，连续波数谱的演化过程对于理解湍流物理和反馈调节抑制反常输运是决定性的物理测量证据同时具有高学术研究价值本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种毫米波相干散射湍流准连续波数谱实时监测系统，其特征在于，包括依次设置的目标等离子体区域、第一凹面镜和第二凹面镜的组合、真空窗口、第一凸透镜、第二凸透镜、透镜支架及移动系统、迷你透镜和毫米波接收机组合阵列；第一凹面镜和第二凹面镜的组合位于超导托卡马克窗口管脖子靠近等离子体侧，将全超导托卡马克装置中输出的散射信号进行光学汇聚，实现散射信号的焦平面与探测器平面重合，从而实现光学放大散射信号，以及扩大散射信号对应波数范围的接收立体角（即立体角越大，波数范围越大）；真空窗口位于超导托卡马克窗口管脖子最外侧，并使超导托卡马克装置与大气隔绝并确保毫米波高透过率；第一凸透镜的凸面朝向真空窗口，第...

【技术特征摘要】

1.一种毫米波相干散射湍流准连续波数谱实时监测系统，其特征在于，包括依次设置的目标等离子体区域、第一凹面镜和第二凹面镜的组合、真空窗口、第一凸透镜、第二凸透镜、透镜支架及移动系统、迷你透镜和毫米波接收机组合阵列；第一凹面镜和第二凹面镜的组合位于超导托卡马克窗口管脖子靠近等离子体侧，将全超导托卡马克装置中输出的散射信号进行光学汇聚，实现散射信号的焦平面与探测器平面重合，从而实现光学放大散射信号，以及扩大散射信号对应波数范围的接收立体角（即立体角越大，波数范围越大）；真空窗口位于超导托卡马克窗口管脖子最外侧，并使超导托卡马克装置与大气隔绝并确保毫米波高透过率；第一凸透镜的凸面朝向真空窗口，第一凸透镜的平面侧与真空窗口的平面相互平行，俩平面的中心均经过散射信号光轴，以确保较大范围接收立体角的散射信号通过第一凸透镜；散射信号经过第一凸透镜之后，在焦点处汇聚并随着距离的增大开始发散；第二凸透镜安装于一个可以沿散射信号光轴方向移动的透镜支架及移动系统上；第二凸透镜使经过第一凸透镜焦点后的发散光变成平行光，便于被后续的迷你透镜和毫米波接收机组合阵列接收；迷你透镜和毫米波接收机组合阵列包括迷你透镜阵列和毫米波接收机阵列；迷你透镜阵列中的单个凸透镜汇聚其直径高度内经过的第二凸透镜后的平行光；最后平行光被汇聚在焦点处的毫米波接收机阵列接收。

2.根据权利要求1所述的一种毫米波相干散射湍流准连续波数谱实时监测系统，其特征在于，毫米波接收机阵列中从上到下的各个接收机依次接收对应的从高到低的湍流波数。

3.根据权利要求1所述的一种毫米波相干散射湍流准连续波数谱实时监测系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏军，韩效锋，司哲元，陈冉，颜宁，罗辰，钱静，王亮，徐国盛，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：