EAST托卡馬克上的先進集成微波反射計診斷系統.pdf

1、微波診斷系統作為一種無擾的測量技術，在等離子體診斷中具有重要的意義。微波反射計作為常用的一種微波診斷系統，可以高時空分辨地測量聚變等離子體的多個參數，越來越多地應用在了現代主流的各個磁約束聚變裝置上。本文的主要工作就是圍繞在中科院等離子體物理研究所的EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)托卡馬克上的先進綜合微波反射計系統的測量原理、模擬設計、搭建測試、數據處理以及托卡馬克物

2、理實驗測量結果等內容展開。
　　EAST托卡馬克上的先進綜合微波反射計系統主要由8道多普勒背向散射儀(Doppler Backscattering System，DBS)和2道的電子密度剖面反射計這兩個子系統有機結合而成。兩套系統共用一套準光學前端，能夠互為補充地為EAST的等離子體放電實驗中提供如電子密度分布剖面、等離子體極向旋轉速度分布剖面、徑向電場的徑向分布、湍流強度徑向分布以及湍流波數譜等多個物理參量的高速高分辨率的測量，

3、可以進行如輸運與約束機理以及高約束模和低約束模之間的轉換（L-H轉換）機理等物理問題的研究和湍流模式鑒別。
　　在數據處理方法上，本論文從理論、實驗和數值模擬等方面進行了詳細的討論。對于剖面反射計系統，文中討論了密度反演的方法，以及密度漲落、相對論效應、誤差場、多普勒效應、極化角耦合等的影Ⅱ向以及與密度零點相關的注意事項。對于多普勒反射計系統，文中介紹了幾種求頻移的和模分析方法，討論了模分析中采樣時鐘等問題。并從模擬上給出了SOL

4、區(qū)對測量光路的影響。
　　在本論文的主體部分，詳細地介紹了EAST上的先進集成反射計系統的設計、搭建、校準和測試的過程。該系統包括共用的準光學收發(fā)前端、雙波段(Q-band，33-50GHz和V-band，50-75GHz)的雙極化(O-mode和X-mode)連續(xù)波頻率調制FMCW超快掃頻單發(fā)單收零差式剖面反射計以及可以同時測量8個頻率位置（55，57.5，60，62.5，67.5，70，72.5和75GHz）的單發(fā)單收外差式多

5、普勒背向散射儀系統(8道DBS)。此外，還詳細介紹了配套的子系統:數據采集存儲系統、保護系統、溫控系統、反射鏡驅動和監(jiān)測系統、供電系統等子系統。并給出了各子系統的設計、校準和測試的過程，特別是準光學測試、VCO的線性化和動態(tài)校準、8道DBS的調試和通過旋轉光柵輪進行的頻移校準測試。并介紹了在為搭建和測試本套集成反射計而開發(fā)的新穎的測試和校準的平臺。
　　本論文最后給出了利用該套反射計在EAST放電實驗中實際測量的基本結果，包括在利