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托卡马克等离子体杂质密度的光谱法测量研究

核技术 2016年第2期39卷 65-71页

作者：沈永才符佳吕波吴斌石跃江李颖颖王福地崔正英安庆师范学院物理与电气工程学院安庆246011 中国科学院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学院合肥大科学中心合肥230031 中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026 首尔大学核工程系核工业西南物理研究院成都610041

本文介绍了基于托卡马克等离子体被动光谱诊断获得杂质密度的方法。通过被动光谱诊断测量获得杂质线辐射的空间多道弦积分强度分布,利用强度标定系数转换为绝对光亮度分布;通过测量弦与等离子体位形,将弦积分的强度分布反演变换为径向... 详细信息

本文介绍了基于托卡马克等离子体被动光谱诊断获得杂质密度的方法。通过被动光谱诊断测量获得杂质线辐射的空间多道弦积分强度分布,利用强度标定系数转换为绝对光亮度分布;通过测量弦与等离子体位形,将弦积分的强度分布反演变换为径向体发射率。根据线辐射强度激发截面求出对应电离态的离子密度,最后采用杂质输运程序模拟计算得出总密度分布。以东方超环(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)托卡马克装置上软X射线-极紫外光谱(Soft X-ray and Extreme Ultraviolet Spectrometers,XEUV)诊断测量到的Mo XXIX-Mo XXXII为例,描叙了获得Mo杂质密度分布的过程,获得的总误差小于10%。

关键词：托卡马克被动光谱诊断体发射率杂质输运杂质密度

基于中能段电子束离子阱的杂质光谱研究平台的概念设计

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核技术 2021年第3期44卷 14-20页

作者：宾斌张洪明杨洋郝强旺戴超王福地符佳李颖颖李军肖君吕波中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 南华大学电气工程学院衡阳421001 复旦大学现代物理研究所上海200433

提出了一种基于传导冷却的紧凑型中能段电子束离子阱杂质光谱研究平台的系统设计方案,用于未来聚变堆上金属杂质原子光谱研究。系统设计主要包括磁场计算、内电极设计、光谱仪设计及其他辅助系统设计。通过使用COMSOL仿真软件对磁场和... 详细信息

提出了一种基于传导冷却的紧凑型中能段电子束离子阱杂质光谱研究平台的系统设计方案,用于未来聚变堆上金属杂质原子光谱研究。系统设计主要包括磁场计算、内电极设计、光谱仪设计及其他辅助系统设计。通过使用COMSOL仿真软件对磁场和电子束进行了辅助设计,仿真结果显示,合适的设计参数可以使电子束离子阱(Electron Beam Ion Trap,EBIT)漂移管中心得到1.0 T的均匀磁场强度,电子束可以在漂移管中被约束并通过漂移管到达收集极,此设计可为进一步工程设计提供设计参数参考。

关键词：电子束离子阱高电荷态离子低温超导

A New Method for Measurements of the Poloidal Rotation Velocities and Wavelength Calibration of X-ray Imaging Crystal Spectrometer in Magnetic Fusion Devices

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Plasma Science and Technology 2015年第4期17卷 265-267页

作者：石跃江吕波王福地 M.BITTER K.W.HILL 叶民友 University of Science and Technology of China Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences Princeton Plasma Physics Laboratory PrincetonNew Jersey 08543USA

A new simple method is presented for the wavelength calibration and measurement of poloidal rotation velocities with X-ray imaging crystal spectrometer（XICS）in magnetic fusion *** this method,the toroidal rotation of plasma is applied for high precise alignment and wavelength calibration of the poloidal *** measurement threshold of poloidal rotation velocity can be lowered to 1-3 km/s with this method.

关键词： X-ray imaging crystal spectrometer wavelength calibration poloidal rotation velocity

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基于FPGA的极紫外光谱图像处理系统

核技术 2024年第3期47卷 55-64页

作者：孙波刘冲张洪明吕波尹相辉林子超沈永才计华健符佳王福地胡奎范玉毛立宇曾超南华大学电气工程学院衡阳421001 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院合肥230031 合肥师范学院物理与材料工程学院合肥230601 安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥230601

东方超环(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)全超导托卡马克装置上极紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光谱诊断系统采用电荷耦合器件(Charge Coupling Device,CCD)探测器集光谱图像数据,硬X射线对CCD产生的干扰造成光谱数据中存在大量的单像素噪声,这为准确分析聚变等离子体杂质辐射带来极大的困难。针对这一问题,设计了一套基于可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的EUV光谱图像处理系统,来快速去除硬X射线产生的噪声干扰。该系统基于限幅滤波算法,并引入标准差和离均差替代固定限幅阈值和样本偏差;通过融合限幅滤波算法和数据判别法,外加设置算法工作区间来分阶段对光谱图像数据进行相应处理。同时设计了仿真测试模块,使用EUV光谱图像转化的视频数据模仿采集流程进行系统的功能测试。最后,为了检验该系统对有效光谱数据的保护能力,将图像数据转换成更加直观的谱线图进行对比分析。实验测试结果表明:该系统能够有效去除光谱图像中的噪声点,并较好地保持了光谱数据的完整性,从而提升了光谱数据的可观测性。

关键词：极紫外光图像处理可编程门阵列图像降噪

EAST托卡马克激光吹气杂质注入系统控制系统设计及测试

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核技术 2023年第12期46卷 55-64页

作者：范玉赵宇红张洪明吕波林子超沈永才尹相辉王福地符佳计华健曾超毛立宇孙波南华大学电气工程学院衡阳421001 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院合肥230031 合肥师范学院物理与材料工程学院合肥230601

开展托卡马克等离子体中杂质输运与杂质控制研究对于提升等离子体约束性能与保障装置安全有重要意义。为了在EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)托卡马克装置上开展杂质输运研究,需要发展一套用于注入示踪杂质粒子的... 详细信息

开展托卡马克等离子体中杂质输运与杂质控制研究对于提升等离子体约束性能与保障装置安全有重要意义。为了在EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)托卡马克装置上开展杂质输运研究,需要发展一套用于注入示踪杂质粒子的激光吹气(Laser Blow-off,LBO)微量杂质注入系统。本文描述了一种用于EAST托卡马克装置上LBO系统的控制系统设计过程与测试结果。该系统采用了全新的自动控制流程,使得系统可以重复、定量地向EAST等离子体注入不同元素的示踪杂质粒子。该设计通过STM32单片机系统实现对聚焦透镜位移、激光器被触发时刻的准确控制,且激光光斑直径可调,以改变杂质注入量。测试结果显示,系统能快速检测到外触发信号并实现精确定时,激光光斑聚焦位置误差小于0.40 mm,达到激光吹气杂质注入实验要求。本研究对在EAST装置上开展等离子体杂质输运研究具有重要意义。

关键词：激光吹气杂质注入系统杂质输运 STM32 控制系统

EAST装置锂化壁下低杂波等离子体温度行为研究

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物理学报 2012年第14期61卷 294-299页

作者：徐经翠王福地吕波沈永才李颖颖符佳石跃江 Sanggon Lee M.Bitter K.Hill 中国科学院等离子体物理研究所合肥230031 National Fusion Research Institute 52 Eoeun-DongYusung-GuDaejeon 305-333Korea Princeton Plasma Physics Laboratory P.O.Box 451PrincetonNJ 08543-0451USA

在EAST全超导托卡马克归一化半径r/α≤0.6区域内部,在高功率低混杂波电流驱动辅助加热下,以及第一壁锂化处理条件下,在低混杂波注入中期观测到电子温度剖面和离子温度剖面变平的现象.利用X射线弯曲晶体光谱仪诊断系统,并结合其他相关... 详细信息

在EAST全超导托卡马克归一化半径r/α≤0.6区域内部,在高功率低混杂波电流驱动辅助加热下,以及第一壁锂化处理条件下,在低混杂波注入中期观测到电子温度剖面和离子温度剖面变平的现象.利用X射线弯曲晶体光谱仪诊断系统,并结合其他相关诊断系统研究了在第一壁锂化条件下,以及EAST低杂波放电位形下,电子温度剖面和离子温度的剖面行为.研究结果表明:电子温度剖面和离子温度剖面变平的现象是由于第一壁锂化处理技术对从等离子体边界流向第一壁的粒子流产生了影响,使得边界粒子再循环模式受到抑制,这种低再循环模式的存在引起了温度剖面的变化.同时观察到离子温度和电子温度彼此接近的现象,这是由于随着等离子体密度的增加,电子与离子之间的碰撞行为加剧所产生的结果.

关键词：温度剖面低再循环锂化壁

Spectroscopic Measurement of Neutral Particle Influx Ratio on EAST

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Plasma Science and Technology 2013年第6期15卷 493-498页

作者：李颖颖符佳石跃江张伟沈永才王福地吕波黄娟张凌徐经翠周倩 Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences School of Natural Sciences Anhui Agricultural University

The spectra of HeI（587.6 nm）,Hα（656.28 nm） and Dα（656.1 nm） of the helium discharges as well as the normal deuterium discharges have been measured with two optical spectroscopic multi-channel analysis（OMA） systems on the experimental advanced superconducting tokamak（EAST）.The influx ratio of the sum of H and D to He spectral lines and the influx ratio of H to D are *** this way the ratio of hydrogen/deuterium ion（S/X B）H/D to（S/X B）He as well as（S/X B）H/D is not very sensitive to the variation in the edge density and temperature. The low-density helium discharges are operated in order to reduce the recycling hydrogen fluxes; however,the effect is not *** possible reason is that the number of helium discharges is not enough and the content of hydrogen in the wall is still very abundant,which is caused by frequent wall conditionings and the vacuum *** H/（H＋D） ratio decreases quickly after one lithium coating and reduces to less than 10%using several accumulated lithium wall *** is found that the deposited He atoms on the carbon wall will remain at a low level after several D2 discharges.

关键词： optical spectroscopic multi-channel analysis(OMA) influx helium discharges lithium

Investigation of Ion Temperature Characteristics in the HT-7 Tokamak

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Plasma Science and Technology 2011年第5期13卷 535-540页

作者：李颖颖符佳石跃江王福地张伟提昂许平黄懿赟胡纯栋 DNB team Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences Hefei 230031 China

Characteristics of ion temperature measured with charge-exchange recombination spectroscopy （CXRS） were studied in Ohmic, lower-hybrid-wave （LHW） driven and ion-cyclotron- resonance-frequency （ICRF） heated plasmas in HT-7. The results indicate that the central ion temperature T10 follows the one-third power law in the product of central line-averaged density Ne and plasma current Ip in Ohmic discharges and is therefore consistent with the Artsimovich scaling law T10 = K （Ip Bt ne R2）1/3. It is shown that there is an appreciable increase of ion temperature during the operation with both LHW and ICRF and that the increment of ion temperature in those shots is mainly due to the energy transfer via collisions between ions and electrons rather that by direct heating of the ions.

关键词： charge exchange recombination spectroscopy ion temperature tokamak

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基于近红外光谱的小麦成分检测仪

光谱学与光谱分析 2024年第10期44卷 2768-2777页

作者：毛立宇宾斌张洪明吕波龚学余尹相辉沈永才符佳王福地胡奎孙波范玉曾超计华健林子超南华大学电气工程学院湖南衡阳421001 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230031 合肥师范学院物理与材料工程学院安徽合肥230601 安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601

当前较为传统和普遍的谷物成分和品质检测方法主要是传统分离式、人工检测,传统检测方法的主要问题是耗费时间长效率低,无法实现快速检测。近红外(NIR,波长范围:780~2500 nm)光谱分析技术具有适用样品范围广、定量测量精度高、检测时间... 详细信息

当前较为传统和普遍的谷物成分和品质检测方法主要是传统分离式、人工检测,传统检测方法的主要问题是耗费时间长效率低,无法实现快速检测。近红外(NIR,波长范围:780~2500 nm)光谱分析技术具有适用样品范围广、定量测量精度高、检测时间极短,分析效率高,无损检测,不污染环境、操作简单、可以实现现场快检或在线检测等优点,广泛的应用于谷物和粮食品质的在线或快速检测。目前现有的近红外谷物检测仪器一般能检测谷物少数成分的结果,但结构复杂、价格昂贵。且由于不同季节不同地区谷物的差异导致模型适用性差,难以在基层谷物收购、加工和流通环节推广应用。针对这些问题,设计了一款基于近红外光谱分析的小麦品质检测仪。采用Python上位机来控制近红外光谱仪,通过设定和修改采集参数集成控制检测仪三个舵机以及重量传感器,实现光谱采集,并对光谱数据进行预处理,代入模型计算得到目标样品的理化指标。通过主成分分析(PCA)处理去除异常值,后经过递推平均滤波、标准正态变换(SNV)等预处理,再经过竞争自适应重加权采样(CARS)特征筛选后利用偏最小二乘回归(PLS)得到最优模型。测试结果表明,该系统能够长时间稳定运行,并有效降低了杂散光、样品均匀性等因素带来的误差。并可实现一台机器对不同地区不同季节的小麦的水分、湿面筋、白度和容重指标的检测,可以满足谷物收购与储存等方面的需求。

关键词：近红外光谱小麦成分检测 PLS Python