近日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所诊断组承担研制的超高时空分辨率汤姆逊散射诊断系统顺利通过专家验收。该诊断系统可分别在4kHz YAG激光超高频模式(10个脉冲)和100Hz YAG激光连续模式下实现等离子体电子温度、密度全空间同步测量。目前,该诊断系统是国际上由单台激光器实现的频率最高的汤姆逊散射诊断。
电子温度、密度分布是聚变装置重要的基本参数,也是很多聚变物理问题研究的基础。激光汤姆逊散射诊断通过电子在激光作用下的散射谱形状和强度获得电子温度、密度实验数据。由于其原理清晰,被国际公认为是聚变研究中最可靠的电子温度、密度分布诊断手段,是包括ITER在内国际各聚变装置优先发展的诊断手段。
对于以高参数、长脉冲为目标的EAST来说,1亿度以上的电子温度必须由汤姆逊散射准确测量,但1亿度电子激光散射谱谱宽更宽、强度更弱,要想获得高精度信号,对系统激光器和探测器提出了更高的要求,即需要考虑快速物理过程也要兼顾诊断稳定运行时间可达1000秒以上。
近年来,等离子体所激光汤姆逊散射课题组针对EAST装置实验需求,不断吸收消化国际先进激光、探测技术,成功发展了具有超高时空分辨率的汤姆逊散射诊断系统。
相关工作在科技部国家磁约束核聚变能发展研究专项“EAST等离子体关键分布参数对外部功率动态响应的研究”“EAST高约束模式下边界输运垒精细结构研究”和国家自然基金项目共同支持下完成,已为EAST成功实现100秒H模和电子温度一亿度等离子体放电等重大成果提供了重要的数据支持。