快速离子体束旋转过程诊断研究

 

研究背景：直线等离子体装置是研究未来聚变堆偏滤器等离子体与壁材料相互作用的重要设备。在强磁场的约束下，直线等离子体装置中的等离子体参数可以达到未来聚变堆偏滤器等离子体参数水平。然而，在强磁场和等离子体束本身径向电场的共同作用下，等离子体束会发生旋转。在旋转过程中，等离子体束内部发生涨落抖动，引发不稳定性，致使电子、离子等物种的分布发生变化，影响等离子体与材料的相互作用研究。采用时间分辨高速相机拍照的方法可以诊断等离子体束旋转速度以及等离子体内部涨落频率，深入认识直线等离子体装置中的等离子体不稳定性，保障并提升装置服役性能。

1、打开直线等离子体装置水、电、气等开关，产生等离子体；

2、设置典型放电参数，打开相机，调试曝光时间和增益，获得信噪比较高的等离子体图像；

3、依次调节放电电流、气体流速和磁场强度，获得不同放电条件下的等离子体束的形貌照片。

不同时刻下等离子体束形貌照片

捕捉不同时刻等离子发光现 象，分析等离子形成机理。 

逐光 IsCMOS 相机目前全分辨率下可达 98 帧，提高采 集速率，同时可提高实验效率。此外设置使用其中 16 行的区域下，可以达到 1300 帧以上。 

逐光 IsCMOS 像增强相机具有三路独立输入输出的时序同步控制器，最短延迟时间为 10ps，内外触发设置可实现与激光器以及其他装置精准同步。

得益于单光子信号的准确识别，相机的暗噪声及读出噪声被完全去除