(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210905187.4 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 核工业西南物理研究院 地址 610041 四川省成 都市双流西南 航空 港黄荆路5号 (72)发明人 董春凤　张凯　郑典麟　孙平　 (74)专利代理 机构 核工业专利中心 1 1007 专利代理师 殷克迪 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/25(2006.01) G01N 21/33(2006.01) (54)发明名称 一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的 测量系统 (57)摘要 本发明属于磁约束受控核聚变与光学诊断 领域， 具体涉及一种托卡马克装置极紫外光谱空 间分布的测量系统， 该系统包括光源、 色散分光 系统、 微通道板、 光纤锥、 高速采集相机、 计算机 处理单元、 真空抽气系统和远程控制系统； 其中 光源、 色散分光系统、 微通道板、 光纤锥、 高速采 集相机依次连接， 色散分光系统和真 空抽气系统 的一端连接， 真 空抽气系统的另一端和远程控制 系统连接。 本发 明采用大尺寸微通道板作为托卡 马克装置中极紫外光谱空间分布测量系统的部 件之一， 缩短极紫外光谱空间分布测量系统与托 卡马克装置之间的连接距离， 同时增加被测量的 极紫外光谱空间分布的空间范围。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115468910 A 2022.12.13 CN 115468910 A 1.一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 其特征在于： 该系统包括光源 (1)、 色散分光系统(2)、 微通道板(3)、 光纤锥(4)、 高速采集相机(5)、 计算机处理单元(6)、 真空抽气系统(8)和远程控制系统(12)； 其中光源(1)、 色散分光系统(2)、 微通道板(3)、 光纤锥(4)、 高速采集相机(5)依次连 接， 色散分光系统(2)和真空抽气系统(8)的一端 连接， 真空抽气系统(8)的另一端和远程控 制系统(12)连接； 微通道板(3)和远程控制系统(12)连接； 色散分光系统(2)、 高速采集相机 (5)和远程控制系统(12)分别和计算机处 理单元(6)连接 。 2.根据权利要求1所述的一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 其特征 在于： 所述的色散分光系统(2)和计算机处理单元(6)之间设有色散系统控制器(9)， 用来控 制色散分光系统(2)的探测波长 。 3.根据权利要求2所述的一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 其特征 在于： 所述的微 通道板(3)和远程控制系统(12)之间设有微 通道板控制器(1 1)。 4.根据权利要求3所述的一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 其特征 在于： 所述的真空抽气系统(8)和远程控制系统(12)之间设有真空抽气系统控制器(10)， 具 有真空抽气处 理及真空连通 开启及关断功能。 5.根据权利要求4所述的一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 其特征 在于： 所述的光源(1)和色散分光系统(2)之间通过真空管道(7)连接 。 6.根据权利要求5所述的一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 其特征 在于： 所述的色散分光系统(2)和真空抽气系统(8)之间通过真空管道(7)连接 。 7.根据权利要求6所述的一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 其特征 在于： 所述的色散系统控制器(9)通过传输线与计算机处 理单元(6)连接 。 8.根据权利要求7所述的一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 其特征 在于： 所述的高速采集相机(5)通过USB 传输线与计算机处 理单元(6)连接 。 9.根据权利要求8所述的一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 其特征 在于： 所述的远程控制系统(12)通过网线与计算机处 理单元(6)连接 。 10.根据权利要求9所述的一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 其特征 在于： 所述的真空抽气系统控制器(10)通过信号电缆连接 到远程控制系统(12)。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115468910 A 2一种托卡马克装 置极紫外光谱空间分布的测量系统 技术领域 [0001]本发明属于磁约束受控核聚变与光学诊断领域， 具体涉及一种托卡马克装置极紫 外光谱空间分布的测量系统。 背景技术 [0002]在磁约束聚变等离子体研究中， 杂质是其中不可避开的一个存在。 杂质是指等离 子体中除工作气体之外的其他元素， 主要是通过等离子体与其面向材料 的相互作用(物理 溅射、 化学腐蚀等)产生的。 杂质根据其原子核数可分为轻杂质和重杂质， 轻杂质可以造成 聚变燃料 的稀释， 增强韧致辐射功率， 影响聚变反应的实现； 重杂质通过线辐 射损失能量， 严重影响等离子体的约束。 另一方面， 在实验运行中， 杂质也会被人为主动引入到等离子体 中， 因为科研人员发现适量的杂质对维持等离子体的高约束运行及等离子体诊断会有辅助 作用， 例如在高约束模式(H模)放电中， 可以通过主动地注入杂质使其沉积在等离子体的台 基区， 实现边缘局域模(ELM)的缓解和抑制； 在国 际热核聚变实验堆(ITER)运行中， 辐射偏 滤器运行模式是实现等离子体高约束放电的方法之一， 这里需要通过外部主动的杂质注入 实现等离子体的脱靶运行； 主动地注入比较大量的重金属杂质， 可以用于缓解等离子体大 破裂， 从而避免损害托卡马克主机系统； 用于等离子体中离子温度测量的弯晶谱仪诊断系 统也是需要通过杂质的注入实现对离子温度的探测等等。 在近些年来与杂质相关的物理研 究在核聚变等离 子体物理研究中的地 位越来越重要。 [0003]在当今的高温托卡马克装置等离子体中， 等离子体中的杂质被电离成更高价态的 离子， 其产生的光谱向极紫外波长区域移动， 可以低到1nm。 光谱诊断是进行杂质监测及输 运研究的有效手段， 并且广泛地应用于中国及世界的多个磁约束聚变研究装置。 光谱测量 及分析是进行杂质研究 的基础， 但目前对极紫外波段的杂质辐射在等离子体中的分布进 行 高精度快速测量还是个难题。 因此需要设计一种托卡马克装置 极紫外光谱空间分布的测量 系统， 实现对托 卡马克装置中极紫外光谱空间分布进行高精度快速测量。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 解决目 前缺乏针对极紫外波段的杂质辐射在等离 子体中的分布进行高精度快速测量难题。 [0005]实现本发明目的 的技术方案： [0006]一种托卡马克装置极紫外光谱空间分布的测量系统， 该系统包括光源、 色散分光 系统、 微通道板、 光纤锥、 高速采集相机、 计算机处 理单元、 真空抽气系统和远程控制系统； [0007]其中光源、 色散分光系统、 微通道板、 光纤锥、 高速采集相机依次连接， 色散分光系 统和真空抽气系统的一端连接， 真空抽气系统的另一端和远程控制系统连接； 微通道板和 远程控制系统连接； 色散分光系统、 高速采集相 机和远程控制系统分别和计算机处理单元 连接。 [0008]所述的色散分光系统和计算机处理单元之间设有色散系统控制器， 用来控制色散说　明　书 1/3 页 3 CN 115468910 A 3