申请/专利权人：西南交通大学

申请日：2023-12-13

公开（公告）日：2024-02-09

公开（公告）号：CN117395846B

主分类号：H05H1/00

分类号：H05H1/00;G01R33/12;G01R33/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.09#授权;2024.01.30#实质审查的生效;2024.01.12#公开

摘要：本发明提供了用于测量托卡马克等离子体磁矢和磁场的诊断方法及系统，涉及等离子体诊断技术领域，包括将中性束的粒子元素设置为钠，计算束流轨迹；对束流轨迹进行迭代计算，得到符合条件的预设参数；基于预设参数，将中性束注入等离子体，利用分析仪采集采样区碰撞电离产生的一次离子束，得到一次离子束在分析仪探测板的环向偏转角度；根据正则角动量守恒定律，计算得到采样区的环向磁矢；对托卡马克等离子体环向磁矢进行判断，选取其中一种方式进行诊断，进而得到诊断结果。本发明的有益效果为扰动小，时空分辨率高，对二次电离率较低的等离子体，仍可获得较高的信噪比，对研究高温磁约束等离子体的约束性能、不稳定性和能量平衡有着重要意义。

主权项：1.用于测量托卡马克等离子体磁矢和磁场的诊断方法，其特征在于，包括：将中性束的粒子元素设置为钠，计算束流轨迹，其中束流轨迹包括中性束轨迹和中性束与等离子体电子碰撞电离产生的一次离子束轨迹；对束流轨迹进行迭代计算，得到模拟下的一次离子束能够进入分析仪的束流轨迹所对应的预设参数，预设参数包括入射能量、入射角度和采样区；基于预设参数，将中性束以预设的入射能量和入射角度注入等离子体，对中性束在采样区碰撞电离产生的一次离子束进行分析，得到一次离子束在分析仪上的探测板的环向偏转角度；基于环向偏转角度，根据正则角动量守恒定律，计算得到采样区的环向磁矢；根据测量需求，对托卡马克等离子体的环向磁矢进行判断，并选取其中一种方式进行诊断，进而得到诊断结果，其中诊断方式包括局部涨落测量和空间分布测量；所述基于预设参数，将中性束以预设的入射能量和入射角度注入等离子体，对中性束在采样区碰撞电离产生的一次离子束进行分析，得到一次离子束在分析仪上的探测板的环向偏转角度，其中包括：基于预设参数，将中性束以预设的入射能量和入射角度注入等离子体，在采样区碰撞电离产生的一次离子束在背景磁场作用下发生偏转并通过分析仪的入口狭缝；一次离子束进入分析仪后在电场作用下流向分析仪上的探测板，通过程控软件调节电压，计算得到一次离子束在探测板上的落点中心位置；获取探测板的大环半径，并根据落点中心位置和大环半径，求解一次离子束在分析仪上的探测板的环向偏转角度，其计算公式如下： 式中，Δφ为一次离子束在探测板的环向偏转角度，Rd为探测板的大环半径，xd为一次离子束在探测板上的落点中心位置；其中采样区的环向磁矢的计算公式如下： 式中，Aφi为采样区的环向磁矢，m为钠的质量，Δφ为一次离子束与探测板中心位置的环向偏转角度，Δφd为中性束发射器与探测板中心点的环向角度差，Pφ0为中性束入射环向角动量，Pφ0＝mR0vφ0，其中R0为中性束入射位置的大环半径，vφ0为中性束的入射速度在环向上的分量，e为电子电荷量，Ri为采样区的大环半径，ti为中性束到达采样区的时间，td一次离子束到达分析仪探测板的时间，Rt、Aφt分别为束流轨迹在t时刻的大环半径和环向磁矢，d为微分符号，dt为t的微分；所述诊断方式包括局部涨落测量，其中计算过程如下：若测量需求为采样区的局部环向磁矢涨落，则对环向磁矢的涨落量进行求解，其计算公式如下： 式中，为采样区的局部环向磁矢涨落，为一次离子束在探测板的环向偏转角度的涨落，m为钠的质量，e为电子电荷量，Ri为采样区的大环半径，ti为中性束到达等采样区的时间，td一次离子束到达分析仪探测板的时间，Rt为束流轨迹在t时刻的大环半径，d为微分符号，dt为t的微分；所述诊断方式包括空间分布测量，其中计算过程如下：若测量需求为环向磁矢空间分布，则通过改变预设参数，重复迭代计算，得到等离子体环向磁矢在不同径向位置的空间分布，对等离子体的极向磁场进行求解，其计算公式如下： 式中，B为极向磁场，为梯度向量，A为环向磁矢。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西南交通大学 用于测量托卡马克等离子体磁矢和磁场的诊断方法及系统

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