单丝Z-Pinch等离子体

1、Z-Pinch等离子体Thomson散射诊断系统设计王 凯 指导老师：教 授研究员 2007年8月 成都中国科大 激光等离子体实验室2022/9/51 Thomson散射技术是一种小扰动、主动式等离子体诊断手段。已广泛应用于各类等离子体诊断实验中，如电离层、电子束、ICF、Tokamak实验中，其结果不仅拥有非常好的时、空分辨率，且具有很高的准确性和可靠性。 目前，国外已经开展了一些利用Thomson散射诊断Z-Pinch等离子体的实验，特别是美国Sandia实验室；国内， Thomson散射技术已应用于ICF、Tokamak等诊断实验中，然而针对Z-Pinch等离子体的实验研究几乎还是空白。

2、 背景介绍中国科大 激光等离子体实验室2022/9/52中国科大 激光等离子体实验室单丝Z-Pinch基本物理过程初始欧姆加热等离子体膨胀电磁压缩、碰撞滞质及辐射坍缩飞散2022/9/53中国科大 激光等离子体实验室技术研究的目标针对阳加速器，建立一套诊断单丝Z-Pinch等离子体的Thomson散射系统；将系统用于诊断实验，为较验数值模拟程序提供更加准确的实验数据；掌握关键技术，为将来诊断Z-Pinch惯性约束 DT靶丸作技术储备；探索一种测量磁场的方法。2022/9/54中国科大 激光等离子体实验室实验安排 之总体设计： 依据理论计算及阳加速器的实际位形，验证诊断系统各仪器，选择最佳的参数

3、，集成安装诊断系统；并利用瑞利散射过程完成系统的标定工作，熟练系统的调节技术，确保实验时系统具有良好性能。2022/9/55中国科大 激光等离子体实验室实验安排 之 基本考虑理论分析结果取最佳散射波矢与探针光偏振方向的夹角通过测量离子声波共振峰得到等离子体参数散射光也是极化光,偏振方向与入射激光相关硬件分析结果阳加速器实验位形限制实验布局激光参数影响实验布局激光器单脉冲输出能量小,惨淡经营2022/9/56中国科大 激光等离子体实验室整体光路设计 之 实验布局2022/9/57中国科大 激光等离子体实验室诊断系统及其调试 之XZYO激光出口激光束负载ZYXO 探针光光路示意图（左）与探针光偏振

4、方向的变化（右）说明：左图中，均是全反镜（有效口径45mm），负载轴向平行于Y轴；右图中，双向箭头表示偏振方向。探针光及其调节方法塑料泡沫模拟靶高亮度连续激光器调节顺序精密调节工具2022/9/58中国科大 激光等离子体实验室诊断系统及其调试 之靶室光路的调节方法同轴性调节打点位置调节考察焦斑质量精密调节工具靶室光学平台光学平台注：支架具有三维粗调功能，精确到毫米量级，其上平面及里面上有许多M6螺孔。全反镜扩束镜非球面透镜窗口玻璃 靶室光路构成示意图（右侧为打点透镜组各镜片的相对位置图）其中，扩束镜的扩大倍数为2.5；最重要的非球面透镜焦距500mm，有效口径45mm，最佳聚焦焦斑直径20 ；

5、窗口玻璃厚度10mm，口径80mm。2022/9/59中国科大 激光等离子体实验室靶室光路与收光系统全反镜聚焦透镜透射式探头消光器件光吞噬器件光栅光谱仪条纹相机诊断系统及其调试 之2022/9/510中国科大 激光等离子体实验室诊断系统及其调试 之收光系统的调节方法焦斑在“探头”光轴上等大成像“探头” 的调节光栅光谱仪与条纹相机及CCD耦合“探头”与光栅光谱仪的耦合本底辐射散射光负载探头透镜带小孔的挡板2022/9/511中国科大 激光等离子体实验室诊断实验工作安排 之验证实验 闪光实验利用瑞利散射过程，针对探针光和收光系统进行实 验，熟悉各元件实际调节方法，考察收光系统的工 作情况，希望得到散射光谱，并进行简单数据处理。目的：考察系统的可重复性和稳定性 考察不同负载材料的