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HT-7托卡马克硬X射线诊断
陈忠勇,林士耀,刘谨,许海,韩仁智
1、硬X射线诊断对HT-7托卡马克等离子体物理研究的意义和重要性
硬X射线诊断是托卡马克上研究快电子的重要工具。在逃逸放电和低杂波电流驱动和加热的等离子体中均存在大量的快电子。通过测量快电子通过轫致辐射产生的硬X射线,可以了解逃逸电子的行为,研究低杂波在等离子体中的传播特性和功率沉积,提供快电子的速度分布,这对研究低杂波与等离子体相互作用机制是非常重要,不可缺少的。因此目前凡是有LHCD系统的托卡马克都建有相应的硬X射线诊断。根据不同的低杂波功率谱,将会产生不同能量的快电子,HT,7上由低杂波产生的快电子能量大约在30keV,100keV,如果存在正向的电场,快电子的能量可以得到进一步的增强,达到数百keV。高能的快电子辐射的硬X射线具有空间不均匀性,辐射主要集中于电子运动方向。极向(垂直和水平)硬X射线诊断对环向这种不均匀辐射不敏感,只有沿电子运动方向进行观测才可以得到准确的硬X射线能谱,所以切向硬X射线诊断对研究快电子动力学更有效,它有利用更加准确的得到快电子的分布函数,以及快电子在等离子体中的各种物理过程。
下图描述了高能快电子在空间辐射的相对强度
目前HT-7上有一套垂直阵列和两套切向阵列。自用采集系统采用MCA提供能谱,GT7采集提供通量大小。
2、HT-7硬X射线垂直阵列诊断
HT-7垂直硬X射线诊断为低杂波电流驱动实验提供了非常重要的数据。目前垂直道具有12道硬X射线探测系统(CdTe半导体探测器)。,探测器的能量分辨率大约为6keV(***@122keV的光子)。该阵列利用Abel反演提供快电子分布以及低杂波的功率沉积剖面。
探测范围:20,300keV范围内的硬X射线
信号:HXV1,HXV12,测量范围-25,+30,空间分辨率5cm
HXV1对应于低场侧+30cm,HXV7对应于等离子体中心,HXV12对应于高场侧-25cm
3、HT-7切向硬X射线诊断
由于HT,7没有切向窗口,我们将探头安装在了真空室里面,电缆由真空
穿墙插座连接。该系统有两个阵列,迎着电子方向13道,空间分辨率5cm,测量范围为,30cm,+30cm,反向6道,空间分辨率10cm,测量范围,25cm,+25cm。
探测范围:20,400keV范围内的硬X射线
信号:HXT1,HXT13,正向,测量范围-25,+30,空间分辨率5cmHXT1对应于低场侧+30cm,HXT7对应于等离子体中心,HXT13对应于高场侧-30cm
信号:HXT14,HXT19,反向,测量范围-25,+50,空间分辨率10cmHXT14对应于低场侧+25cm,HXT16对应于等离子体中心,HXT19对应于高场侧-25cm