Многопробочная ловушка ГОЛ-3 КМУ 2006 Лаборатория 10 Измерение динамики температуры электронной компоненты плазмы системой 900 томсоновского рассеяния Докладчик: Иванцивский М.В. Руководитель: Бурдаков А.В. КМУ 2006 Введение Многопробочная ловушка ГОЛ-3 Генератор электронного пучка У-2 Гофрированное магнитное поле Выходной узел соленоид ленточный диод Электронный пучок энергия -1МэВ ток -50 кА энергосодержание -0.3МДж длительность импульса-8 мкс КМУ 2006 Плазма Магнитное поле длина ~12м соленоид -5.2/3.3Т -4.8/3.2 Tл 14 16 -3 плотность 10 -10 см энергосодержание-15МДж температура ~1кэВ Описание диагностики Расположение диагностики на установке Лазер: 10 Дж, Дж, 1058 1060 нм, 15 нс 40 15нс Ленточный диод Z=4.15м Соленоид защищенный зал 6 световодов Катушка маг. поля КМУ 2006 Выходной узел пультовая Лавинный фотодиод Усилитель АЦП Схема диагностики Описание диагностики Схема неодимового лазера ГОС-1001(ГЛС-6) (однопроходный) диафрагма поворотные призмы внутренняя диафрагма сферическое зеркало диафрагма ГОС-1001 (ГЛС-21) (пятипроходный) фокусирующая линза кювета с просветляющейся жидкостью задающий генератор (GSGG) КМУ 2006 поворотные зеркала сферическое зеркало с аксиальным отверстием в центре Режимы работы Схема стигматического спектрометра для измерения спектра рассеянного излучения 1 1 3 2 3 4 5 4 6 5 7 8 спектрометр Рис.Стигматический 5 Схема полихроматора без астигматизма. 5. Дифракционная решетка. 1. Входной световод. 6. Второе параболическое 2. Первое параболическое зеркало. зеркало. 3. Дифракционная решетка. 7. Выходное зеркало. 4. Второе параболическое зеркало. 5. Выходной световод. 8. Выходной световод. Спектрометр Czerny-Turner 1. Входной световод. 2. Входная щель. 3. Входное зеркало. 4. Первое параболическое зеркало. КМУ 2006 Результаты измерений Вид сигналов рассеяния в спектральных каналах Dl = 0 нм Dl = 9 нм Dl = 44 нм Dl = 53 нм Dl = 61 нм Dl = 70 нм Dl = 79 нм КМУ 2006 Режимы работы Вид магнитного поля и расположение диагностик 8 Однородное включение Однородное включение + "сильная" гофрировка Лазер Диамагнитный зонд H,T 6 4 2 0 0 КМУ 2006 100 200 z, см 300 400 500 Режимы работы Диамагнитное давление в разных режимах работы ГОЛ-3 1 PL5788 Nгаза = 6.8.1014 см-3 (2004) PL6808 Nгаза = 3.7.1014 см-3 PL6809 Nгаза = 3.7.1014 см-3 PL6865 Nгаза = 2.4.1014 см-3 PL6869 Nгаза = 2.4.1014 см-3 nT, 1015 кэВ/см3 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 КМУ 2006 10 20 t, мкс 30 40 50 Режимы работы Вид магнитного поля и расположение диагностик 8 Однородное включение Однородное включение + "сильная" гофрировка Лазер Диамагнитный зонд H,T 6 4 2 0 0 КМУ 2006 100 200 z, см 300 400 500 Результаты измерений Радиальный профиль плотности электронной компоненты плазмы 1.2 6776, t=22.2 мкс 6779, t=22.2 мкс 6778, t=41.8 мкс 6769, t=53.2 мкс 6781, t=80.4 мкс 6782, t=100 мкс ne, 1015 см-3 1 0.8 0.6 0.4 arc_sh1 0.2 0 0 КМУ 2006 6 12 18 R, мм 24 30 Результаты измерений Динамика электронной температуры 300 250 Te, эВ 200 150 100 50 Пучок 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 t, мкс 10 12 14 16 Результаты измерений Сравнение лазерных и диамагнитных измерений 140 Давление плазмы neTe 120 nT, 1015 эВ/см3 100 80 60 40 20 Пучок 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 t, мкс 10 12 14 16 Результаты измерений Отношение neTe к поперечному давлению плазмы 1 neTe/(neTe+niTi) 0.8 0.6 0.4 0.2 Пучок 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 t, мкс 10 12 14 16 Результаты измерений Спектр рассеянного излучения Dl, нм Dl, нм 9 1E+014 44 53 61 70 18 35 44 53 61 79 70 PL6821, t=6.2 мкс Гаусc, Т=280 эВ PL6808, t=3.4 мкс Гаусс, Т=90 эВ (точность вписывания ± 20 эВ) (точность вписывания ± 13 эВ) dne/dE, см-3эВ-1 1E+013 1E+012 1E+011 1E+010 0 КМУ 2006 200 400 E, эВ 600 800 0 200 400 E, эВ 600 800 Режимы работы Вид магнитного поля и расположение диагностик 8 Однородное включение Однородное включение + "сильная" гофрировка Лазер Диамагнитный зонд H,T 6 4 2 0 0 КМУ 2006 100 200 z, см 300 400 500 Результаты измерений Динамика электронной температуры 350 300 Te, эВ 250 200 150 100 50 Пучок 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 t, мкс 10 12 14 16 Результаты измерений Динамика электронной температуры 350 300 Te, эВ 250 200 150 100 50 Пучок 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 t, мкс 10 12 14 16 Результаты измерений nT, 1015 эВ/см3 Сравнение лазерных и диамагнитных измерений 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Давление плазмы neTe Пучок 0 КМУ 2006 2 4 6 8 t, мкс 10 12 14 16 Результаты измерений Спектр рассеянного излучения Dl, нм Dl, нм 9 44 53 61 dne/dE, см-3эВ-1 1E+013 70 9 79 44 53 61 70 79 PL6882, t~5.5 мкс Гауcс, Т=198 эВ PL6909, t~5.5 мкс Гаусс, Т=168 эВ (точность вписывания ± 5 эВ) (точность вписывания ± 4 эВ) 1E+012 1E+011 1E+010 0 КМУ 2006 200 400 E, эВ 600 800 0 200 400 E, эВ 600 800 Выводы - введена в действие система измерения электронной температуры и плотности плазмы по 900 томсоновскому рассеянию на 1й гармонике неодимового лазера; - реализована схема стигматического спектрометра для измерения спектра рассеянного излучения; - измерен радиальный профиль плотности электронов плазмы; - измерена динамика электронной температуры и проведено сравнение величины neTe с результатами диамагнитных измерений; - в режиме с «сильной» гофрировкой магнитного поля на входе установки измеренная величина neTe согласуется с результатами диамагнитных измерений. Наблюдаемое после окончания пучка расхождение может быть объяснено вкладом в давление ионной компоненты плазмы; - в режиме со «слабой» гофрировкой обнаружено существенное различие лазерных и диамагнитных измерений, которое может быть связано с неравновесностью функции распределения электронов; - измерение полной функции распределения электронов требует увеличения диапазона измеряемых энергий. КМУ 2006 Планы - увеличение спектрального диапазона системы регистрации 900 рассеяния; для - создание системы регистрации 80 рассеяния. КМУ 2006 Многопробочная ловушка ГОЛ-3 КМУ 2006 Результаты измерений Динамика электронной температуры 350 300 Te, эВ 250 200 150 100 50 Пучок 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 t, мкс 10 12 14 16 Результаты измерений Динамика электронной температуры 350 300 Te, эВ 250 200 150 100 50 Пучок 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 t, мкс 10 12 14 16 Результаты измерений nT, 1015 эВ/см3 Сравнение с диамагнетизмом 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Диамагнитный сигнал neTe Пучок 0 КМУ 2006 2 4 6 8 t, мкс 10 12 14 16 Результаты измерений 8 Однородное включение Однородное включение + "сильная" гофрировка Лазер Диамагнитный зонд H,T 6 4 2 0 0 КМУ 2006 100 200 z, см 300 400 500 Результаты измерений Диамагнитный сигнал neTe 120 nT, 1015 eV/cm-3 100 80 60 40 20 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 time, mks 10 12 14 16 Результаты измерений 1 o.e. 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 2 4 6 8 time, mks 10 12 14 16 0 2 4 6 8 time, mks 10 12 14 16 1 o.e. 0.8 0.6 0.4 0.2 0 КМУ 2006 300 6821 6809 250 6815 200 6816 Te, eV 6814 150 6810 6811 6832We 6820 100 6828 6808 6813 6827 6834We 6822 6817 6836We 6829 6830W 6835We 6826 50 6823 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 time, mks 10 12 14 16 Результаты измерений Диамагнитный сигнал neTe 250 nT, 1015 eV/cm-3 200 150 100 50 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 time, mks 10 12 14 16 Результаты измерений nT, 1015 эВ/см3 Сравнение с диамагнетизмом Диамагнитный сигнал neTe ne~1014; Te~2.6 кэВ ne~3.1014; Te~170 эВ 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 КМУ 2006 2 4 6 8 t, мкс 10 12 14 16 Описание диагностики Схема рассеяния на установке ГОЛ-3 КМУ 2006 Описание диагностики Схема рассеяния на установке ГОЛ-3 КМУ 2006 Описание диагностики КМУ 2006 Содержание Введение Описание диагностики Режимы работы Результаты измерений Выводы КМУ 2006 Режимы работы Диамагнитные сигналы в разных режимах работы ГОЛ-3 1 PL5788 PL6808 PL6809 PL6865 PL6869 PL6916 PL6919 nT, 1015 кэВ/см3 0.8 0.6 Nгаза = 6.8.1014 см-3 (2004) Nгаза = 3.7.1014 см-3 Nгаза = 3.7.1014 см-3 Nгаза = 2.4.1014 см-3 Nгаза = 2.4.1014 см-3 Nгаза = 5.6.1014 см-3 Nгаза = 5.6.1014 см-3 0.4 0.2 0 0 КМУ 2006 10 20 t, мкс 30 40 50