NPA系统介绍 - EAST.DOCVIP

NPA系统介绍 1．原理 NPA，中性粒子分析，主要用来测量等离子体温度。 中性粒子主要来自于等离子体内部的电荷交换反应等，这些粒子的能量非常接近于等离子体中的离子能量，1958年，B.P.Konstantinnov 提出 可以测量这些中性粒子的能量，再考虑反应率与能量的依赖关系以及探测效率，来得到等离子体中离子温度。这种方法是一种被动的测量，对于等离子体本身物理参数的影响甚微，而NPA诊断的设备、方法比较简单可靠，所以被广泛应用。 测量中性粒子的能量，常用的方法有两种，磁分析和飞行时间法。目前我们的T7上的NPA和在TEXT上使用过的NPA都是使用磁分析的方法。 带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用，会发生偏转，飞行的径迹由单位电荷的能量决定。测量中性粒子能量，一般来说需要将中性粒子变为带电荷的离子，这一过程可以使用剥离室来实现。剥离室是一个充满气体的空间，中性粒子经过其中，会使室中的部分气体电离，而一部分中性粒子又和室中的离子发生电荷交换反应，变为离子，这些离子和原来的中性粒子具有基本相同的能量和运动方向。不同能量的离子经过磁偏转到达不同位置的探测器。从每个探测器上离子数量分布经过效率修正就可以得到入射中性粒子的能量分布，进而计算出等离子体中的离子温度。在入射的中性粒子中，有着不同的种类，例如D，H，杂质等，而真正感兴趣的往往是1-2种粒子，所以要把他们区分开来。可以根据他们的质量来区分，在相同能量的带电粒子穿过一个静电场时，不同荷质比的粒子有不同的偏转角度。在NPA中同时使用电偏转和磁偏转分析，就得到某种（T7 NPA）或某几种(TEXT 2种)荷质比的中性粒子能量分布。 NPA中的探测器要求能对几百到几万电子伏之间的离子能够有较大的探测效率，比较稳定的输出，目前我们使用的是电子通道倍增器。 2．设备 NPA的主要结构包括准直部分，剥离室，电、磁分析室，探测器，电子学读出等，附属部分还有真空系统，电源系统，探测器电子学，用于扫描的机械等。 HT－7上的NPA系统为空间一道，可以电动调节进行空间扫描。NPA在GT7上的信号名为SNPA，需专用程序进行处理。