远红外HCN激光干涉仪测量托卡马克装置电子密度分布

"测量托卡马克装置等离子体电子密度分布的远红外HCN激光干涉仪" 本文主要讨论了使用远红外HCN激光干涉仪来测量托卡马克装置中等离子体电子密度分布的技术。托卡马克（TOKAMAK）是一种用于受控核聚变实验的装置，其内部的等离子体电子密度是研究核聚变反应过程的关键参数之一。通过精确测量这些参数，科学家能够更好地理解和优化实验条件。 电子密度测量基于电磁波干涉原理。当激光穿过等离子体时，由于等离子体中的自由电子会影响光的传播速度，从而改变光的相位。根据等离子体的折射率与电子密度的关系，可以计算出等离子体的电子密度。文中提到的干涉仪采用了连续辉光放电的HCN激光器作为光源，其波长为337微米，输出功率约为100毫瓦。这种激光器产生的光束经过干涉仪的七道弦，可以获取不同位置的电子密度信息。 该干涉仪具有高分辨率，能够检测到最小115条纹的相移变化，对应的时间分辨率为0.1毫秒。这意味着它可以实时监测等离子体状态的变化。此外，通过对七道弦上相移的线积分值进行非对称Abel变换，可以重建不同时刻电子密度的空间分布，甚至得到三维的时-空分布图，这对于理解等离子体的动态行为至关重要。 文中还提及了两种不同的测量方法：绝对测量和相对测量。绝对测量直接通过干涉条纹强度进行，而相对测量，即拍频法，通常更适用于实际应用，因为它对激光功率稳定性的要求较低。文中所使用的干涉仪采用了活动元件栅频率调制法来产生拍频，这种方法在HT-6M托卡马克装置上已成功用于电子密度的常规诊断。 远红外HCN激光干涉仪为等离子体物理的研究提供了一种高精度、高时间分辨率的诊断工具，对于理解托卡马克装置内的等离子体行为和优化核聚变实验有着重要意义。这一技术的发展和应用标志着我国在这一领域的技术进步，也是多道远红外激光干涉仪在国内的首次成功实施。