EAST--NBI离子源稳态运行关键实验参数测量技术研究的开题报告.docx

EAST--NBI离子源稳态运行关键实验参数测量技术研究的开题报告
一、研究背景
离子源广泛应用于研究领域，如核物理、材料科学、等离子体物理及表面物理等，其中EAST-NBI离子源是目前较为先进的离子源之一，具有较高的能量分辨率、流强稳定性等优点。在EAST（ExperimentalAdvancedSuperconductingTokamak）实验中，离子源被应用于高能离子注入实验以及ECRH实验等重要实验中。
然而，离子源的稳态运行关键参数的测量技术仍需进一步完善。这些关键实验参数包括但不限于离子源中离子电流的稳定性、离子束的振动幅度、束流的局部粒子密度分布等。这些参数的准确测量对于离子源的性能和应用具有重要意义，因此需要开展相关的实验研究。
二、研究目的
本研究旨在探究EAST-NBI离子源稳态运行关键实验参数的测量技术，提高离子源的性能和应用效率。具体目标包括：
1.确定EAST-NBI离子源中离子电流的稳定性测量方法，提高离子源中离子电流的稳定性。
2.探究EAST-NBI离子源振动幅度的测量技术，提高离子源的稳定性和束流的稳定性。
3.研究EAST-NBI离子源束流的局部粒子密度分布测量技术，提高离子束的聚焦效果。
三、研究方法
1.离子电流稳定性的测量
为了测量EAST-NBI离子源中离子电流的稳定性，本研究将采用实验室自主研发的小信号调制技术。该技术可通过对离子源中注入的微弱调制电流进行分析，得到离子电流的稳定性参数。实验中会采用基于串联电感、电容的小信号调制电路，通过调整电路的频率和幅度，得到离子源中离子电流的相位延迟和振幅变化。最终可以获得离子电流的稳定性参数，如相位延迟、方差、功率谱密度等，以评估离子源的稳态运行。
2.离子源振动幅度的测量
为了测量EAST-NBI离子源振动幅度，本研究将采用激光干涉仪技术。首先，利用振动加速度计在离子源外部采集振动信号，然后通过光栅式激光干涉仪对振动信号进行分析。实验中将在激光干涉仪上设置合适的干涉探测器，通过激光干涉仪的光程差测量方法，可以获取离子源中的振幅和频率分布，进而得到离子源的振动幅度参数，以评估离子源的稳态运行。
3.离子源局部粒子密度分布的测量
为了测量EAST-NBI离子源束流的局部粒子密度分布，本研究将采用无影像离子束诊断技术。该技术可以通过离子束与样品的相互作用，获得样品表面局部的原子质量、成分和粗糙度等信息，从而分析离子束的局部粒子密度分布。实验中，将利用实验室自主研发的离子束诊断设备，对离子源束流进行扫描，通过采集离子束的反射信号和散射信号，得到离子束的局部粒子密度分布参数，以评估离子束的性能和聚焦效果。
四、研究意义
离子源稳态运行关键实验参数的测量技术研究对于提高离子源的性能和应用具有重要意义。具体体现在：
1.可以提高离子源中离子电流的稳定性，优化离子注入实验和ECRH实验中的效果。
2.可以提高离子源的稳定性和束流的稳定性，提高实验效率和数据准确度。
3.可以优化离子束的聚焦效果，提高各项实验指标。
此外，本研究所采用的测量技术也具有一定的参考和应用价值，可应用于其他离子源的实验研究和应用中。
五、研究进展计划
本研究的研究进展计划如下：
1.完成EAST-NBI离子源中离子电流的稳定性测量，并分析结果，得到离子电流的稳定性参数。
2.完成EAST-NBI离子源振动幅度的测量，并分析结果，得到离子源的振动幅度参数。
3.完成EAST-NBI离子源束流的局部粒子密度分布的测量，并分析结果，得到离子束的局部粒子密度分布参数。
4.将实验结果进行综合分析，评估离子源的稳态运行关键实验参数，并提出优化建议。
以上研究进展计划将在未来六个月内完成，并形成相应的论文发表。