[发明专利]一种J‑TEXT托卡马克装置的硬X射线通量检测系统

说明书

技术领域

本发明属于托卡马克装置检测技术领域，更具体地，涉及一种J-TEXT托卡马克装置的硬X射线通量检测系统。

背景技术

电子逃逸是托卡马克等离子体中的普遍现象；由于电子受到电场力的加速，热电子的撞击阻尼小于其受到的电场力时，热电子会转化为逃逸电子。等离子体破裂或者低密度放电都会带来高通量逃逸电子。由于逃逸电子能量高达几百MeV，在等离子体破裂时，会局域损失到装置第一壁材料，直接损伤材料的性能和寿命，所以必须对逃逸电子能量以及通量进行监测。逃逸电子损失到第一壁时与材料发生厚靶韧致辐射，产生高能硬X射线，能量高达0.5-10MeV。

现有的聚变反应装置如EAST、HL-2A均采用多道切向FEB阵列式硬X射线测量系统来测量高能快电子辐射，其检波电子系统复杂，成本高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种J-TEXT托卡马克装置硬X射线通量检测系统，对破裂运行等离子中体逃逸电子密度进行实时监测。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种J-TEXT托卡马克装置的硬X射线通量检测系统，包括依次连接的硬X射线探测模块、检波电路和AD数据采集模块；

其中，硬X射线探测模块用于探测能量为0.5～10MeV的硬X射线并将其转换成电压脉冲信号；检波电路用于获取电压脉冲信号的峰值包络电压；AD数据采集卡用于采集该峰值包络电压；通过外部快速离散频谱分析仪根据脉冲信号峰值包络电压得到能谱分布，获得硬X射线通量。

优选的，上述的硬X射线通量检测系统，采用NaI闪烁探测器作为硬X射线探测模块；由于待检测的硬X射线能量高，能量波段为接近伽马射线能量范围，采用NaI闪烁探测器来探测处于该能量范围的硬X射线，分辨时间短、探测效率高。

优选的，上述的硬X射线通量检测系统，其硬X射线探测模块输出离散的窄脉冲信号；要通过检波电路把脉冲幅值筛选出来形成包络线信号，检波电路的响应速度不低于1us，时间分辨率为1ms，失真率低于20％。

优选的，上述的硬X射线通量检测系统，其数据采集模块的采样率不小于50KHz。

本发明提供的上述的硬X射线通量检测系统，具有结构简单的特点，可准确测量高能高速粒子的辐射；总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的J-TEXT托卡马克装置硬X射线通量检测系统，采用硬X射线探测模块通过光电效应将硬X射线能量光信号转化成电压脉冲信号；有优选方案采用NaI闪烁探测器作为硬X射线探测模块，对高能硬X射线的测量具有探测分辨时间短、探测效率高，并具有能准确测量射线的能量的优点；

(2)本发明提供的J-TEXT托卡马克装置硬X射线通量检测系统，通过硬X射线探测模块将硬X射线转换成电信号，并对转换获得的电信号进行放大整形，使得整个系统比较紧凑，操作简洁。

(3)本发明提供的J-TEXT托卡马克装置硬X射线通量检测系统，采用模拟的检波电路，首先对输入的信号进行整流，然后通过带通滤波器筛选出中频信号，可准确反映输入中频信号的包络幅值的变化；可在1ms左右的时间尺度上输出准确的波形包络线；并且其检波电路原理简单、工作性能优越，成本低廉。

(4)本发明提供的J-TEXT托卡马克装置硬X射线通量检测系统，采用高采样率的快速数据采集处理模块，可实时获取硬X射线辐射强度，进而高效计算反演破裂运行装置逃逸电子浓度。

附图说明

图1是实施例提供的J-TEXT托卡马克装置的硬X射线通量检测系统的功能框图；

图2是实施例提供的J-TEXT托卡马克装置的硬X射线通量检测系统的硬X射线探测模块的功能示意图；

图3是实施例提供的J-TEXT托卡马克装置的硬X射线通量检测系统的探测器接线接口示意图；

图4是实施例提供的J-TEXT托卡马克装置的硬X射线通量检测系统的检波电路的原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。