[实用新型]磁约束核聚变损失高能离子能量和螺旋角测量系统

说明书

本实用新型公开了一种磁约束核聚变损失高能离子能量和螺旋角测量系统，它包括损失高能离子探测器、光路系统、真空密封调节、真空密封调节系统和信号采集系统，通过上述系统实现损失高能离子能量和螺旋角的同时测量。本实用新型的有益效果在于：它有效地解决了磁约束核聚变损失高能离子能量和螺旋角的测量问题，可同时获得损失快离子能量和螺旋角信息的测量，非常适用于磁约束核聚变装置损失高能粒子测量。

技术领域

本实用新型属于一种磁约束核聚变核测量装置，具体涉及一种磁约束核聚变损失高能离子能量和螺旋角测量系统，特别适用于托卡马克等离子体损失高能粒子能量和螺旋角的精确测量。

背景技术

高能离子损失对于维持磁约束核聚变等离子体的高约束性能和装置的安全稳定运行至关重要。聚变堆内等离子体主要依靠D-T聚变反应产生的高能离子(α粒子)加热，如果大量的α粒子损失出等离子体，聚变堆将不能维持自持运行，从而导致运行终止。高通量的高能离子损失出等离子体将轰击装置第一壁，从而导致第一壁局域热负荷过载，继而将导致壁材料起皱、熔化，甚至损毁，因此对装置的安全运行和使用寿命构成了严重的威胁。此外，当高能离子轰击第一壁时，将会有大量的杂质进入等离子体从而导致等离子体的污染，将极大地降低等离子体品质。因此，高能离子损失测量系统是开展磁约束核聚变高能离子研究的关键诊断。

目前，磁约束核聚变装置的高能离子测量只能提供高能离子损失率信息，或通过中子和伽马诊断间接提供高能离子信息，不能直接测量获得损失高能离子的能量和螺旋角信息。针对目前磁约束核聚变损失高能离子测量系统存在的不足，本实用新型磁约束核聚变损失高能离子测量系统采用三维高能离子入射窗和离子成像闪烁屏，实现了损失高能离子能量和螺旋角的同时测量，非常有效地解决了磁约束核聚变损失高能离子能量和螺旋角的测量问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种磁约束核聚变损失高能离子能量和螺旋角测量系统，它能够解决磁约束核聚变损失高能离子能量和螺旋角的测量问题。

本实用新型的技术方案如下：磁约束核聚变损失高能离子能量和螺旋角测量系统，它包括损失高能离子探测器、光路系统、真空密封调节、真空密封调节系统和信号采集系统，通过上述系统实现损失高能离子能量和螺旋角的同时测量。

所述的损失高能离子探测器包括屏蔽保护盒、闪烁体屏和入射窗，闪烁体屏位于屏蔽保护盒的顶端，入射窗位于屏蔽保护盒的侧面。

所述的屏蔽保护盒是一个中空的正方体结构。

所述的光路系统包括转动轴、成像光路、分光器和分光镜，转动轴顶端与高能离子损失探测器的屏蔽保护盒相连接，成像光路位于转动轴内部，分光器与转动轴的后端相连，分光镜位于分光器内部。

所述的真空密封调节系统包括对接法兰、过渡管、真空插板阀、观察窗、真空抽口、支撑平台、真空管道、滚珠丝杠、旋转步进电机和平移步进电机，对接法兰与过渡管连接、过渡管与真空插板阀连接、过渡管与观察窗连接，观察窗和真空管道连接，真空抽口位于观察窗下方，滚珠丝杠位于真空管道下方，旋转步进电机和平移步进电机位于真空管道后部，真空管道的两端通过支架固定在支撑平台上。

所述的信号探测系统包括传像光纤束、光电探测阵列、成像镜头和高速相机，传像光纤束和成像镜头分别与光路系统的分光器相连接，传像光纤束后端与光电探测阵列相连接，成像镜头后端与高速相机相连接。

所述的光路系统包括转动轴、成像光路、分光器和分光镜，转动轴顶端与高能离子损失探测器的屏蔽保护盒相连接，成像光路位于转动轴内部，分光器与转动轴的后端相连，分光镜位于分光器内部，转动轴穿过对接法兰、过渡管、真空插板阀、真空抽口、真空管道和旋转步进电机。

所述的屏蔽保护盒的内支撑材料为304不锈钢，外保护材料为石墨；闪烁体屏的基板为石英玻璃，厚度1mm，闪烁体材料为ZnS(Ag)，厚度10μm，闪烁体屏尺寸25mm×25mm；入射窗的材料为304不锈钢，入射缝尺寸0.8mm×2mm。