[发明专利]超冷强耦合等离子体离子温度的诊断方法

权利要求书

1.超冷强耦合等离子体离子温度的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

对原子源进行加热，在真空腔室内形成弥散的中性热原子气体；

利用“三束六路”连续激光形成的激光场，配合反亥姆霍兹线圈产生的梯度磁场，构建磁光阱，磁光阱为经典的原子三维激光冷却与俘获装置；

用磁光阱捕获并囚禁真空腔室内弥散的中性热原子气体，形成一定密度的冷原子团；

引入合适波长的激光，经聚焦后作用于冷原子团，将其电离，形成超冷等离子体；

超冷等离子体形成后，荷电粒子在离子速度成像的离子透镜电场作用下被加速，飞向二维位置灵敏探测器，探测器记录离子的空间分布；

基于探测器所记录的离子二维空间分布数据，结合数值反演算法，重构离子的三维速度分布；

利用麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布律拟合获得离子的速度分布，提取超冷等离子体中的离子温度。

2.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述形成一定密度的冷原子团，包括以下步骤：

三束连续激光从真空腔室的观察窗口入射后，经放置在对面的反射镜反射，形成三对相向传播且相互正交的光路，作为原子的三维冷却激光；

将一对线圈对称放置在真空腔室外，输入大小相等、方向相反的电流，呈反亥姆霍兹线圈结构，产生横纵方向磁场强度比值为1:2的梯度磁场；

利用三维冷却激光构建的光路系统，结合梯度磁场，在真空腔室内捕获中性热原子气体，形成一定密度的冷原子团。

3.根据权利要求2所述的诊断方法，其特征在于，所述连续激光由半导体激光器或钛宝石激光器产生，所述连续激光的激光线宽≤1MHz。

4.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述形成超冷等离子体，包括以下步骤：利用冷却激光将原子从基态激发至第一激发态，进行循环冷却；

引入合适波长的激光作为电离激光，经聚焦后作用于激发态的冷原子，将其电离，形成超冷等离子体。

5.根据权利要求4所述的诊断方法，其特征在于，所述电离激光由波长连续可调谐的脉冲染料激光器产生，所述电离激光的波长在电离阈值附近。

6.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述离子速度成像的离子透镜电场，为通过在一系列电极上添加不同电压，得到电场分布；所述离子透镜电场的等势线如光学透镜一般。

7.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述二维位置灵敏探测器包括两片微通道板、荧光屏和CCD相机，所述二维位置灵敏探测器用以记录离子的二维空间分布。

8.根据权利要求7所述的诊断方法，其特征在于，所述离子的二维空间分布，经过系统的标定，转化为离子的二维速度分布。

9.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述数值反演算法为反阿贝尔变换数值反演法，包括MEVIR或MEVELER算法；所述数值反演算法用以重构离子的三维速度分布。

10.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布律为：

其中，T为离子温度，k_B为玻尔兹曼常数。