Коллективное рассеяние
Длина рассеяния много больше дебаевского радиуса: |
l >> D |
Флуктуации определяются колебаниями экранирующих зарядов (холодная и плотная плазма).
i k |
|
Ti |
|
Is ~ ne |
|
M |
|||||
|
|
|
|
В спектре присутствует и в/ч (электронная) и н/ч (ионная) составляющие.
Вид форм-фактора рассеяния
Трудности реализации методики
•Величина сигнала.
P |
P ~ n |
T |
l 6.7 10 25 n l |
P |
P ~ 10 12 |
s |
l e |
e |
s |
l |
число фотонов за импульс должно превышать 100-1000 на спектральный канал
есть ограничение снизу на измеряемую плотность
•«Паразитное» рассеяние на окнах и элементах конструкции.
Ловушки-поглотители света и диафрагмы по пути лазерного луча
•Контраст спектрального прибора и системы регистрации.
• |
Собственное излучение плазмы. |
P ~ n |
P |
~ n 2 |
|
|
|
s |
e |
brems |
e |
есть ограничение сверху на измеряемую плотность
•Нагрев плазмы зондирующим лазерным лучом.
•Абсолютная калибровка: по рэлеевскому рассеянию на газе (воздухе).
давление ~0.01 атм., обязательно выдерживать ~12 часов от пыли
Перерыв
Типичная схема диагностики
Рубиновый лазер, регистрация рассеяния на 90° ГОЛ-3
Сигналы и спектр рассеяния
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для примера: рассеяние на низкотемпературной предварительной плазме |
ГОЛ-3 |
|||||||
Удобная система координат: |
|
|
k( )2 |
|||||
• |
ось X: квадрат отстройки по длине волны; |
|
||||||
|
|
|
J ~ J0 |
exp |
|
|
||
• |
ось Y: логарифм отношения сигнала к калибровке |
T |
||||||
|
|
|
||||||
максвелловская функция изображается прямой линией
сигнал калибровки , нм J/J0
0
1.6
3.2
4.8
100 нс/дел |
2, нм2 |
2.5 эВ |
|
|
Спектр рассеяния на токамаке TEXTOR
Рубиновый лазер, ЭОП + ПЗС матрица в системе регистрации, однокадровая система
спектр рассеянного излучения |
один импульс, два момента времени |
вырезана линия Н вырезана
лазерная
линия
Системы с передачей изображения лазерного луча позволяют получать подробный профиль электронной плотности и температуры.
Рассеяние на малый угол
k0
ks
k
Особенности:
•появляется возможность измерять выбранную компоненту вектора скорости электронов
•спектр рассеяния сужается (выше спектральная яркость)
•лучше соотношение полезного и паразитного объёмов плазмы
схема применяется для измерения высокоэнергичных «хвостов» функции распределения
•ограничение по критерию <<1 наступает раньше, чем для рассеяния на 90°
•более сложная борьба с паразитным рассеянием
Лазер на Nd стекле
ГОЛ-3
Рассмотрим более сложную диагностику, с регистрацией рассеяния на 8 и 90 градусов. Источник излучения: Nd лазер, работа на второй или первой гармонике (0.53 или 1.06 мкм).
Показана версия лазера на основной гармонике
Система рассеяния на 8º и 90º
ГОЛ-3
Сигналы 8° Nd рассеяния (2 = 0.53 мкм)
|
|
|
|
Разная длина оптоволокна даёт оптическую задержку сигналов |
ГОЛ-3 |
||