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能量依赖截面对于磁化等离子体中电荷交换光谱法测量流速的影响

DOI：10.1016/j.physleta.2019.01.032 期刊：Physics Letters A 出版年份：2019 更新时间：2025-09-24 03:12:43
摘要： 电荷交换光谱法（CXS）被广泛用于测量等离子体流速。精确测量结果受中性原子与杂质离子间能量依赖性截面影响显著。大螺旋装置采用了一种对称的极向CXS布局，利用该布局获取实际等离子体流速时，可从总流速中提取由截面导致的修正流速。研究发现修正流速与离子温度呈线性关系。通过研究多种等离子体条件下的丰富放电数据发现，在相同束能条件下修正流速与离子温度的比值符合正态分布?；谕臣平峁沂玖耸芏蕴枷低澈颓庀低承拚魉?离子温度比值的影响。利用原子数据与分析结构（ADAS）中的有效发射系数（Q）研究了修正流速对Q的依赖性，观察到修正流速与离子温度的比值随归一化有效发射系数((1/Q)dQ/dv)增大而线性增加的关系。根据该现象推导出实验(1/Q)dQ/dv值，并讨论了不同n=2激发态占比的比较。同时展示了不同接收器（碳和氢）的影响：当束能低于30 keV/amu时，碳系统的实验(1/Q)dQ/dv值随束能降低而减小，这种低束能下(1/Q)dQ/dv的变化趋势表明n=2激发态供体对截面的贡献存在。
作者： J. Chen，K. Ida，M. Yoshinuma，I. Murakami，T. Kobayashi，M.Y. Ye，B. Lyu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究能量依赖截面在磁化等离子体中利用电荷交换光谱测量流速时的影响，重点关注校正速度及其与离子温度、束能和激发态的依赖关系。

研究成果

研究表明，校正速度与离子温度呈线性关系，其中Vcor/Ti比值对碳和氢系统的束流能量表现出特定依赖性。有效发射系数的归一化梯度(1/Q)dQ/dv是理解校正速度的关键。实验数据显示低束流能量下n=2激发态供体的贡献，突显了当前原子数据模型的局限性。这些发现强调了电荷交换光谱中精确截面数据的必要性，以实现对磁化等离子体中流动速度的精准测量。

研究不足

该研究仅限于大型螺旋装置（LHD），可能无法直接适用于其他聚变装置。ADAS及其他模型的截面计算精度可能不足，尤其在激发态贡献显著的低束流能量条件下。离子温度与校正速度的测量误差，以及密度、磁场等其他等离子体参数的影响，均会导致数据离散。部分分析中忽略了激发离子的回旋运动，这可能影响高磁场条件下的结果。

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