[实用新型]用于测量核聚变装置内等离子体参数的布喇格成像光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种成像光谱仪，具体的说是涉及一种用于测量核聚变装置内等离子体参数的布喇格成像光谱仪，属光学成像技术领域。

背景技术

X射线光谱主要是作为了解热核等离子体的基本等离子参数的一种重要方法，也可以精确测量等离子体电子和离子温度。但是直至目前，用于磁约束等离子体的大型装置的X射线光谱仪都是约翰型的布喇格光谱仪，而这些仪器主要是利用柱面弯曲晶体在探测器上获得一维光谱，它们都是单基准装置，只能观测到等离子体一维的视图；而且直至目前，对于不同的元素，通常需要采用不同的晶体才能获得其成像谱线，只有在特殊情况，一种晶体才可以用于两种或两种以上元素的成像谱线的获得。

基于此，亟需研究出一种可以用于测量在托克马克和仿星器等装置在不同空间基准离子体参数的成像X射线光谱仪，来推进对热核等离子体参数的精确测量技术的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于测量核聚变装置内磁约束等离子体参数的布喇格成像光谱仪，用于克服背景技术中所存在的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：用于测量核聚变装置内等离子体参数的布喇格成像光谱仪，包括位于核聚变装置上透镜窗处的光谱仪箱体，在所述光谱仪箱体内设有正对核聚变装置上透镜窗口的真空型腔，在所述真空型腔内沿透镜窗口的水平中心轴线方向依次设有装配在第一调节平台上的成像物体及装配在第二调节平台上的球面弯曲布喇格晶体，在所述真空型腔内还设有装配在第三调节平台上的成像接收器，所述第一调节平台、第二调节平台及第三调节平台均固定在光谱仪箱体内；

其中，核聚变装置用于提供测量所需的等离子光源，并通过透镜窗口传输到光谱仪的真空型腔内；

球面弯曲布喇格晶体用于选取满足布喇格衍射波长要求的X射线；

成像接收器用于探测并读取所需的等离子体的二维成像X射线的光谱信号；

球面弯曲布喇格晶体、成像接收器以及等离子光源的位置设置满足罗兰圆要求，并均位于罗兰圆的圆周上，且其位于罗兰圆周上的具体位置设置满足公式:p＝q＝Rsinθ，a＜Rsinθ的要求；

上式中：R-表示球面弯曲布喇格晶体的弯曲半径；

p-表示等离子光源到球面弯曲布喇格晶体的距离；

q-表示成像接收器到球面弯曲布喇格晶体的距离；

a-表示成像物体到球面弯曲布喇格晶体的距离；

θ-表示布喇格角。

进一步，所述第一调节平台、第二调节平台及第三调节平台可通过焊接、铆接或螺钉与光谱仪箱体连接固定。

进一步，所述第一调节平台包含有固定在光谱仪箱体上的第一底座和固定在第一底座上用于对成像物体进行X向、Y向及Z向位移调节的第一三维调整台。

进一步，所述第二调节平台包含有固定在光谱仪箱体上的第二底座、固定在第二底座上用于调整球面弯曲布喇格晶体布喇格角的旋转台、固定在旋转台上用于对球面弯曲布喇格晶体进行X向、Y向及Z向位移调节的第二三维调整台以及固定在第二三维调整台上用于安装固定球面弯曲布喇格晶体的晶体安装台。

进一步，所述第三调节平台包含有固定在光谱仪箱体上的第三底座和固定在第三底座上用于对成像接收器进行X向、Y向及Z向位移调节的第三三维调整台。

进一步，所述球面弯曲布喇格晶体的曲面中心点位置位于核聚变装置上透镜窗口的水平中心轴线与旋转台的竖直中心轴线交汇处。

进一步，所述球面弯曲布喇格晶体可为石英晶体、硅晶体或锗晶体中的一种，球面弯曲布喇格晶体的布喇格角θ的设计值范围为49°～57°。

进一步，所述成像接收器可为X射线胶片、IP影像板或X射线CCD中的一种。

进一步，所述成像物体为网格布结构。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型是在约翰光谱仪的基础上，利用球面弯曲晶体取代约翰光谱仪中柱面弯曲晶体，便可实现对等离子体光源二维成像视图的获得，不仅结构简单，而且还具有较高的光谱空间分辨率；

(2)本实用新型通过将球面弯曲晶体固定在一个旋转平台上，利用旋转平台自身的旋转调节来实现对球面弯曲晶体的布喇格入射角的调整，便可满足对不同波长的X射线源的二维成像测量，避免了对不同元素，需要用不同的晶体来获得其谱线，大大减少了晶体数量的设置；

(3)本实用新型的球面弯曲布喇格晶体衍射角设置在49～57°范围内，可满足从Si到Kr元素的大多数类He离子光谱的测量，适用范围广。

附图说明