[发明专利]适用于核聚变装置弯晶谱仪诊断的调节系统

说明书

本发明涉及核聚变等离子体测量技术领域，具体涉及适用于核聚变装置弯晶谱仪诊断的调节系统，包括调节装置和控制单元；所述调节装置包括第一驱动机构、第二驱动机构、俯仰角调节机构和压接框架；第二驱动机构通过第一转接板与第一驱动机构连接，俯仰角调节机构通过竖直传动件与第二驱动机构连接，压接框架安装在俯仰角调节机构上，第一驱动机构、第二驱动机构、俯仰角调节机构用于实现压接框架的水平转动、竖直升降和俯仰调节，压接框架用于安装弯曲球面晶体；控制单元包括控制器，控制器用于控制第一驱动机构、第二驱动机构和俯仰角调节机构进行动作。本发明能够实现远程调节晶体，在不打开真空前提下，可通过调节晶体角度来适应不同谱线测量。

技术领域

本发明涉及核聚变等离子体测量技术领域，具体涉及适用于核聚变装置弯晶谱仪诊断的调节系统。

背景技术

在核聚变等离子体物理研究装置上，由于其产生的辐射大多处于X射线波段，通过一块弯曲球面晶体的布拉格衍射，可实现X射线分光和二维成像的目的，以该原理构建的诊断系统通常称为“弯晶谱仪”诊断。

由于X射线在空气中会严重衰减，因此，弯晶谱仪诊断需要处于高真空环境(10^-5Pa)。考虑到聚变研究装置运行过程中聚变反应产生大量中子、高能射线、磁场扰动、电磁波，对环境产生复杂的电磁、粒子影响。因此，弯晶谱仪系统各部件需具备抗电磁干扰和粒子轰击的能力。除此之外，弯晶谱仪光路会因聚变装置运行震动而产生改变，因此，需要设计相应的抗震手段。总而言之，在高真空、强电磁干扰、强磁场、强辐射、机械震动等环境下，弯晶谱仪诊断相关系统具有严格、复杂的设计要求。

弯晶谱仪诊断系统通过测量X射线波段特征谱线，分析谱线形状，可获得：①离子温度剖面；②电子温度剖面；③环向旋转速度剖面；④极向旋转速度剖面；⑤特征谱线对应的离子密度剖面。配合二维高分辨率的X射线成像探测器，可以获得高谱分辨和高空间分辨的谱线，实现等离子体参数的精确剖面测量。但是，从布拉格衍射原理2dsinθ＝nλ(2d是晶格常数，θ是布拉格角，n是衍射级次，λ是波长)可知晶体位置的偏差(特别是布拉格角度θ的偏差)直接影响测量波长的准确度，再者弯晶谱仪光路距离较远(约10米)轻微角度偏差会导致弯晶谱仪测量光谱的较大误差，因此，对弯晶的安装精度具有较高的要求。

现有弯晶谱仪系统都采用打开真空室线下晶体调节的方法，而且晶体角度一旦固定将无法进行调整。除此之外针对不同谱线测量的需求受限于晶体布拉格角度无法改变而只能通过更换晶体和改变晶体支撑角度(晶体布拉格角度)来实现，而弯晶谱仪安装精度要求很高，频繁更换安装会达到降低效率。这将严重限制了弯晶谱仪诊断在磁约束核聚变实验装置上的使用潜力和效率。

发明内容

本发明的目的在于提供适用于核聚变装置弯晶谱仪诊断的调节系统，能够实现远程调节晶体，在不打开真空前提下，可通过调节晶体角度来适应不同谱线测量，提高了系统的工作效率，且能达到精确安装的同时降低晶体安装难度；解决了现有需要打开真空室才能调节晶体角度的问题，解决了现有只能通过打开真空室后更换晶体和改变晶体支撑角度来适应不同谱线测量的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

适用于核聚变装置弯晶谱仪诊断的调节系统，包括调节装置和控制单元；

所述调节装置包括第一驱动机构、第二驱动机构、俯仰角调节机构和压接框架；

所述第二驱动机构通过第一转接板与第一驱动机构连接，所述俯仰角调节机构通过竖直传动件与第二驱动机构连接，所述压接框架安装在俯仰角调节机构上，所述第一驱动机构、第二驱动机构、俯仰角调节机构分别用于实现压接框架的水平转动、竖直升降和俯仰调节，所述压接框架用于安装弯曲球面晶体；

所述控制单元包括控制器，所述控制器用于控制第一驱动机构、第二驱动机构和俯仰角调节机构分别进行水平转动、竖直升降和俯仰调节动作。