ITER软X射线相机冷却实验监控系统

作为ITER重要的物理诊断之一,软X射线相机在装置烘烤时将面临高达250℃的环境温度。因此,冷却上限温度仅为75℃的相机探测器至关重要。为了验证冷却效果,所进行的冷却实验采用基于EPICS的监控系统管理实验过程及结果,实现了数据采集、存储、检索以及设备控制等功能,本设计创新之处在于高效的将所有采集控制算法通过EPICS集中实现。本文对监控系统的功能需求、监控参数、硬件及软件设计和测试结果进行了详细描述。结果表明,监控系统运行稳定,不仅为软X射线相机冷却实验提供可靠支撑,也为EPICS在监控系统中的推广提供借鉴。     

软X射线诊断冷却测试平台设计

软X射线物理诊断普遍应用于托卡马克聚变装置。在实验时,上限温度仅为75℃的软X射线诊断探测器将处于250℃的环境温度中,因此冷却系统不可或缺。本文分析了软X射线诊断探测器在运行时将受到的热负荷功率,并依据计算结果及实验时的冷却条件,创造性的设计了采用水、氦气混合制冷方式的冷却测试平台。所进行的测试结果表明,平台运行稳定,不仅能够很好的满足软X射线诊断的冷却需求,同时也为其它聚变诊断冷却系统的设计提供借鉴。     

ITER软X射线检测系统及其电磁兼容设计

国际热核聚变实验反应堆是世界上在建的最大的磁约束聚变装置托克马克装置,通过对其中软X射线的测量,可实现等离子体辐射对锯齿、色骨模等磁流体现象的物理研究和成像反演。软X射线诊断系统就是用来检测软X射线的设备。由于热核聚变时恶劣电磁环境及远距离传输,在设计信号检测系统时必须进行电磁兼容设计,以降低系统噪声、提高检测精度。本文中使用的检测电路采用差分结构实现电流信号到电压信号的转换,重点研究检测电路的实现及其电磁兼容设计。从电磁抗干扰的三要素出发,结合实验测试,针对电磁干扰的特殊性,讨论了滤波电路设计、印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)走线、电磁屏蔽及信号接地在系统中实现。本文采用32通道板卡集成设计;信号增益提高至107 V?A-1;放大器带宽达到120 k Hz。通过测试结果可以看出,信号噪声降至8 mV。通过优化设计提高了检测电路的集成度和放大电路的增益及带宽,同时降低了检测电路的噪声。     

软X射线绝对光强测量系统及其标定

详细介绍了软X射线绝对光强测量系统的设计和结构及其标定的情况和结果。测量系统包括电离室、监测（或待标定）探测器及其传动系统两部分，可作为50－2000eV软X射线绝对强度测量的一级标准探测器，并给出了系统的偏差。     

电压频率转换器在诊断X射线检测中的应用

根据诊断X射线检测的设计要求,结合STM32单片机的特点,将电压频率转换器应用到诊断X射线检测系统中。分析了电压频率转换器的工作原理,给出了电压频率转换器电路设计及诊断X射线检测系统的硬件构成,并对检测系统的控制程序流程进行详细的说明。电压频率转换器具有设计简单、低成本、高精度、应用灵活等特点,适合于低速数据采集。     

软X相机冷却回路分析与测试

软X射线相机用于测量托卡马克装置放电时等离子体辐射的软X射线在空间上的分布.在真空室烘烤时,软X射线相机周围的温度会达到250℃,需对探测器进行冷却.针对软X射线相机冷却需求,主要介绍了软X相机闭循环冷却回路的设计结构,并对冷却回路进行了热学仿真分析及实验测试.高压冷却气体通过密闭管道与探测器的换热器进行热交换,热交换...     

用于诊断磁约束等离子体的软X射线能谱仪

文章描述HT-6M托卡马克装置上的软X射线能谱仪的组成。给出HT-6 M弦积分的软X射线连续谱的解析表达式,计算其强度并据以进行真空准直系统的物理设计。首批实验结果表明物理设计合理,谱仪性能良好。     

太阳X射线成像望远镜低噪声信号采集系统

太阳X射线成像望远镜是我国正在研制的第一台观测太阳10nm以下X射线活动的空间仪器,采用背照射式全耗尽型短波敏感CCD作为成像传感器,利用低噪声信号采集系统采集X射线CCD中的电荷信号,生成图像数据.文章在详细介绍X射线CCD输出结构的基础上,分析了CCD输出信号产生的过程,复位噪声产生原因和CCD输出信号的特点,引出了对信号采集系统性能指标和电路结构的要求.继而介绍了信号采集系统的各组成部分,包括前置放大电路,相关双采样电路,主放大器和AD转换电路,重点分析了相关双采样电路的原理,文中给出了各部分的设计参考和测试结果,最后总结了空间相机低噪声信号采集系统的设计原则.测试结果表明该系统成功抑制了噪声,满足太阳X射线观测的要求.     

HgI_2探测器阵列测量HL-1M中15～150kev X射线辐射

在磁约束聚变高温等离子体的诊断实验中高能硬X射线、低能软X射线辐射的诊断方法     

北京同步辐射软X射线装置与软X射线探测器标定

软X射线计量标准的建立和软X射线探测器标定是目前国内急需解决的课题，本简单介绍了两套北京同步辐射软X射线装置，它们主要用于软X射线光学元件测量和软X射线探测元、器件的标定。另外给出了近年来在软X射线测量装置上开展的计量标准和探测器标定方面的研究结果。     

新型软X射线相机多通道数据采集系统设计

介绍了基于FPGA的新型软X射线相机多通道数据采集系统设计。该系统采用LT1819实现单端信号转差分放大,采用FPGA Kintex7-325T-900-2控制LTC2325在SDR和LVDS模式进行模数转换,实现了软X射线相机的多通道数据采集和传输。此系统可采集0-1 MHz内的软X射线相机输出信号,其分辨率可达0.122 mV。     

米曲霉孢子对同步辐射C、N、O元素K吸收边附近软X射线的吸收剂量分布研究

以C、N、O元素的K吸收边附近能量的软X射线为辐射光源,通过模型分析,比较了米曲霉孢子不同部位对不同能量软X射线吸收剂量分布.同时利用合肥同步辐射软X射线显微术光束线准单色的软X射线对孢子进行辐照实验,对不同能量辐照存活率结果进行了比较.理论分析表明,由于C、N、O元素K吸收边效应以及孢子不同部位元素组成的不同,受照时孢子不同部位对软X射线的吸收剂量分布随能量变化存在差异.实验结果显示,3种元素K吸收边附近软X射线对米曲霉孢子均有很强的辐射失活效应,其中2.3nm波长的软X射线对孢子的辐射损伤效应要高于3.2nm和4.4nm波长的软X射线.     

软X射线辐照LY12铝靶的汽化冲量计算研究

采用数值模拟方法对软X射线辐照LY12铝引起的汽化冲量进行了研究,提出了两种汽化冲量的计算方法,得到了汽化冲量随X射线初始能注量的变化规律.计算结果表明:对于1 keV软X射线,LY12铝的汽化冲量随着能注量的增大而线性增大.计算结果与一些经验公式的计算结果以及实验结果较为吻合.通过对∑miui和∑Pg(t)△t两种方法计算原理的分析和对各计算量的监控表明:两种方法均能较好地计算软X射线辐照材料产生的汽化冲量,但∑Pg(t)△t方法得到的汽化冲量结果更为准确和符合实际.     

腔内辐射温度的实验研究

介绍利用两台软 X 射线能谱仪和多针孔软 X 射线条纹相机配合诊断腔内的辐射温度。实验解决了因等离子体喷射引起的诊断口缩孔带来的测不准问题,测到了诊断孔的二维缩孔图像和缩孔时间过程,从而给出了腔内辐射温度随时间的变化关系,通过实验数据分析,建立了初步的诊断孔缩孔模型。     

双光束低能单色X光机及其性能测试

软X和超软X射线辐射测量在核物理、高能物理、天体物理、核爆炸及受控热核聚变研究中起着重要作用。近年来,这些工作在国内外发展相当迅速,相继出现了多种探测器和新的诊断手段。但是这需要单色软X射线源作为刻度源和信号源,能量低于5keV以下,半衰期较长的源已找不到。在国外曾采用高能加速器中带电粒子的同步辐射作为软X和超软X射线源,但需要将探测系统搬到同步回旋辐射中心进行刻度或标定。这不仅费用高昂而且也未必方便,因此,研制在实验室内使用的小型低能X射线源是可取的,在国外相继研制了冷阴极X射线源、低能质子打靶X射线源、小型激光束打靶X时线     

北京同步辐射软X射线装置与软X射线探测器标定

简单介绍了2套北京同步辐射软X射线装置，主要用于软X射线光学元件测量和软X射线探测元、器件的标定。给出了在软X射线测量装置上计量标准和探测器标定方面的研究结果。     

高功率Z箍缩软X射线功率测量

针对“强光一号”装置喷氪气高功率Z箍缩等离子体实验产生1keV以下的软X射线，研制了脉冲恒压电源驱动的镍薄膜量热计，测量Z箍缩软X射线总能量，用快时间响应的X射线二极管(XRD)探测器建立了软X射线功率测量系统，给出了实验测量结果。     

软X射线激光用分束镜研究

软X射线干涉测量是通过软X射线激光经过马赫-詹德干涉仪完成的，是测量驱动激光临界面附近等离子体状态的重要方法。本基于软X射线多层膜的性能特点，指出软X射线干涉测量的干涉仪各光学元件的入射角越接近正入射越好，分束镜的设计应以其反射率和透过率的乘积为衡量标准。用离子束溅射法制作了类镍银13．9nm软X射线激光干涉测量所需的分束镜，实测表明其面形精度达到纳米量级，反射率和透过率乘积大于1．6％。     

数字化线阵CCD扫描X射线成像系统

介绍了一种数字化线阵CCD扫描X射线成像系统的原理性样机,其主要特点是用窄束X射线成像,从系统结构上抑制了散射对成像的影响,在满足图像质量的情况下降低了成像所需的X射线剂量.介绍了系统设计的理论基础,讨论了系统的软、硬件组成,并测量了系统的成像性能.     

软X射线晶体标定系统研制

研制了一套完整的软X射线晶体积分反射系数标定系统,包括针对CC224M软X射线源所设计的专用的晶体标定室、晶体与探测器的转动控制机构、复合真空及供气系统、作为标定探测器的流气式正比计数器等。在这一系统上开展了实验研究,获得了TAP晶体对Cu-Lα(13.33)、Al-Kα(8.32)两种入射波长的积分反射系数,验证了系统的有效性。