٨۳۰ eV

 

۶٨۰ eV

 

Te

 

 

 

۳٨۰ eV

 

۳۱۰ eV

 

۲۵۰ eV

 

Ti(fit)

 

 

 

مدل نظری مورد استفاده برای محاسبات در مورد پلاسمای حرارتی با چندین­گونه یون (یون­های اکثریت و ناخالصی­ها) اعمال شده است [۴۵]. دراین هندسه پراکندگی، بردار موج تقریبا عمود بر میدان مغناطیسی کل ( میدان مغناطیسی چنبره ای و میدان مغناطیسی قطبی) است، شکل طیف به زاویه بین بردارهای و B بسیار حساس است.
پایان نامه - مقاله - پروژه
در حالی که سهم ناخالصی­ها در نزدیکی مرکز غالب است. میدان مغناطیسی نیز در شکل جابجایی به طرف فرکانس­های بزرگتر تأثیر می­ گذارد. وقتی که زاویه ­ کمتر از انتخاب شده است، این اثر تقریبا ناچیز است.
۲-۴- بررسی پراکندگی تامسون با لیزر یاقوت[۲۳]
۲-۴-۱- توکامک ADITYA
توکامک AADITY یک توکامک به ابعاد متوسط با شعاع اصلی R به اندازه cm ٧۵، شعاع فرعی a به اندازه cm ٢۵، جریان پلاسما حدود KA ٢۵۰، چگالی الکترون کوچکتر یا مساوی ٣-cm ١٠١٣ ×۵ و دمای الکترون کوچکتر یا مساویKeV ١ می­باشد [۴۲].
توکامک ADITYA برای اندازه ­گیری­های دما وچگالی الکترون پلاسما اختصاص داده شده است. سیستم [۲۴]SAT از یک لیزر یاقوت با توان خروجی j ۱۰ و پهنای پالس حدود ns٢٠ بهره می­برد. بدلیل سطح مقطع خیلی کوچک پراکندگی تامسون ، توان لیزر باید بالا باشد. همچنین این روش نیاز به دقت زیادی برای حذف نور سرگردان جهت افزایش نسبت سیگنال به نویز می­باشد.
در حالت پراکندگی ناهمدوس، توان کل پراکنده شده مجموع ساده­ای از توان­های پراکنده­شده از هر یک از الکترون­های جداگانه­ ای است که در حجم پراکنده شده مشاهده شده ­اند.
با فرض اینکه توزیع سرعت الکترون­ها بصورت ساده ماکسولی باشد، توان پراکنده شده در امتداد عمود بر راستای موج فرودی و بردارهای قطبش پرتوی لیزری با مدل سلدن[۲۵] داده می­ شود [۴۳]. طیف پراکنده شده مانند توزیع سرعت الکترون­های پلاسما به شکل گاوسی است. کل پهنا در نیمه بیشینه (HWHM) این طیف بطور مستقیم با دمای الکترون ارتباط دارد و با معادله زیر داده می شود :
برای پلاسمای با انر‌ژی eV۱، MHWH پهنای بینابیدر حدود nm ٣ است و برای اندازه ­گیری دماهای پایین نیاز به تفکیک طیفی بالا دارد. سیستم ATS از یک لیزر یاقوت و یک تصویربرداری معمولی[۲۶] PMT بعنوان یک آشکارساز بهره می­برد. لیزر یاقوت Q- سوییچ دارای یک بیشینه انرژی در حدود j ١٠، مدت دوام پالس sn٢٠ و واگرایی در حدود mrad ٢/١ بعنوان چشمه نوری است. جهت برقراری ایمنی در برابر امواج الکترومغناطیسی و تداخل امواج RF حاصل از دستگاه، لیزر به فاصله ٧ متری از دستگاه قرار گرفته است.
فوتون پراکنده شده تحت زاویه ˚٩٠ از حجم پراکندگی از طریق دهانه شعاعی، با بهره گرفتن از یک سیستم نوری که متشکل از یک عدسی شی بیرنگ یا نافام است، جمع­آوری می­گردد. تصویر­برداری اپتیک کلی طوری طراحی شده است که تنها با یک المان یک سانتی­متری به بزرگنمایی یک به یک به نمایش در می ­آید.
با بهره گرفتن از یک لیزر هلیوم– نئون و عبور پرتوی آن بطور هم خط با لیزر یاقوت مجموعه اپتیکی تنظیم می­گردد. از یک متوقف کننده کربنی که در پشت دیواره ظرف نصب شده، برای کاهش بیشتر نور پلاسما و نور سرگردان و جلوگیری از ورود آنها به درون مجموعه اپتیکی استفاده شده است.
دمای الکترونی پلاسما از طریق شیب منحنی بر حسب لگاریتم دامنه سیگنال هر کانال محاسبه می­ شود. برای سیستم لیزر یاقوت و هندسه پراکندگی °٩٠ رابطه بین دو پارامتر بالا بصورت زیر است [۴۴].
.
اندازه ­گیری دمای الکترون از مرکز پلاسما در یک شات پلاسمای ADITYA نوعی در شکل (۲-۵) نشان داده شده­است.

شکل ۲-۵-اندازه ­گیری دمای الکترون یک شات پلاسما معمول [۴۵].
فصل سوم
مروری براندازهگیری دمای الکترون با بهره گرفتن از پراکندگی تامسون در پلاسمای لیزری
٣-١- مقدمه
پراکندگی تامسون نقش مهمی در مطالعه پلاسما گداخت اینرسی دارد و درآزمایش­های عملی با انرژی­های بالا، نیاز به اندازه ­گیری­های دقیق است. در پلاسمای حاصل در میدان لیزری با بهره گرفتن از لیزرهای حالت جامد Nd:YAG از آنجاییکه پلاسما تا حدودی چگال (تا مرتبه ) است و از طرفی دمای الکترون­ها، پایین و حرارتی از مرتبه یک تا چند ده الکترون ولت است، اثر گرمایش پلاسما با لیزر کاوش اهمیت پیدا می­ کند. در حالی که در سیستم­های گداخت لیزری به دلیل دمای بسیار بالای الکترون­ها این اثر ناچیز است. حتی در پلاسماهای تخلیه الکتریکی در فشار پایین و انرژی تخلیه بالا، دمای الکترون­ها نیز بالاست و گرمایش الکترون­ها با فوتون­های لیزر کاوش ناچیز است.
۳-۲- پراکندگی تامسون با لیزر آرگون در پلاسما لیزری
در گزارشی اندازه­ های دما و چگالی الکترون­های پلاسمای لیزری با بهره گرفتن از لیزرهای حالت جامد Nd:YAG اندازه ­گیری شده است [۴۶]. در این آزمایش با کانونی کردن پرتوی لیزر Nd:YAG با انرژی mj ۱۵ در طول موج هماهنگ دوم nm ۵۳۲λL= روی عدسی به فاصله کانونی mm ٨۰ پلاسمای گاز آرگون حاصل می­ شود. از یک لیزر Nd:YAGدیگر با گستره انرژی mj ۶۰-۱۰ در هماهنگ دوم nm ۵۳۲λL= پراکندگی تامسون صورت می­گیرد. در فاصله زمانی بین ns ۴۰ تا μs ۱۰ دما و چگالی پلاسمای حاصل بترتیب از eV ۱ تا eV ۵ و چگالی آن از تا تغییر می­ کند. در این آزمایش برای اجتناب از ایجاد اختلال روی پلاسما ناشی از جذب فوتون لیزر در فرایند عکس تابش برمشترلانگی دقت زیادی بکار رفته است. همانطور که می­دانیم در فرایند عکس تابش برمشترلانگی الکترون، انرژی فوتون را جذب کرده و دمای آن زیاد می­ شود.
در شکل زیر نمودار چیدمان آزمایشگاهی برای اندازه ­گیری پراکندگی تامسون نشان داده شده است [۴۷].

شکل ۳-١- طرحی از راه ­اندازی آزمایش [۴۷]
۳-۳- مطالعه اثر گرمایش در پلاسمای لیزری در خلال پراکندگی تامسون
در آزمایشی با پرتو لیزر Nd:YAG در فشار اتمسفر، هوا باپرتوی هماهنگ دوم (nm ۵۳۲) برای تشکیل پلاسما و از همین پرتو در راستای عمود برای پراکندگی تامسون استفاده می­ شود. پهنای زمانی (FWHM) پرتوی لیزر برهمکنش برای ایجاد پلاسما ns ۶ است [۴۸]. انرژی هر پالس mj ۲۵ با نرخ تکرار Hz ۱۰ با یک لنز به فاصله کانونی cm ۱۰ کانونی شده و قطر لکه به μm ۲۴۰ و شاریدگی[۲۷] پالس لیزر به حدود J.cm-2۵۰ می­رسد. پرتوی لیزر دوم، برای مشاهده پراکندگی تامسون استفاده شده که تا حدودی سبب گرمایش پلاسما می­گردد. انرژی پالس تشخیصی j ۵۰ در حجمی به اندازه لکه μm۵۰۰ متمرکز می­ شود. بدین ترتیب شاریدگی پرتوی تشخیصی به اندازه J.cm-2 ۶-۵ بسیار کمتر از شاریدگی پرتو مولد پلاسما می­باشد.
با تحلیل و بررسی نتایج، دما و چگالی الکترون­ها (Te ، ne)k°۱۰۱۰۰۰ و چگالی بعد از زمان ns ۱۵۰ تأخیر و به همین ترتیب دمای k°۲۲۷۰۰ و چگالی برای زمان sμ ۱ تأخیر بین پرتوی مولد پلاسما و پرتوی تشخیصی تامسون بدست آمده است. نکته جالب توجه این است که تأخیر زمانی بین [۲۸]LIP و [۲۹]TS روی مقادیر اندازه ­گیری شده دما و چگالی تأثیر داشته است. برای سه تأخیر زمانی ns ۲۰۰ ، ns ۶۰۰، ns۱۰۰۰ این تغییرات در شکل (۳-۲) مشاهده می­ شود.

شکل ۳-۲- تحولات پارامترهای پلاسما [۴۸ ]
می­توان نتیجه گرفت که در تأخیر زمانی ns۲۰۰ بیشترین سهم تأثیر پرتوی کاوش تامسون مشاهده
می­ شود. حدود ۲۰٪ افزایش دما در این تأخیر مشاهده می­ شود، در حالی که برای تأخیر بیش از ns ۶۰۰ پرتوی کاوش TS چندان اختلالی روی دما و چگالی نداشته است.
فصل چهارم
بررسی نتایج تجربی و تحلیل آنها
۴-۱- مقدمه

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...