测量托卡马克中4.6GHz低杂波平行折射率的装置

本发明属于微波，具体是一种测量托卡马克中4.6 ghz低杂波平行折射率的装置。

背景技术：

1、未来聚变堆稳态运行需要外部手段提供电流驱动，而低杂波电流驱动（lhcd）是所有非感应电流驱动方式中驱动效率最高的，因此常常在现有托卡马克装置上被用于维持长脉冲稳态运行。平行折射率是影响低杂波在等离子体中传播、吸收、和驱动效率的一个关键参数。平行折射率定义为，是指与托卡马克纵场bt平行的分量，为平行纵场方向的波数，c为真空中光速，为低杂波圆频率。一般情况下，平行折射率都是通过波与等离子体耦合程序计算模拟得到，缺少实验测量。更重要的是，计算得到的仅仅是天线口发射出来的平行折射率，当波在刮削层中传播时，由于波散射和参量衰变等效应，平行折射率会发生变化，从而导致低杂波驱动效率比理论值要低很多。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种测量托卡马克中4.6 ghz低杂波平行折射率的装置，可以测量低杂波电流驱动实验中实际的平行折射率，从而为低杂波电流驱动实验中平行折射率的测量和电流驱动效率反常下降机理研究提供有力数据支撑。

2、为达到上述目的，本发明是采用如下技术方案：

3、一种测量托卡马克中4.6 ghz低杂波平行折射率的装置，包括第一rf圆环探针和第二rf圆环探针、耐高温稳相同轴电缆、同轴电极、隔直器、衰减器、定向耦合器、检波器、匹配负载、环形电桥和采集系统；所述耐高温稳相同轴电缆包括外导体和内导体；第一rf圆环探针和第二rf圆环探针具有间距，放置在刮削层等离子体中，通过法拉第感应耦合的低杂波，经过耐高温稳相同轴电缆、同轴电极、隔直器、衰减器后分别接入环形电桥的第一端口和第二端口；在接入环形电桥的第一端口和第二端口前的两路低杂波信号分别经过定向耦合器，同时环形电桥的第三端口处合成的射频信号经过检波器，分别获得三个功率值，最后由采集系统进行数据采集并存储。

4、进一步地，两个相同的第一rf圆环探针和第二rf圆环探针由耐高温稳相同轴电缆的内导体绕制而成，并焊接在外导体上；第一rf圆环探针和第二rf圆环探针的绕制方向相同；所述第一rf圆环探针和第二rf圆环探针的半径均为1 mm，第一rf圆环探针和第二rf圆环探针的圆环与纵场方向所在平面平行，第一rf圆环探针和第二rf圆环探针的圆环的圆心间距为6 mm。

5、进一步地，所述环形电桥具有四个端口，四个端口间产生的相位差满足：第一端口-第三端口间、第三端口-第二端口间、第二端口-第四端口间的电长度为4.6 ghz 射频波波长的1/4，相位差为90度；第一端口-第四端口间的电长度为4.6 ghz 射频波波长的3/4，相位差为270度。

6、有益效果：

7、本发明可以测量低杂波电流驱动实验中实际平行折射率值，从而为研究边界等离子体参数，如密度、温度分布及湍流对平行折射率的影响提供有力数据支撑，有助于理解低杂波电流驱动效率反常下降机理。

技术特征：

1.一种测量托卡马克中4.6 ghz低杂波平行折射率的装置，其特征在于，包括第一rf圆环探针和第二rf圆环探针、耐高温稳相同轴电缆、同轴电极、隔直器、衰减器、定向耦合器、检波器、匹配负载、环形电桥和采集系统；所述耐高温稳相同轴电缆包括外导体和内导体；第一rf圆环探针和第二rf圆环探针具有间距，放置在刮削层等离子体中，通过法拉第感应耦合的低杂波，经过耐高温稳相同轴电缆、同轴电极、隔直器、衰减器后分别接入环形电桥的第一端口和第二端口；在接入环形电桥的第一端口和第二端口前的两路低杂波信号分别经过定向耦合器，同时环形电桥的第三端口处合成的射频信号经过检波器，分别获得三个功率值，最后由采集系统进行数据采集并存储。

2.根据权利要求1所述的一种测量托卡马克中4.6 ghz低杂波平行折射率的装置，其特征在于，两个相同的第一rf圆环探针和第二rf圆环探针由耐高温稳相同轴电缆的内导体绕制而成，并焊接在外导体上；第一rf圆环探针和第二rf圆环探针的绕制方向相同；所述第一rf圆环探针和第二rf圆环探针的半径均为1 mm，第一rf圆环探针和第二rf圆环探针的圆环与纵场方向所在平面平行，第一rf圆环探针和第二rf圆环探针的圆环的圆心间距为6 mm。

3.根据权利要求1所述的一种测量托卡马克中4.6 ghz低杂波平行折射率的装置，其特征在于，所述环形电桥具有四个端口，四个端口间产生的相位差满足：第一端口-第三端口间、第三端口-第二端口间、第二端口-第四端口间的电长度为4.6 ghz 射频波波长的1/4，相位差为90度；第一端口-第四端口间的电长度为4.6 ghz 射频波波长的3/4，相位差为270度。

技术总结本发明公开一种测量托卡马克中4.6 GHz低杂波平行折射率的装置，属于微波技术领域，包括真空侧的RF探针、耐高温稳相同轴电缆、同轴电极和大气侧的隔直器、衰减器、定向耦合器、环形电桥、采集系统。两个射频探针放置在刮削层内，圆环与纵场所在平面平行。由两个射频探针耦合的低杂波经耐高温同轴电缆、同轴电极传出真空室，然后经隔直器、衰减器分别接入环形电桥的第一、第二端口。在接入环形电桥第一、第二端口前的信号与环形电桥第三端口处的信号经定向耦合器、检波器接入采集系统，测量功率P<subgt;1</subgt;、P<subgt;2</subgt;和P<subgt;3</subgt;随时间的演化。本发明为研究低杂波实验中N<subgt;||</subgt;变化提供有力数据支撑。技术研发人员：李妙辉,王茂,吴则革,刘亮,马文强受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/29