基于光彈調制的運動斯塔克效應診斷

李義超，符 佳，呂 波，黃 耀，錢金平，羅正平，傅盛宇，李建康，魏永清，劉冬梅，肖炳甲

1.中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所，安徽 合肥 230031 2.中國科學技術大學，安徽 合肥 230026 3.合肥工業大學儀器科學與光電工程學院，安徽 合肥 230009 4.合肥工業大學電氣與自動化工程學院，安徽 合肥 230009

引 言

電流密度分布是磁約束聚變等離子體的重要分布參數之一，對其進行可靠和快速的測量對于開展等離子體平衡、約束與輸運和磁流體不穩定性等研究具有重要的意義，一直是托卡馬克裝置的關鍵診斷技術之一。

運動斯塔克效應(Motional Stark effect, MSE)診斷通過測量高速中性粒子通過等離子體時由于等效洛倫茲電場的影響發出的Stark光譜的偏振方向的變化，結合托卡馬克等離子體平衡反演來獲得電流密度分布。自從Levinton等在美國PBX-M托卡馬克裝置上設計安裝了第一套MSE診斷系統，并于1989年首次利用MSE系統測量了電流密度分布后[1]，MSE診斷系統逐漸成為托卡馬克上測量等離子體電流密度分布的主要手段，陸續在國內外各大托卡馬克裝置上得到了發展[2-6]。

為了支持EAST長脈沖高參數穩態運行模式的發展，在EAST上發展了一套基于雙光彈調制器(photoelastic modulators，PEM)的多道MSE診斷系統，投入實驗運行后通過測量斯塔克分裂譜的偏振方向得到EAST內部磁螺距仰角(pitch angle)信息，為通過平衡反演計算等離子體電流密度分布提供關鍵的數據約束條件。

1 MSE診斷系統

MSE診斷系統依賴于中性束注入(neutral beam injection, NBI)系統，并測量其注入后與等離子體相互作用發出的Stark光譜。……