[發(fā)明專利]一種J?TEXT托卡馬克裝置的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611069666.8
• 申請(qǐng)日: 2016-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN106772540A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳忠勇;高海龍;黃都偉;徐濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01T1/208
• 分類號(hào): G01T1/208
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙)42224
• 代理人: 方可

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于托卡馬克裝置檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種J-TEXT托卡馬克裝置的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電子逃逸是托卡馬克等離子體中的普遍現(xiàn)象；由于電子受到電場(chǎng)力的加速，熱電子的撞擊阻尼小于其受到的電場(chǎng)力時(shí)，熱電子會(huì)轉(zhuǎn)化為逃逸電子。等離子體破裂或者低密度放電都會(huì)帶來(lái)高通量逃逸電子。由于逃逸電子能量高達(dá)幾百M(fèi)eV，在等離子體破裂時(shí)，會(huì)局域損失到裝置第一壁材料，直接損傷材料的性能和壽命，所以必須對(duì)逃逸電子能量以及通量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。逃逸電子損失到第一壁時(shí)與材料發(fā)生厚靶韌致輻射，產(chǎn)生高能硬X射線，能量高達(dá)0.5-10MeV。

現(xiàn)有的聚變反應(yīng)裝置如EAST、HL-2A均采用多道切向FEB陣列式硬X射線測(cè)量系統(tǒng)來(lái)測(cè)量高能快電子輻射，其檢波電子系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種J-TEXT托卡馬克裝置硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)破裂運(yùn)行等離子中體逃逸電子密度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種J-TEXT托卡馬克裝置的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)，包括依次連接的硬X射線探測(cè)模塊、檢波電路和AD數(shù)據(jù)采集模塊；

其中，硬X射線探測(cè)模塊用于探測(cè)能量為0.5～10MeV的硬X射線并將其轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號(hào)；檢波電路用于獲取電壓脈沖信號(hào)的峰值包絡(luò)電壓；AD數(shù)據(jù)采集卡用于采集該峰值包絡(luò)電壓；通過外部快速離散頻譜分析儀根據(jù)脈沖信號(hào)峰值包絡(luò)電壓得到能譜分布，獲得硬X射線通量。

優(yōu)選的，上述的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)，采用NaI閃爍探測(cè)器作為硬X射線探測(cè)模塊；由于待檢測(cè)的硬X射線能量高，能量波段為接近伽馬射線能量范圍，采用NaI閃爍探測(cè)器來(lái)探測(cè)處于該能量范圍的硬X射線，分辨時(shí)間短、探測(cè)效率高。

優(yōu)選的，上述的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)，其硬X射線探測(cè)模塊輸出離散的窄脈沖信號(hào)；要通過檢波電路把脈沖幅值篩選出來(lái)形成包絡(luò)線信號(hào)，檢波電路的響應(yīng)速度不低于1us，時(shí)間分辨率為1ms，失真率低于20％。

優(yōu)選的，上述的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率不小于50KHz。

本發(fā)明提供的上述的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可準(zhǔn)確測(cè)量高能高速粒子的輻射；總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本發(fā)明提供的J-TEXT托卡馬克裝置硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)，采用硬X射線探測(cè)模塊通過光電效應(yīng)將硬X射線能量光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓脈沖信號(hào)；有優(yōu)選方案采用NaI閃爍探測(cè)器作為硬X射線探測(cè)模塊，對(duì)高能硬X射線的測(cè)量具有探測(cè)分辨時(shí)間短、探測(cè)效率高，并具有能準(zhǔn)確測(cè)量射線的能量的優(yōu)點(diǎn)；

(2)本發(fā)明提供的J-TEXT托卡馬克裝置硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)，通過硬X射線探測(cè)模塊將硬X射線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并對(duì)轉(zhuǎn)換獲得的電信號(hào)進(jìn)行放大整形，使得整個(gè)系統(tǒng)比較緊湊，操作簡(jiǎn)潔。

(3)本發(fā)明提供的J-TEXT托卡馬克裝置硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)，采用模擬的檢波電路，首先對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行整流，然后通過帶通濾波器篩選出中頻信號(hào)，可準(zhǔn)確反映輸入中頻信號(hào)的包絡(luò)幅值的變化；可在1ms左右的時(shí)間尺度上輸出準(zhǔn)確的波形包絡(luò)線；并且其檢波電路原理簡(jiǎn)單、工作性能優(yōu)越，成本低廉。

(4)本發(fā)明提供的J-TEXT托卡馬克裝置硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)，采用高采樣率的快速數(shù)據(jù)采集處理模塊，可實(shí)時(shí)獲取硬X射線輻射強(qiáng)度，進(jìn)而高效計(jì)算反演破裂運(yùn)行裝置逃逸電子濃度。

附圖說明

圖1是實(shí)施例提供的J-TEXT托卡馬克裝置的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)的功能框圖；

圖2是實(shí)施例提供的J-TEXT托卡馬克裝置的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)的硬X射線探測(cè)模塊的功能示意圖；

圖3是實(shí)施例提供的J-TEXT托卡馬克裝置的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)器接線接口示意圖；

圖4是實(shí)施例提供的J-TEXT托卡馬克裝置的硬X射線通量檢測(cè)系統(tǒng)的檢波電路的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。