【讲座回放&答疑】张洪明博士—光谱诊断系统在EAST等离子体关键参数测量中的应用

2022-05-20 03:42:52, 光电行业都会关注北京卓立汉光仪器有限公司

第24期的主讲张洪明博士，中科院合肥研究院副研究员，博士毕业于日本综合研究大学院大学，EAST装置杂质光谱诊断系统负责人。博士毕业于日本文部省综合研究大学院大学，EAST托卡马克装置软X射线/极紫外/真空紫外光谱诊断系统负责人，长期从事杂质光谱诊断及等离子体杂质输运物理研究，并开展了面向聚变堆的杂质光谱诊断系统研制。主持国家自然科学基金，安徽省重点研发专项等多项项目，发表期刊会议论文16篇，国际会议口头报告12次。

第24期回放视频：

名师答疑：

在讲座过程中张老师分享了多套光谱诊断系统的工作原理、结构组成、关键技术及实验结果。最后基于EAST实验结果，介绍了面向聚变堆的光谱诊断系统研制情况。讲座结束后的答疑环节，张老师针对同学们的提问一一作出解答。

Q: 请您多多介绍一下技术应用案例分析好吗？

A:托卡马克等离子体温度非常高，等离子体参数无法直接测量，只能采用非接触的测量方式。对等离子体发出的光线进行光谱分析，以获得等离子体参数是很重要的测量手段之一。以EAST装置为例，我们在装置上发展了从X射线到可见光波段的光谱诊断系统。通过分析测量到的谱线的强度、多普勒展宽、多普勒频移、谱线强度比、电荷复合交换光谱及运动斯塔克效应引起的谱线分裂等物理量，可以获得等离子体的杂质成分及浓度、等离子体的旋转速度、等离子体离子温度和电子温度、等离子体内部磁场分布和电流分布等多项重要参数。是EAST装置实验运行必不可少的测试手段。

Q:请问EAST等离子体有哪些技术应用优势？

A：EAST装置是世界上第一个成功运行的全超导托卡马克装置，自2006年运行以来，创造了多项等离子体参数世界纪录，目前已经成为国际聚变研究中的一个重要装置。其主要的技术就是可以实现稳态等离子体运行。国内外常规导体的托卡马克装置一般只能实现10秒量级的等离子体放电，而EAST装置目前已经实现了千秒级的等离子体放电。

Q: 张老师，您好，请问下弯晶谱仪主要关注的能量范围是多少？

A: 目前EAST装置上的弯晶谱仪的波长观测范围约为0.37-0.4nm，对应的光子能力范围为3.1-3.35keV。

Q: 张老师，您好，请问随着内部温度的升高，弯晶谱仪关注的能量范围会更高吗？

A:目前的弯晶谱仪主要通过观测类He和类H的Ar离子的谱线来分析等离子体的离子温度和旋转速度。所能观测的光子能力范围为3.1-3.35keV。随着等离子体温度的进一步升高，类H的Ar离子会进一步电离，转换为完全电离的Ar离子，而完全电离的Ar离子是无法辐射谱线的。因此，在更高温度的等离子体中是无法通过观测Ar的谱线来进行等离子体温度和旋转速度测量的。针对更高温度的等离子体，目前通常是采用弯晶谱仪观测Kr、Xe或者W的谱线的展宽和频移来进行测量。针对不同的谱线，系统的观测范围可能需要进行适当的改变。现在等离子体所也在开展面向聚变堆高参数等离子体的新型弯晶谱仪的研制。

Q: 能测辐射吗？

A:目前光谱诊断系统的观测的是等离子体在X射线到可见光波段的光线，而无法测量如伽马射线、中子辐射、高能粒子辐射等其他形式的辐射。其他的辐射种类由其他相应的诊断系统进行测量。

下期预告：

直播时间：

2022年5月24日 下午14:00-15:00

嘉宾介绍

曹玥，南京医科大学副教授

曹玥，南京医科大学副教授。2013年-2016年就读于华东理工大学获得理学博士学位。2016年-2017年在华东理工大学从事博士后研究工作，2017年-2019年获得香江学者计划在香港中文大学化学系从事博士后研究工作。2019年作为高层次引进人才引进到南京医科大学工作。主要的研究方向为SERS技术用于毒物分析检测、新型纳米材料探针构筑在单细胞内生物分子光谱及电化学多通道分析。近年来在Analytical Chemistry，Small，Chem.Comm.等权威分析化学相关杂志发表SCI论文30多篇，被引用500余次；授权发明专利2项，先后主持了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和南京医科大学引进人才基金等科研项目6项。

报告题目：纳米等离子体共振光谱技术在生物和法医分析中的应用

报告摘要

对于纳米颗粒而言，由于其表面电子的集体震荡在电磁波的作用下发生共振，导致电子震荡加剧，并引起纳米颗粒局域电磁场的急剧增强；此时，当光与纳米颗粒作用时会发生3种现象（1）SERS现象；（2）LSPR现象；（3）PRET现象；报告人基于这三种现象，构建新型纳米等离子共振光谱电化学生物传感器，并将这种新方法拓展应用于法医毒物分析领域。

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