سایت مقالات فارسی – اندازه گیری دمای پلاسما به روش پراکندگی تامسون۹۳- قسمت ۱۵

اندازهگیری دمای الکترون از مرکز پلاسما در یک شات پلاسمای ADITYA نوعی در شکل (۲-۵) نشان داده شدهاست.
 
شکل ۲-۵-اندازهگیری دمای الکترون یک شات پلاسما معمول [۴۵].
فصل سوم
مروری براندازهگیری دمای الکترون با استفاده 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 اندازهگیریهای دقیق است. در پلاسمای حاصل در میدان لیزری با استفاده 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 میکند. 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 اندازههای دما و چگالی الکترونهای پلاسمای لیزری با استفاده از لیزرهای حالت جامد Nd:YAG اندازهگیری 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 میشود. 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 میکند. در این آزمایش برای اجتناب از ایجاد اختلال روی پلاسما ناشی از جذب فوتون لیزر در فرآیند عکس تابش برمشترلانگی دقت زیادی بکار رفته است. همانطور که میدانیم در فرآیند عکس تابش برمشترلانگی الکترون، انرژی فوتون را جذب کرده و دمای آن زیاد میشود.
در شکل زیر نمودار چیدمان آزمایشگاهی برای اندازهگیری پراکندگی تامسون نشان داده شده است [۴۷].
 
شکل ۳-١- طرحی از راهاندازی 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 میشود. 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 میشود. 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 اندازهگیری شده دما و چگالی تأثیر داشته است. برای سه تأخیر زمانی ns ۲۰۰ ، ns ۶۰۰، ns۱۰۰۰ این تغییرات در شکل (۳-۲) مشاهده میشود.
 
شکل ۳-۲- تحولات پارامترهای پلاسما [۴۸ ]
میتوان نتیجه گرفت که در تأخیر زمانی ns۲۰۰ بیشترین سهم تأثیر پرتوی کاوش تامسون مشاهده
میشود. حدود ۲۰٪ افزایش دما در این تأخیر مشاهده میشود، 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
در فصلهای پیش پارامترهای لیزر و پلاسما در سامانههای مختلف از جمله توکامکها و پلاسماهای لیزری بررسی شد. برای یادآوری میتوان گفت در فصل دوم استفاده از لیزر COدر پراکندگی تامسون برای توکامکهای JT-60U و ITER و لیزر D2O در توکامک TCA و لیزر یاقوت در توکامک ADITYA مورد بررسی قرار گرفت. در فصل سوم استفاده از لیزرهای حالت جامد Nd:YAG چه در تولید پلاسما و چه در روش تشخیصی پراکندگی تامسون مورد بررسی قرار گرفته است. در این فصل بر اساس دادههای تجربی، پارامترهای پراکندگی (α) و جابجایی طول موجی (λ) بر اثر پراکندگی تامسون ناشی از اثر دوپلری و گرمایش الکترونی (TΔ) بر اثر اختلال پراکندگی تامسون محاسبه میگردد.
۴-۲- محاسبه پارامترهای پراکندگی و جابجایی طول موجی پلاسماهای مورد مطالعه
در این بخش با داشتن پارامترهای پلاسمای توکامکهای ارایه شده در فصل دوم، به محاسبه پارامتر پراکندگی و جابجایی طول موجی میپردازیم. مشخصات لیزرها و پلاسمای توکامکها در جدول (۴-١) آمده است. حال با استفاده از معادلههای (١-۴۹) و (۱-۵۳) داریم:
و
جدول ۴-١- مشخصات پارامترهای لیزر تامسون و پلاسمای مورد مطالعه.

JT-60U
(CO2)
ADITYA
(Ruby)
ITER
(CO2)
TCA
(D2O)
برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت azarim.ir مراجعه نمایید.

r/>