TOKAMAK光譜診斷與我們的產(chǎn)品
——從中子，X-ray到可見(jiàn)光,從穩(wěn)態(tài)測(cè)量到超高速時(shí)間分辨測(cè)試
托卡馬克（Tokamak）是一種利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器，*初是由蘇聯(lián)庫(kù)爾恰托夫研究所的阿齊莫維齊等人在20世紀(jì)50年代發(fā)明的。托卡馬克的中央是一個(gè)環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈，在通電的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場(chǎng)，將真空室中的等離子體加熱到很高的溫度，以達(dá)到發(fā)生核聚變反應(yīng)所需的條件。托卡馬克裝置中等離子體溫度可以達(dá)到幾千萬(wàn)甚至上億攝氏度，從X射線到微波波段均有很強(qiáng)的輻射。聚變等離子體的輻射探測(cè)，特別是從X射線到可見(jiàn)光波段的發(fā)射光譜診斷，是發(fā)展比較早的診斷項(xiàng)目之一。從電子在躍遷前后的狀態(tài)來(lái)看，聚變等離子體發(fā)射的光譜可分類為：
自由態(tài)→自由態(tài)：軔致輻射、回旋輻射
束縛態(tài)→束縛態(tài)：線輻射
自由態(tài)→束縛態(tài)：復(fù)合輻射、雙電子輻射
其中軔致輻射、復(fù)合輻射和雙電子輻射是連續(xù)譜，回旋輻射和線輻射是線狀譜。復(fù)合輻射和雙電子輻射有時(shí)合稱復(fù)合輻射。等離子輻射的線狀譜線主要來(lái)自雜質(zhì)離子。在小型裝置上，等離子體線輻射主要是低 Z 的輕雜質(zhì)，而在大中型裝置上，線輻射則主要來(lái)自未完全電離的高 Z 金屬雜質(zhì)離子。
我們的相關(guān)儀器設(shè)備在托卡馬克等離子體光譜診斷領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用，目前已經(jīng)應(yīng)用我們產(chǎn)品的的診斷系統(tǒng)包含：
² 電荷符合交換光譜（CXRS）診斷
² 湯姆遜（Thomson）散射
² 運(yùn)動(dòng)斯塔克（Stark）效應(yīng)診斷
² 中性束注入主動(dòng)光譜診斷
² 磁流體動(dòng)力學(xué)（MHD）真空紫外成像診斷
² 用于測(cè)量邊界旋轉(zhuǎn)的邊界被動(dòng)光譜診斷系統(tǒng)
我們可以用于托卡馬克等離子體光譜診斷的設(shè)備包括：
² 傳統(tǒng)CT式光譜儀—用于可見(jiàn)與NIR波段以及多道成像光譜
² >=1m長(zhǎng)焦距高分辨光譜儀—用于高分辨與多道成像光譜
² 真空紫外光譜儀
² ICCD—用于時(shí)間分辨光譜與影像
² iSCMOS—快速讀出ICCD
² EMCCD—微弱信號(hào)探測(cè)增強(qiáng)型CCD
² High Speed ICCD—高速ICCD，讀出速度可以達(dá)到10000f/s以上，并且具備時(shí)間分辨能力
² MCP粒子探測(cè)器—可以用于真空粒子探測(cè)
² 基于中階梯的LIBS探測(cè)系統(tǒng)
² 傳統(tǒng)X-ray CCD探測(cè)器
² 單光子計(jì)數(shù)X-ray探測(cè)器
² 條紋相機(jī)—用于超快過(guò)程研究
² 高速相機(jī)—用于高速現(xiàn)象研究
用于測(cè)量邊界旋轉(zhuǎn)的邊界被動(dòng)光譜診斷與獲得的多道光譜圖像（100道）
中性注入光譜診斷測(cè)量得到的可見(jiàn)光波段光譜
基于大面積PILUTUS探測(cè)器的X射線彎晶譜儀測(cè)量到的原始譜線圖像
不同的診斷可以測(cè)量不同的等離子體參數(shù)。按照診斷種類不同，我們有不同推薦使用的設(shè)備：
| 測(cè)量參數(shù) | 診斷系統(tǒng)名 | 測(cè)量區(qū)域 | 推薦設(shè)備 |
| 雜質(zhì)離子溫度 | X射線彎晶譜儀 電荷符合交換光譜 邊界被動(dòng)光譜診斷 |
芯部 邊界和芯部 邊界 |
EMCCD >=1m長(zhǎng)焦距高分辨光譜儀 |
| 主離子溫度 | 中子診斷系統(tǒng) 電荷符合交換光譜 邊界被動(dòng)光譜診斷 |
芯部 邊界和芯部 邊界 |
中子成像探測(cè)器 EMCCD >=1m長(zhǎng)焦距高分辨光譜儀 |
| 電子溫度 | 湯姆遜散射診斷 電子回旋輻射診斷 X射線彎晶譜儀 邊界朗繆爾探針 |
邊界和芯部 芯部 芯部 刮削層區(qū) |
iSCMOS / 超高速ICCD |
| 電子密度 | HCN激光反射儀 湯姆遜散射診斷 二氧化碳散射 微波反射儀 邊界朗繆爾探針 |
邊界和芯部 邊界和芯部 邊界 邊界 |
像增強(qiáng)器 & ICCD & 光譜儀等 |
| 環(huán)向雜質(zhì)旋轉(zhuǎn)速度 | X射線彎晶譜儀 電荷符合交換光譜 邊界被動(dòng)光譜診斷 |
芯部 邊界和芯部 邊界 |
EMCCD >=1m長(zhǎng)焦距高分辨光譜儀 EMCCD |
| 環(huán)向主離子旋轉(zhuǎn)速度 | X射線彎晶譜儀 電荷符合交換光譜 邊界磁探針 |
邊界 邊界和芯部 安全因子q=1詞磁面 |
PILATUS探測(cè)器 EMCCD |
| 極向雜質(zhì)旋轉(zhuǎn)速度 | 邊界被動(dòng)光譜診斷 電荷符合交換光譜 |
邊界 邊界和芯部 |
EMCCD >=1m長(zhǎng)焦距高分辨光譜儀 EMCCD |
| 雜質(zhì)密度 | 邊界被動(dòng)光譜診斷 電荷符合交換光譜 X射線彎晶譜儀 極紫外真空紫外譜儀 |
邊界 邊界和芯部 芯部 芯部 |
EMCCD >=1m長(zhǎng)焦距高分辨光譜儀 EMCCD 真空紫外光譜儀系統(tǒng) |
美國(guó)McPherson長(zhǎng)焦距光譜儀
美國(guó)McPherson公司真空紫外光譜儀
英國(guó)Photek公司像增強(qiáng)器與MCP真空成像探測(cè)器
Dectris-PILATUS系列單光子X(jué)射線探測(cè)器
快速讀出ICCD與超高速讀出ICCD（搭配Phantom公司高速讀出探測(cè)器）
Andor公司傳統(tǒng)CT式光譜儀與EMCCD
基于Photonic Science公司中子成像ICCD拍攝到的中子成像實(shí)驗(yàn)圖
CYCLOPS, A proposed high flux CCD neutron diffractometer, Physica B Condensed Matter 385:1052-1054 2005
美國(guó)McPherson公司真空紫外光譜儀
英國(guó)Photek公司像增強(qiáng)器與MCP真空成像探測(cè)器
Dectris-PILATUS系列單光子X(jué)射線探測(cè)器
快速讀出ICCD與超高速讀出ICCD（搭配Phantom公司高速讀出探測(cè)器）
Andor公司傳統(tǒng)CT式光譜儀與EMCCD
基于Photonic Science公司中子成像ICCD拍攝到的中子成像實(shí)驗(yàn)圖
CYCLOPS, A proposed high flux CCD neutron diffractometer, Physica B Condensed Matter 385:1052-1054 2005
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