一种汤姆逊散射信号收集装置及方法

1.本发明涉及激光散射诊断技术领域，更具体的说是涉及一种汤姆逊散射信号收集装置及方法。


背景技术：

2.目前，east装置是我国自行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置。切向汤姆逊散射诊断是通过测量等离子体中电子在激光作用下的散射谱形状和强度，获得电子的温度、密度实验数据。east上的切向汤姆逊散射诊断的532nm激光从激光房传出，经过7面反射镜、40多米的传输后，从m窗口中平面入射，传输至j窗口中平面的吸食器，光路与l窗口(信号收集窗口)夹角为度。l窗口安装有1个大孔径大视场角透镜组收集散射光信号，成像至“一”字型排列的31根直径1.5mm的光纤端面，实验时可以测量分析east装置内31个空间点的电子温度与电子密度分布。
3.但是，由于切向汤姆逊散射诊断系统光路长、反射镜多、光纤端面小，时常因镜架和透镜架机械蠕动、大气温湿度变化、大气湍流、地基振动等，散射信号无法全部收集进光纤，导致切向汤姆逊散射诊断系统失效。
4.因此，如何提供一种能够解决上述问题的汤姆逊散射信号收集装置是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种汤姆逊散射信号收集装置及方法，通过光纤架的三维机械调整结构，调整光纤架的空间位置，使散射光信号全部收集进光纤，进而传导至实验室色谱仪进行信号分析。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种汤姆逊散射信号收集装置，应用于east装置上，包括：
8.壳体；
9.直线导入器，所述直线导入器设置在所述壳体上；
10.主杆，所述主杆与所述直线导入器连接；
11.副杆，所述副杆与所述主杆连接；
12.联动杆，所述联动杆通过所述副杆与所述主杆连接。
13.优选的，还包括：限位器，所述限位器设置在所述副杆上。
14.优选的，还包括：挡片及挡片架，所述挡片及挡片架与所述副杆活动连接。
15.进一步，本发明还提供一种利用上述任一项所述的一种汤姆逊散射信号收集装置的收集方法，应用于east装置上，包括：
16.s1：通过所述直线导入器将所述主杆向前推送，当所述主杆运动一定距离后，所述挡片及挡片架自然垂下；
17.s2：当所述限位器运动至固定于所述east装置壁的限位块后，所述联动杆(5)不再
继续向前运动，此时继续推送所述主杆，所述副杆与所述主杆(3)的角度逐渐变大，所述挡片及挡片架与所述east装置产生的激光光路也逐步开始相交并产生交点，所述挡片及挡片架反射的激光通过透镜组聚焦至光纤端面平面上；
18.s3：继续推送所述主杆，所述挡片及挡片架与激光光路夹角逐渐变大，且所述交点对应的空间位置在连续变化，判断校对模拟的散射光是否全部收集进光纤。
19.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种汤姆逊散射信号收集装置及方法，借助巧妙的二维挡片和机械设计，并结合现场狭窄有限的安装条件，通过简易可控的一维运动，稳定、安全的实现了模拟切向汤姆逊诊断系统散射面的目的。通过该靶板系统，可以将切向汤姆逊诊断系统的31个目标测量点的散射光，反射至光纤端面所在的平面上，通过观察光纤端面与成像的相对位置，校核光信号是否全部收集进每根光纤。对未全部收集进光纤的情况，可以通过光纤架的三维机械调整结构，调整光纤架的空间位置，使散射光信号全部收集进光纤，进而传导至实验室色谱仪进行信号分析，结合标定数据，就能计算出等离子体的电子温度和密度。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1为本发明提供的一种汤姆逊散射信号收集装置的结构示意图；
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.参见附图1所示，本发明实施例公开了一种汤姆逊散射信号收集装置，应用于east装置上，包括：
24.壳体1；
25.直线导入器2，直线导入器2设置在壳体1上；
26.其中，直线导入器1为行程为1000mm的焊接波纹管超高真空直线导入器；
27.主杆3，主杆3与直线导入器2连接；
28.副杆4，副杆4与主杆3连接；
29.联动杆5，联动杆5通过副杆4与主杆3连接。
30.在一个具体的实施例中，还包括：限位器6，限位器6设置在副杆4上。
31.在一个具体的实施例中，还包括：挡片及挡片架7，挡片及挡片架7与副杆4活动连接。
32.具体的，挡片及挡片架7与副杆4通过可旋转铰链连接。
33.进一步，本发明实施例还提供一种利用上述实施例中任一项的一种汤姆逊散射信
号收集装置的收集方法，应用于east装置上，包括：
34.s1：通过直线导入器2将主杆3向前推送，当主杆3运动一定距离后，挡片及挡片架7自然垂下；
35.s2：当限位器6运动至固定于east装置壁的限位块后，联动杆5不再继续向前运动，此时继续推送主杆3，副杆4与主杆3的角度逐渐变大，挡片及挡片架7与east装置产生的激光光路也逐步开始相交并产生交点，挡片及挡片架7反射的激光通过透镜组聚焦至光纤端面平面上；
36.s3：继续推送主杆3，挡片及挡片架7与激光光路夹角逐渐变大，且交点对应的空间位置在连续变化，判断校对模拟的散射光是否全部收集进光纤。
37.具体的，本发明实施例提供的结构具体改进点如下：
38.汤姆逊散射系统的激光是532nm可见激光与1064nm红外光同轴激光，1064nm激光为汤姆逊散射诊断系统的工作激光，532nm的可见光是用来给操作人员指示目前激光的路径和位置；
39.当该靶板系统工作时，将532nm的散射光调整收集进光纤，也代表着1064nm激光的散射光也已收集进光纤。在完成以上操作后，就把这套靶板系统收回来，否则影响east放电实验。
40.因为在上一步已经完成了光纤对齐，在随后进行的east放电实验中，1064nm激光在等离子体内的散射光就会精准的收集进光纤，并传导至实验室色谱仪进行信号分析。
41.具体的，本发明实施例提供的系统具体工作原理如下：
42.当不使用该装置时，整体装置处于收回状态，此时整个装置远离east装置的等离子体，且不影响该窗口的其他系统的正常工作；
43.当使用该靶板系统时，通过直线导入器1将主杆3向前推送，当主杆3运动一定距离后，挡片及挡片架7因为重力自然垂下，此时副杆4于主杆3呈90度，当限位器6运动至固定于east装置壁的限位块后，联动杆4将不再继续向前运动，此时继续推送主杆3，副杆4与主杆3的角度将逐渐变大，挡片及挡片架7与激光光路也逐步开始相交，挡板片反射的激光通过透镜组聚焦至光纤端面平面上，为一个圆形光点；再继续推送主杆3，挡片及挡片架7与激光光路夹角逐渐变大，且相交的点对应的空间位置在连续变化(对应切向汤姆逊散射系统不同的目标测量点)，且圆亮点呈连续直线或曲线移动(直线或曲线运动与透镜组与激光光路是否同轴相关)，此时就可以实现校对模拟的散射光是否全部收集进光纤。
44.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
45.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。