EAST托卡马克逆磁测量与磁探针标定研究.docx

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引言
托卡马克作为核聚变实验设备的代表，其磁场对聚变物理的研究具有非常重要的作用。磁探针作为一种常用的磁场测量手段，其标定精度直接影响托卡马克磁场的测量结果及物理分析的准确性。本文主要介绍在EAST托卡马克装置中，对逆磁测量及磁探针标定的研究。
正文
一、EAST托卡马克逆磁测量原理
EAST托卡马克采用了逆磁测量技术，该技术主要是利用高频信号穿过等离子体时，等离子体中的电流将引起信号的相位发生改变，通过测量相位变化，可以间接的得到等离子体中的电流分布。其基本原理如图1所示。
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图1 逆磁测量原理示意图
在图1中，高频信号经过等离子体中的电流I引起相位延迟Δϕ后和参考信号混合，通过检波后可以得到混频信号，进而通过相位差的测量可以得到电流分布。
二、磁探针标定方法
磁探针标定主要是将磁探针与标准磁场进行比对，计算得到磁探针的校正系数。常用的标定方法有两种，一种是直接测量磁场，另一种是利用标准线圈产生的梯度场间接计算磁场。如图2所示。
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图2 磁探针标定原理示意图
三、标定结果及误差分析
在EAST托卡马克中，磁探针标定结果的精度对托卡马克实验的磁场测量精度具有重要作用。磁探针标定结果的误差主要来自于磁探针的非线性响应、磁场的非均匀性及噪声等因素。目前，EAST托卡马克已经对磁探针标定进行了多次实验，得到了较为准确的标定结果。其中，由于磁场的非均匀性及噪声等因素的影响，磁探针标定结果的误差在2%左右。
结论
EAST托卡马克的逆磁测量及磁探针标定技术是目前核聚变实验装置中常用的磁场测量手段之一。逆磁测量技术通过测量高频信号相位变化，可以有效的测量等离子体中的电流分布。磁探针标定技术可以校正磁探针的非线性响应，从而提高磁场测量精度。虽然磁探针标定结果的误差主要来源于磁场的非均匀性及噪声等因素，但在实验中仍然能够得到较为准确的标定结果。