بخشی از مقاله
چکیده:
در مرحله راه اندازی توکامک تابان، اندازه گیری لحظه ای پارامترهای پلاسما اهمیت ویژه ای دارد. برای اندازه گیری پارامترهای پلا سمای توکامک از قبیل دما و چگالی الکترون، پروب لانگمویر سه تایی طراحی و ساخته شد. نتایج اولیه بد ست آمده با این پروب امکان بهینه سازی شرایط راه اندازی توکامک را فراهم می نماید. پلاسما از طریق تزریق موج مایکروویو به داخل محفظه و اعمال میدان چنبره ای در حدود 0,1 تسلا ایجاد می شود. نتایج بدست آمده برای فشارهای مختلف بیانگر این موضوع می باشد که با افزایش فشار داخل محفظه دمای الکترون افزایش و چگالی پلاسما کاهش پیدا می کند و همچنین میزان نوسانات این پارامترها بر حسب فشار گاز بررسی گردید.
مقدمه:
روشهای مختلفی برای اندازهگیری پارامترهای پلا سما و مطالعه رفتار آن مورد ا ستفاده قرار میگیرد که به منظور اندازه گیری دما و چگالی الکترون ها دو روش بسیار متداول و دقیق روش تداخلسنجی مایکروویو و پراکندگی تامسون هستند. ابزارهای تشخیصی به مانند پروبهای لانگمویر ضمن کاهش هزینه ها از طراحی و ساخت سادهتری برخوردار میباشد. که از معایب استفاده از آنها تماس مستقیم آنها با پلاسما می باشد.
از این پروب در اندازهگیری پارامترهای پلا سما در سی ستمهای آزمای شیِ خطی و سی ستمهای چنبرهای، ما شینهای گداخت از جمله توکامکها ا ستفاده می شود. همچنین رفتارهای دینامیکی پلا سما از جمله اغت شاش، نیز در توکامکها توسط این پروب مورد مطالعه قرار میگیرد .[3-1] پروب لانگمویر در سه آرایش تکی، دوتایی و سهتایی ساخته میشود که آرایش تکی و دوتایی آن در اندازهگیری پارامترهای لبه پلاسمای توکامک از جمله دما و چگالی پلاسما بسیار موثر و پرکاربرد میباشد.
به بیان ساده عملکرد این پروب شامل قرارگیریِ یک الکترود فلزی در پلاسما و جمع جریان الکترونهای رسیده به آن متناسب با ولتاژ بایاس پروب میباشد که با ر سم و تحلیل نمودار م شخ صه جریان ولتاژ نهایتاً منجر به ح صول پارامترهای پلا سما خواهد شد. واب ستگی این روش اندازهگیری به تغییر ولتاژ بایاس پروب در د ستیابی به مقدار لحظهای پارامترها و تغییرات زمانیِ آنها محدودیت ایجاد میکند. پروب لانگمویر سهتایی با قرارگیری سه پروب در پلا سما و د ستیابی همزمان به سه نقطه از نمودار م شخ صه جریان ولتاژ، ضمن مرتفع نمودن محدودیت ا شاره شده، نویزهای حا صل از امواج رادیوفرکان سی و خطای ناشی از میدانهای مغناطیسیِ کوچک را تا حد امکان تقلیل میدهد.
در این مقاله با استفاده از پروب لانگمویر سهتایی پارامترهای پلاسمای توکامک تابان در مرحله راه اندازی اندازهگیری و مطالعه و تحلیلی بر این اندازهگیریها ارائه شدهاست. لذا در بخش بعدی چگونگی طراحی و ساخت این پروب برای کارکرد مناسب بررسی گردیدهاست. در ادامه در بخش سوم ضمن معرفی مختصری از توکامک تابان [4] نتایج حاصل از اندازهگیریهای انجام شده ارائه گردیده و مورد تحلیل قرار گرفتها ست. و در آخر نتایج حا صل از انجام مطالعه پیشرو ارائه شده است.
طراحی و ساخت پروب :
پروب لانگمویر سهتایی شاملسه الکترود فلزیِ همشکل و هماندازه بوده که لازم است حداقل فاصله الکترودها بهقدری باشد تا غلاف تشکیل شده اطراف آنها، با یکدیگر همپوشانی نداشته باشد و همچنین این فاصله بهاندازهای زیاد نباشد که الکترودها شرایط متفاوتی از پلاسما را احساس کنند. اندازهگیری پارامترهای پلاسما توسط این پروب در دو مد جریان و ولتاژ صورت گرفته که نمودار شماتیک مدار اتصالات هریک در شکل شکل 1 نشان داده شدهاست.
در این مطالعه پروب طراحی شده دارای 3 عدد الکترود بوده که از آنها در آرایش سهتایی مورد استفاده قرار گرفته شده است. جهت حفظ تساوی فاصله الکترودها از یکدیگر در آرایش مثلثی مطابق شکل 2 و با فاصله 6 میلیمتری نسبت به یکدیگر قرار گرفتهاند. پروبها با استفاده از سیمهای کواکسیال نقرهای به قطر 0,3 میلیمتر از طریق فیدترو خلا به مدار اتصالات خارجی متصل گردیدهاند. رویه سیمهای کواکسیال با وارنیش و توریهای آلومینیومی پوشانده شده تا ازانعکاس امواج و ایجاد ناخالصیهای حاصل از سوختن، جلوگیری گردد.
