[发明专利]一种核聚变装置光学窗口透过率测量装置

说明书

技术领域

本发明属于光学测量领域，具体涉及一种核聚变装置光学窗口透过率测量装置。

背景技术

在磁约束核聚变研究中，光学诊断系统需要用到不同的光学玻璃窗口，如非相干汤姆逊散射系统和相干汤姆逊散射系统等的激光光束的入射、出射窗口及散射信号的接收探测窗口。非相干汤姆逊散射系统使用调Q的高功率脉冲激光，通过对散射光谱分布函数的测量可以获得等离子体电子温度的数据，而散射光脉冲的总强度经标定后就可以得到电子密度的数据。在波长范围为400～760nm的可见光波段或波长范围为760～1700nm的近红外波段，对某一个窄带光谱内等离子体韧致辐射的绝对测量，可以得到Z_eff空间分布的数据。

在等离子体放电、辉光放电清洗以及硅化壁处理等过程中由于溅射和喷镀等因素会对光学窗口造成污染，降低了光学窗口的透过率，而且上述污染因素对不同波长的光还具有不同的影响。现有核聚变领域中没有能够对可能被污染的光学窗口透过率进行测量的装置，降低了激光散射测量电子温度和密度以及等离子体有效电荷数等后续数据处理的准确性和可靠性。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种核聚变装置光学窗口透过率测量装置，针对核聚变装置中被污染的光学窗口透过率进行测量。

本发明的技术方案如下所述：

一种核聚变装置光学窗口透过率测量装置，包括光源模块、探测模块、数据采集设备和数据分析设备，其中，光源模块位于核聚变装置光学窗口的内侧，探测模块位于核聚变装置光学窗口的外侧，探测模块将信号传输至数据采集设备，数据分析设备接收数据采集设备的各路信号。

其中，光源模块包括LED安装盒、光源准直通光组件和遮挡板，三者与所述上述光学窗口的距离依次减小，其中，LED安装盒安装有以m×n阵列形式排列的若干个LED发光二极管，1≤m≤10，1≤n≤10，所有LED发光二极管的发光中心波长各不相同，且均处于400～1700nm范围内；光源准直通光组件为设有光源准直通光孔的长方体，其一端面与LED安装盒相连接，所述光源准直通光孔的数量和位置与所述LED发光二极管相应；遮挡板与光源准直通光组件的另一端面相接触，通过移动遮挡板的位置能够控制光源准直通光孔的开启/闭合。

探测模块包括探测准直通光组件和探测器安装盒，二者与所述光学窗口的距离依次增大，其中，探测准直通光组件为设有探测准直通光孔的长方体，其一端面与上述光学窗口相接触，所述探测准直通光孔的数量和位置与所述光源准直通光孔相应；探测器安装盒与探测准直通光组件的另一端面相连接，探测器安装盒安装有若干个光电探测器，优选为光电二级管，光电探测器的数量和位置与所述探测准直通光孔相应。

所述每个光电探测器分别通过一条光电流信号数据传输线与数据采集设备相连接；数据采集设备与数据分析设备通过一条电缆数据传输线相连接。

作为本发明的优选方案，所述光源模块中，光源准直通光组件连接遮挡板的端面与光学窗口的垂直距离大于20mm，优选为30mm。

作为本发明的改进，所述光源模块中，还包括步进电机，其与遮挡板相连接以控制遮挡板移动。

作为本发明的优选方案，所述光源模块位中，m＝8，n＝2；LED发光二极管的发光中心波长分别为525nm、535nm、600nm、680nm、800nm、830nm、850nm、890nm、910nm、940nm、970nm、980nm、1050nm、1070nm、1450nm和1550nm；LED发光二极管的发射角均小于10度。

作为本发明的改进，所述探测模块中，每个探测准直通光孔上设有一个窄带干涉滤光片，所述窄带干涉滤光片的中心波长参数与相应位置的LED发光二极管的发光中心波长相同；此外，每个探测准直通光孔上还可以设有一个聚焦透镜，所述聚焦透镜位于窄带干涉滤光片与光电探测器之间。

作为本发明的改进，所述每个光电探测器分别通过一条光电流数据传输线与一个放大器相连；每个放大器分别通过一条电缆数据传输线与数据采集设备相连接；数据采集设备与数据分析设备通过一条电缆数据传输线相连接。

本发明的有益效果包括：

(1)本发明的装置能够对核聚变装置中被污染的光学窗口透过率进行测量，能够测量可见光波段和近红外波段波长范围内光线穿过被污染的光学窗口的透过率；