[发明专利]一种真空环境下弯晶谱仪空间位置标定方法和装置

说明书

本发明涉及弯曲晶体谱仪技术领域，公开了一种真空环境下弯晶谱仪空间位置标定方法和装置，方法包括将真空腔室的真空度抽至10supgt;‑5/supgt; Pa量级；其中，探测器腔室中预先设有空间位置可调的至少五个氦氖激光管；获取至少五个所述氦氖激光管的初始三维坐标，并控制至少五个所述氦氖激光管开启，以使至少五个所述氦氖激光管的激光束经过球面弯曲晶体后成像；获取所述激光束的成像点三维坐标；根据一元线性回归分析得到关于所述初始三维坐标与所述成像点三维坐标的线性关系，以完成真空环境下弯晶谱仪的空间位置标定。本发明能够完成在真空环境下对弯晶谱仪进行精确的空间位置标定，能够解决原位空间位置标定的难题。

技术领域

本发明涉及弯曲晶体谱仪技术领域，尤其涉及一种真空环境下弯晶谱仪空间位置标定方法和装置。

背景技术

X射线球面弯曲晶体谱仪（弯晶谱仪）是托卡马克核聚变实验装置（EAST）上用于测量等离子体离子温度剖面和旋转速度剖面的主要诊断之一。其测量原理主要基于标识谱线的多普勒展宽及平移。对于离子温度和旋转速度的剖面测量而言，精确的空间位置标定是极为重要的。

目前，全世界范围内的弯晶谱仪的空间位置标定的方法主要是在大气环境下（1atm）进行的。其具体步骤为：在大气环境下，应用激光器将探测器上的空间位置同托卡马克内部的位置一一对应起来，获得探测器的位置同托卡马克内部位置的拟合关系，以此完成大气环境下的弯晶谱仪的空间位置标定。然后，假定大气环境下和真空环境下的空间位置标定关系是一样的，从而完成弯晶谱仪在真空环境下的空间位置标定。

但是，由于上述空间位置标定方法假定大气环境下和真空环境下的空间位置标定关系是一样的，而目前实验上无法确定大气环境下和真空环境下的空间位置标定关系是否是一样的，以及存在多大的差距，从而导致上述空间位置标定方法和结果存在误差。例如，在大气环境下做完空间位置标定之后，托卡马克装置和弯晶谱仪诊断便要抽真空至10-5Pa和10-3 Pa，在抽真空过程中，托卡马卡装置的外真空室的大半径会缩短1cm左右；同时弯晶谱仪诊断也会跟随者托卡马克装置移动，此时大气环境下和真空环境下的空间位置标定关系定会存在差距。

综上，现有的弯晶谱仪空间位置标定方法在大气环境下和真空环境下的空间位置标定关系存在误差，导致真空环境下弯晶谱仪空间位置标定的精确度不高。

发明内容

本发明提供了一种真空环境下弯晶谱仪空间位置标定方法和装置，以解决现有的弯晶谱仪空间位置标定方法在大气环境下和真空环境下的空间位置标定关系存在误差，导致真空环境下弯晶谱仪空间位置标定的精确度不高的技术问题。

第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种真空环境下弯晶谱仪空间位置标定方法，包括：

将真空腔室的真空度抽至10^-5Pa量级；其中，探测器腔室中预先设有空间位置可调的至少五个氦氖激光管；

获取至少五个所述氦氖激光管的初始三维坐标，并控制至少五个所述氦氖激光管开启，以使至少五个所述氦氖激光管的激光束经过球面弯曲晶体后成像；

获取所述激光束的成像点三维坐标；

根据一元线性回归分析得到关于所述初始三维坐标与所述成像点三维坐标的线性关系，以完成真空环境下弯晶谱仪的空间位置标定。

优选地，所述线性关系包括：

y’= -3.47y-0.14

其中，y’表示成像点三维坐标，y表示初始三维坐标。

优选地，至少五个氦氖激光管在所述真空腔室中以垂直探测器平面的方式竖直排列。

优选地，所述氦氖激光管设有五个，五个所述氦氖激光管的初始三维坐标分别为y1（0 mm, 0 mm, 60mm）、y2（0 mm, 0 mm, 30mm）、y3（0 mm, 0 mm, 0mm）、y4（0 mm, 0 mm,-30mm）、y5（0 mm, 0 mm, -60mm）。