[发明专利]一种等离子体电子密度和能量的实时诊断方法及系统

摘要

本发明联合不同长度的多光纤束、光谱仪和EMICCD相机以实现实时多分幅诊断等离子体电子密度和能量随时间演化。当高速相机的快门时刻固定，不同长度的多光纤束的最长子光纤中传输光代表最早时间的光，而最短子光纤中传输光代表最晚时间的光。多光纤束的光纤长度差相等，并且等于快门曝光时间，以避免光在时间上的重叠。光纤束之间足够的空间距离以分开光、避免空间光耦合。不同时延光通过单纵排耦合狭缝进入光谱仪后光谱被展开，再进入高速相机分区成像，高速相机不同分区的像为不同时刻的微波等离子体光谱，根据等离子体发光谱线的斯塔克展宽、等离子体发光光谱线比，可以得到等离子体的密度和能量随纳秒演化过程，多分幅时延可小于1ns。

主权项

一种等离子体电子密度和能量的实时诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：1)等离子体发出的光同时进入多个不同长度的子光纤束后输出不同时延光；所述多个不同长度的子光纤束分别由多个相同长度的光纤构成，相邻子光纤束之间的光纤长度差相等，且其长度差对应于快门曝光时间，所述多个不同长度的子光纤束的输出端纵向排列且相邻子光纤束之间的间距至少为光纤直径的2倍；2)不同时延光的光谱被光谱仪展开后进入高速相机分区成像，则高速相机不同分区成像即为不同时刻的等离子体光谱；3)对某一时刻的等离子体光谱进行斯塔克展宽和热多普勒展宽，分析得到等离子体发光谱线，按照洛仑兹和高斯分布函数反卷积获得斯塔克展宽的半高宽以得到等离子体密度，再按照洛仑兹和高斯分布函数反卷积获得热多普勒展宽以得到等离子体的温度；4)通过不同长度的多光纤束得到不同时刻的等离子体的密度和能量参数，获得其随纳秒演化过程。