本发明涉及等离子体诊断,具体涉及一种光学镜头和聚变装置的等离子体温度诊断系统。
背景技术:
1、离子温度是高温等离子体的重要参量之一,利用线发射光谱的多普勒展宽来推测高温等离子体离子温度是目前的重要测量技术手段。现有技术中,离子多普勒光谱诊断的收光系统通常需要布置在可控核聚变装置腔体(即,真空室)的窗口上,进而通过光学系统实现对腔体内等离子体发射光的收光和测量。
2、目前的离子多普勒光谱诊断光学系统受到视场范围和诊断窗口空间的限制,只能实现对可控核聚变装置腔内固定点或弦的测量,获得极小空间范围内等离子体离子温度参数;对于需要进行等离子体一定范围区域温度测量的实验需求,目前只能通过增加相应的收光和成像光学系统固定点来实现,对相关物理量的分析造成了极大的限制。
3、因此,如何采用小规模诊断系统来实现大范围等离子体温度的诊断成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提供了一种光学镜头和聚变装置的等离子体温度诊断系统,以解决如何采用小规模诊断系统来实现大范围等离子体温度的诊断的技术问题。
2、第一方面,本发明提供了一种光学镜头,适用于聚变装置的等离子体温度诊断系统,其特征在于,所述光学镜头包括沿物面至像面方向顺次安装的第一透镜组件、反射镜组件和第二透镜组件,所述物面在所述像面当前成像的成像区域为所述物面的部分区域;所述反射镜组件包括调节装置,用于调节所述反射镜组件的位置,以改变所述物面中不同区域在所述像面中成像。
3、在一种实施例中,所述调节装置用于改变所述反射镜组件中的光学对称轴的位置,以使所述物面不同区域在所述像面成像。
4、在一种实施例中,所述调节装置包括转动电机,所述反射镜组件中的反射镜整体固定安装在所述转动电机上,在所述转动电机的带动下使反射镜整体绕第一透镜组件和/或第二透镜组件的光轴转动。
5、在一种实施例中,所述转动电机的转动角度为大于0°且小于或等于360°。
6、在一种实施例中,所述调节装置包括摆动电机,用于调节所述反射镜组件中的至少一个反射镜上,通过调节对应反射镜的角度,以使所述光学对称轴沿与光学对称轴的垂直方向平移。
7、在一种实施例中,所述反射镜组件包括奇数个反射镜,沿所述物面至所述像面方向顺次安装,其中,靠近所述像面一侧的反射镜固定在所述摆动电机上,可绕所述摆动轴摆动。
8、在一种实施例中,所述反射镜组件包括沿所述物面至所述像面方向顺次安装的第一反射镜,第二反射镜和第三反射镜,其中,所述第三反射镜固定在所述摆动电机上,可绕所述摆动轴摆动,在所述摆动轴的摆角为0°时,所述第一反射镜与xz坐标面在z轴第一方向的夹角与所述第三反射镜与xz坐标面在z轴第二方向的夹角相等,且所述第一反射镜和所述第三反射镜与yz坐标面垂直;所述第二反射镜与xy坐标面垂直,与xz坐标面平行,其中,所述第一方向与所述第二方向相反,所述夹角为锐角,z轴与第一透镜组件和/或第二透镜组件的光轴转动平行,xy坐标面平行于所述第一透镜组件和所述第二透镜组件中的透镜主面。
9、在一种实施例中,第一反射镜的反射面为物面侧,第二反射镜的反射面为光线入射面,第三反射镜的反射面为像面侧。
10、在一种实施例中,所述第一反射镜为椭圆形,第二反射镜为椭圆形,第三反射镜为矩形。
11、在一种实施例中,所述第一反射镜的短轴与第二反射镜的短轴平行,且垂直于yz坐标面,所述第三反射镜的长边与所述第二反射镜的短轴平行,所述摆动轴过两条短边中点的直线。
12、在一种实施例中,所述第一透镜组件包括第一透镜,第二透镜和第三透镜,其中,所述第一透镜和所述第二透镜具有正光焦度;所述第三透镜具有负光焦度,所述第一透镜为正弯月透镜,所述第二透镜为一片负弯月透镜与一片正弯月透镜胶合而成的双胶合透镜,所述第三透镜为负弯月透镜。
13、在一种实施例中,所述第二透镜组件包括第四透镜和第五透镜,其中,所述第四透镜具有正光焦度;所述第五透镜具有负光焦度。
14、在一种实施例中,所述第四透镜为一片正凸透镜与一片负弯月透镜胶合而成的双胶合透镜,所述第五透镜为一片负弯月透镜与一片正弯月透镜胶合而成的双胶合透镜。
15、在一种实施例中,所述像面包括光纤阵列。
16、第二方面,本申请实施例提供了一种聚变装置的等离子体温度诊断系统,包括:上述第一方方面任意一项描述的光学镜头;以及诊断装置,用于接收所述光学镜头采集的聚变装置的等离子体的线发射光谱。
17、本申请的有益效果至少在于:
18、本申请的光学镜头包括沿物面至像面方向顺次安装的第一透镜组件、反射镜组件和第二透镜组件,所述物面在所述像面当前成像的成像区域为所述物面的部分区域;所述反射镜组件包括调节装置,用于调节所述反射镜组件的位置,以改变所述物面中不同区域在所述像面中成像,在调节装置静止状态下,物面在像面成像的成像区域往往只有物面的一部分区域,因此,为了实现对物面所有区域采集成像进而进行等离子体温度测量,在第一透镜组件和第二透镜组件之间设置一个可以调整位置的反射镜组件,通过调节装置调节反射镜组件的位置,改变第一透镜组件和第二透镜组件之间的反射光的传播路径,进而改变第一透镜组件透射的光的范围。因此,在调节装置调节反射组件的位置过程中,实现对物面不同位置进行扫描,使物面不同位置在像面成像。实现可以增大采集可控核聚变装置腔内等离子体横截面线发射光谱信号的采集范围,有效解决了常规多通道多普勒光谱诊断系统测量空间范围受限的问题,通过小规模收光和成像光学系统实现大范围等离子体参数的测量。
1.一种光学镜头,适用于聚变装置的等离子体温度诊断系统,其特征在于,所述光学镜头包括沿物面至像面方向顺次安装的第一透镜组件、反射镜组件和第二透镜组件,所述物面在所述像面当前成像的成像区域为所述物面的部分区域;
2.如权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述调节装置包括转动电机,所述反射镜组件中的反射镜整体固定安装在所述转动电机上,在所述转动电机的带动下使反射镜整体绕第一透镜组件和/或第二透镜组件的光轴转动。
3.如权利要求2所述的光学镜头,其特征在于,所述转动电机的转动角度为大于0°且小于或等于360°。
4.如权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述调节装置包括摆动电机,用于调节所述反射镜组件中的至少一个反射镜上,通过调节对应反射镜的角度,以使所述反射镜组件中的光学对称轴沿与光学对称轴的垂直方向平移。
5.如权利要求4所述的光学镜头,其特征在于,所述反射镜组件包括沿所述物面至所述像面方向顺次安装的第一反射镜,第二反射镜和第三反射镜,其中,所述第三反射镜固定在所述摆动电机上,可绕所述摆动轴摆动,在所述摆动轴的摆角为0°时,所述第一反射镜与xz坐标面在z轴第一方向的夹角与所述第三反射镜与xz坐标面在z轴第二方向的夹角相等,且所述第一反射镜和所述第三反射镜与yz坐标面垂直;所述第二反射镜与xy坐标面垂直,与xz坐标面平行,其中,所述第一方向与所述第二方向相反,所述夹角为锐角,z轴与第一透镜组件和/或第二透镜组件的光轴平行,xy坐标面平行于所述第一透镜组件和所述第二透镜组件中的透镜主面。
6.如权利要求5所述的光学镜头,其特征在于,第一反射镜的反射面为物面侧,第二反射镜的反射面为光线入射面,第三反射镜的反射面为像面侧。
7.如权利要求5所述的光学镜头,其特征在于,所述第一反射镜为椭圆形,第二反射镜为椭圆形,第三反射镜为矩形;所述第一反射镜的短轴与所述第二反射镜的短轴平行,且垂直于yz坐标面,所述第三反射镜的长边与所述第二反射镜的短轴平行,所述摆动轴过两条短边中点的直线。
8.如权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜组件包括第一透镜,第二透镜和第三透镜,其中,所述第一透镜和所述第二透镜具有正光焦度;所述第三透镜具有负光焦度。
9.如权利要求8所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜为正弯月透镜;所述第二透镜为一片负弯月透镜与一片正弯月透镜胶合而成的双胶合透镜;所述第三透镜为负弯月透镜。
10.如权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第二透镜组件包括第四透镜和第五透镜,其中,所述第四透镜具有正光焦度;所述第五透镜具有负光焦度。
11.如权利要求10所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜为一片正凸透镜与一片负弯月透镜胶合而成的双胶合透镜;所述第五透镜为一片负弯月透镜与一片正弯月透镜胶合而成的双胶合透镜。
12.一种聚变装置的等离子体温度诊断系统,其特征在于,包括: