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用CO2激光干涉儀測量快速運動脈沖功率等離子體中的電子密度
（論文部分內容摘抄）
由于磁場釋放的自由能，熱磁化等離子體結構往往表現(xiàn)出非常復雜的動力學行為。一個眾所周知的例子是弧形太陽耀斑，經(jīng)過長期的準靜止階段后，通常會導致壯觀的日冕物質拋射(CME)。在這些結構演化過程中，由于沿著磁場線產(chǎn)生的等離子體電流，起初的弧形磁場演化為復雜的扭曲結構。大量的理論工作和模擬以及一些實驗工作，已經(jīng)對該主題進行了(例如:和其中的參考文獻。將太陽現(xiàn)象縮小到實驗室規(guī)模會導致實驗時間短至微秒，這就需要快速診斷。此外，產(chǎn)生這些等離子體所需的高峰值功率限制了實驗的重復率小于1min，這使得平均不切實際。
在這項工作中，我們報告了脈沖功率放電實驗中對電子密度的暫時解算測量結果。它是在貝蘭等人工作的基礎上設計的為了研究上述扭曲磁通配置。利用紅外激光干涉儀測量線積分電子密度，并與三探針測量相比較。
通過等離子體導致的光路長度變化的總時間分辨率約為10ns。應該提到的是，圖所描述的情況是一種強有力的簡化。從圖可以看出，放電電弧在通過激光束開始扭結。在電弧膨脹方向上的扭結導致膨脹速度的波動。此外，垂直于電弧膨脹方向的扭曲可導致激光束不再垂直于其正常值通過等離子體橫截面，而是在一定角度下通過。結果，圖中所示的圓形橫截面將變?yōu)闄E圓形。
該（德國Excelitas PCO 公司的PCO.dicam型號）高速像增強相機系統(tǒng)由四個的相框相機組成，它們被放置在一組分束器后面，這樣每個相機都能看到相同的場景。每個單獨的相機都可以在雙快門模式下使用，這允許在一系列中獲取多達8張圖像，以捕捉每個單獨實驗的等離子體演化。典型的曝光時間約為50納秒為我們的實驗。
如圖所示。典型的放電演變(在一系列重復放電中拍攝的單幅圖像)；主電容組充電至正負3 kV，t=0對應觸發(fā)晶閘管。重探頭在左邊是一條線形的陰影。
為了測量快速運動脈沖功率放電中的電子密度，建立了一個紅外激光干涉儀。將結果與靜電三重探針的測量結果進行比較，發(fā)現(xiàn)結果合理一致。解決了在小型和快速運動的等離子體結構中進行干涉儀測量的特殊困難。主要問題是激光束的偏轉由于在等離子體中的陡峭的密度梯度。一方面，這給干涉儀帶來了優(yōu)越的性能，另一方面，它可以作為一個額外的檢查的結果。
該設備的分辨率是足夠好的訪問放電演化的甚至小的功能。應用反演技術來估計放電電弧內的密度的空間分布。它顯示了等離子體運動方向上的輪廓陡化，這與光束偏轉測量結果一致。
德國Excelitas PCO公司的pco.dicam像增強器相機，具備高分辨率、高感光度、快速幀重復率、精確捕捉超快速過程的優(yōu)點，將可實現(xiàn)高效的單光子檢測，為實驗提供強而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。
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