A high speed 140 ghz microwave interferometer for density fluctuation measurements in Uragan-2M stellarator

Abstract

The operation of the 2 mm microwave superheterodyne interferometer, which allows to measure the linear electron density (average over the line of sight through the plasma) at the Uragan-2M stellarator is presented. Compared with the previously used 8 mm interferometer, this diagnostic does significantly expand the limits of the measured density of electrons which is now increased up to the value of 2.43∙10²⁰ m⁻³ . Optimized receiving and transmitting waveguide line provided a significant reduction in attenuation of the microwave radiation introduced into the plasma. It ensures that the presented experiments the value of the minimum measured density does not exceed 1.5∙10¹⁶ m⁻³. It is shown that for the different plasma discharges this system which have a high signal-tonoise ratio and high time resolution of the detector allowed to measure the “global” quasi-coherent fluctuations of the plasma density in the frequency range of 3…20 kHz.

Описана робота мікрохвильового супергетеродинного інтерферометра 2 мм, що дозволяє вимірювати лінійну електронну густину (середню після проходження крізь плазму) на стелараторі Ураган-2М. У порівнянні з 8-міліметровим інтерферометром, що використовувався раніше, ця діагностика значно розширює межі виміряної густини електронів, яка тепер збільшена до значення 2.43∙10²⁰ м⁻³. Оптимізована хвильопровідна лінія прийому і передачі забезпечувала значне зменшення затухання мікрохвильового випромінювання, що вводиться в плазму. Це гарантія того, що для представлених експериментів значення мінімальної виміряної густини не перевищує 1,5∙10¹⁶ м⁻³. Показано, що для різних плазмових розрядів ця система, яка має високе відношення сигнал/шум і високу роздільну здатність детектора, дозволяє вимірювати «глобальні» квазікогерентні флуктуації густини плазми в діапазоні частот 3...20 кГц.

Описана работа микроволнового супергетеродинного интерферометра 2 мм, позволяющего измерять линейную электронную плотность (среднюю после прохождения через плазму) на стеллараторе Ураган-2М. По сравнению с ранее используемым 8-миллиметровым интерферометром эта диагностика значительно расширяет пределы измеренной плотности электронов, которая теперь увеличена до значения 2,43∙10²⁰ м⁻³. Оптимизированная волноводная линия приема и передачи обеспечивала значительное уменьшение затухания микроволнового излучения, вводимого в плазму. Это гарантия того, что для представленных экспериментов значение минимальной измеренной плотности не превышает 1,5∙10¹⁶ м⁻³. Показано, что для различных плазменных разрядов эта система, которая имеет высокое отношение сигнал/шум и высокое временное разрешение детектора, позволяет измерять «глобальные» квазикогерентные флуктуации плотности плазмы в диапазоне частот 3...20 кГц.