贝叶斯反卷积在EAST电荷交换复合光谱分析中的应用

电荷交换复合光谱(Charge e Xchange Recombination Spectroscopy,CXRS)诊断是核聚变装置上测量等离子体离子温度和旋转速度的常规诊断之一。然而在实验中,诊断光通过光谱仪后,由于仪器函数的卷积效应,会使测量到的光谱出现明显展宽,影响数据处理的精度,所以需要对实验测量到的光谱进行反卷积处理。本文采用的反卷积方法是基于贝叶斯条件概率公式推导得出,并结合标准灯获取的仪器函数来进行反卷积,分别从仿真和实验两个方面验证了该方法的可靠性。结果表明将贝叶斯反卷积运用到先进实验超导托卡马克(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)电荷交换复合光谱分析中,能有效提高实验测量精度。结合快速极紫外谱仪(Extreme ultraviolet,EUV),对EAST实验中经过贝叶斯反卷积后测量到的光谱进行了杂质谱线识别工作,进一步提高了精度。

利用贝叶斯方法提高光谱仪的测量准确度

基于贝叶斯条件概率公式并结合卷积定理,推导出一种能够利用系统输出和系统响应函数来反卷积求取系统输入函数的理论公式.根据光谱仪的性能参量,结合点扩散函数的主要来源(狭缝衍射、光栅衍射和光学系统像差)的理论公式,推导出光谱仪的点扩散函数,并对光谱仪的测量结果进行基于贝叶斯反卷积原理的光谱校正;利用反卷积前后的光谱数据差值,引入"光谱曲线标准差"概念,用于判断反卷积结果的数据准确度.实验结果表明,该方法能够有效地通过对系统输出进行迭代,消除点扩散函数的影响,将"模糊"后的光谱数据较好地恢复成原始光谱曲线,从而提高光谱仪的准确度.