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Engineering

एक उच्च तापमान प्लाज्मा निदान के रूप में उपयोग के लिए आवेदन एक्स-रे इमेजिंग क्रिस्टल स्पेक्ट्रोस्कोपी

Published: August 25, 2016 doi: 10.3791/54408
Automatic Translation
1, 2, 3
1Department of Nuclear Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, 2Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology, 3Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology

Summary

एक्स-रे स्पेक्ट्रा उच्च तापमान plasmas पर जानकारी का खजाना प्रदान करते हैं। यह पांडुलिपि स्थानिक इमेजिंग एक्स-रे एक टोकामक प्लाज्मा में मध्यम परमाणु संख्या तत्वों का हाइड्रोजन और हीलियम की तरह आयनों देखने के लिए इस्तेमाल स्पेक्ट्रोमीटर एक उच्च तरंगदैर्ध्य संकल्प के संचालन को प्रस्तुत करता है।

Abstract

एक्स-रे स्पेक्ट्रा उच्च तापमान plasmas पर जानकारी का खजाना प्रदान करते हैं; उदाहरण इलेक्ट्रॉन तापमान और घनत्व के लिए लाइन तीव्रता अनुपातों से अनुमान लगाया जा सकता है। प्लाज्मा को देखने के लिए एक जोहान स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके, यह इस तरह के घनत्व, तापमान, और अच्छा स्थानिक और समय संकल्प के साथ वेग के रूप में प्लाज्मा मापदंडों के प्रोफाइल का निर्माण करने के लिए संभव है। हालांकि, बेंच मार्किंग एक्स-रे स्पेक्ट्रा अच्छी तरह से निदान प्रयोगशाला plasmas से प्राप्त की परमाणु कोड मॉडलिंग ऐसे स्पेक्ट्रा के प्रयोग का औचित्य साबित करने के लिए प्लाज्मा मानकों का निर्धारण करने के लिए जब अन्य स्वतंत्र निदान उपलब्ध नहीं हैं महत्वपूर्ण है। यह पांडुलिपि स्थानिक संकल्प के साथ उच्च संकल्प एक्स-रे क्रिस्टल इमेजिंग स्पेक्ट्रोमीटर (HIREXSR), एक उच्च तरंग दैर्ध्य स्थानिक इमेजिंग एक्स-रे एक टोकामक में मध्यम परमाणु संख्या तत्वों के आयनों हाइड्रोजन और हीलियम की तरह देखने के लिए इस्तेमाल स्पेक्ट्रोमीटर संकल्प के संचालन को प्रस्तुत करता है प्लाज्मा। इसके अलावा, इस पांडुलिपि एक लेजर झटका बंद प्रणाली है कि इस तरह के आयनों को पेश कर सकते हैं शामिलसटीक समय के साथ प्लाज्मा करने के लिए प्लाज्मा में परिवहन के perturbative अध्ययन के लिए अनुमति देने के लिए।

Introduction

एक्स-रे स्पेक्ट्रा उच्च तापमान plasmas पर जानकारी का खजाना प्रदान करते हैं; उदाहरण इलेक्ट्रॉन तापमान और घनत्व के लिए लाइन तीव्रता अनुपातों से अनुमान लगाया जा सकता है। एक जोहान स्पेक्ट्रोमीटर बंद अक्ष प्लाज्मा को देखने का उपयोग करके, यह इस तरह के घनत्व, तापमान, और अच्छा स्थानिक और समय संकल्प 1,2 के साथ प्लाज्मा के अंदर वेग के रूप में प्लाज्मा मापदंडों के प्रोफाइल का निर्माण करने के लिए संभव है। यह पांडुलिपि स्थानिक संकल्प के साथ उच्च संकल्प एक्स-रे क्रिस्टल इमेजिंग स्पेक्ट्रोमीटर (HIREXSR), एक उच्च तरंग दैर्ध्य स्थानिक इमेजिंग एक्स-रे एक टोकामक में मध्यम परमाणु संख्या तत्वों के आयनों हाइड्रोजन और हीलियम की तरह देखने के लिए इस्तेमाल स्पेक्ट्रोमीटर संकल्प के संचालन को प्रस्तुत करता है प्लाज्मा।

HIREXSR Alcator सी-मॉड क्रमश: 0.67 और 0.22 मीटर मीटर की बड़ी और छोटी त्रिज्या के साथ एक टोकामक संलयन डिवाइस पर तैनात किया गया है। यह आमतौर पर स्थायी ड्यूटेरियम plasmas 0.2-8.0 के बीच 10 x 20 मीटर ~ 2 औसत घनत्व के साथ सेकंड के साथ चल रही -3 3 के बीच p> और केंद्रीय इलेक्ट्रॉन तापमान। इन शर्तों के तहत, उच्च Z अशुद्धता तत्वों को मध्यम अत्यधिक आयनित और एक्स-रे रेंज है, जो उपायों HIREXSR में प्रसारित हो जाते हैं। बेंचमार्किंग एक्स-रे स्पेक्ट्रा अच्छी तरह से निदान प्रयोगशाला plasmas से प्राप्त की परमाणु कोड मॉडलिंग ऐसे स्पेक्ट्रा के प्रयोग का औचित्य साबित करने के लिए प्लाज्मा मानकों का निर्धारण करने के लिए जब अन्य स्वतंत्र निदान उपलब्ध नहीं हैं 4 महत्वपूर्ण है।

हर स्पेक्ट्रोमीटर अपनी वांछित उपयोग के लिए बनाया गया है। तदनुसार, मशीन और इससे संबंधित अवधारणाओं के बारे में एक सामान्य विवरण पूरी तरह से इन शक्तिशाली उपकरण 5 को समझने के लिए आवश्यक है। ब्रैग प्रतिबिंब होता है जब एक फोटान एक क्रिस्टल के आसन्न परतों बंद को दर्शाता है और एक दूरी इसकी तरंग दैर्ध्य की एक बहु है कि यात्रा करता है। चित्रा 1 इस घटना को दर्शाया गया है। इस हालत समीकरण nλ = 2 डी पाप θ बी, जहाँ n पुन का आदेश है द्वारा व्यक्त की हैघुमाव, λ फोटोन की तरंग दैर्ध्य है, डी क्रिस्टल और θ बी के आसन्न परतों के बीच अलगाव ब्रैग कोण है। Λ और θ बी के बीच एक पत्राचार करने के लिए एक एक को इंगित करता है एक ही तरंग दैर्ध्य के साथ डिटेक्टर विमान यात्रा का एक विशिष्ट बिंदु पर सभी फोटॉनों है। व्यवहार में, हालांकि, अवशोषण और सटीक सीमाओं ब्रैग कोण से एक विचलन के रूप में प्रकट। यह केवल कोण है कि महत्वपूर्ण रचनात्मक हस्तक्षेप, एक कमाल की वक्र 6 के प्रतिनिधित्व वाले उत्पादन की एक छोटी रेंज में यह परिणाम है। चित्रा 2 एक केल्साइट क्रिस्टल के लिए एक उदाहरण की अवस्था है।

HIREXSR एक spherically तुला हुआ क्रिस्टल 7 के साथ एक जोहान स्पेक्ट्रोमीटर है। डिवाइस का इस तरह का वर्णन करने से पहले, एक सरल, परिपत्र स्पेक्ट्रोमीटर की चर्चा उचित है। इस सेट अप एक तुला क्रिस्टल है कि आने वाली फोटॉनों उनके संबंधित ब्रैग में करने के कोण को दर्शाता है के होते हैंएकल एक्स-रे फोटॉन गिनती पिक्सेल डिटेक्टरों की एक सरणी वार्ड। क्रिस्टल और डिटेक्टर के रूप में 3 चित्र में दिखाया गया है, रोलैंड चक्र को स्पर्श करना। रोलैंड वृत्त के व्यास क्रिस्टल की वक्रता की त्रिज्या के बराबर है। क्रिस्टल पर किसी भी मुद्दे पर परिधि पर एक भी बिंदु से सभी किरणों क्रिस्टल खुद के लिए सम्मान के साथ एक ही घटना के कोण है।

। HIREXSR, एक spherically तुला हुआ क्रिस्टल परमिट दक्षिणी विमान में स्थानिक संकल्प के मामले में चित्रा 4 में सचित्र में दक्षिणी फोकस एफ एम के रूप में परिभाषित किया गया है: एफ एम = आर सी पाप θ बी, जहां आर सी की वक्रता की त्रिज्या है क्रिस्टल। - एफ एम / क्योंकि 2 θ बी एफ एस =: बाण फोकस एफ एस के रूप में परिभाषित किया गया है। के स्पेक्ट्रोमीटर Δ एक्स स्थानिक संकल्प दिया जाता हैद्वारा: समीकरण , जहां एल सी पी क्रिस्टल और प्लाज्मा के बीच की दूरी है, और डी क्रिस्टल की ऊंचाई है। क्योंकि क्रिस्टल परतों के 2-आयामी रिक्ति असतत है, यह ध्यान में जब एक सामग्री के चयन में लिया जाना चाहिए। चूंकि डिटेक्टर सतहों तलीय रहे हैं, वे केवल एक ही बिंदु, जिसके फलस्वरूप पता लगाया किरणों रोलैंड सर्कल पर उनके इसी अंक पर ठीक लैंडिंग नहीं कर रहे हैं क्योंकि गलती को जन्म देता है पर रोलैंड चक्र को स्पर्श हो सकता है। शारीरिक रूप से, इस misalignment एक डिटेक्टर पर विशिष्ट ऊर्जा की फोटॉनों की "smearing" के रूप में प्रकट होता है। यह जोहान त्रुटि के रूप में परिभाषित किया गया है समीकरण , जहां एल क्रिस्टल की चौड़ाई है। डिटेक्टर पिक्सेल चौड़ाई δx पी जोहान त्रुटि की तुलना में बहुत बड़ा है, तो वर्णक्रम संकल्प यह से स्वतंत्र है। अगर वे एकतुलनीय आकार के फिर, तो कुल त्रुटि द्वारा अनुमानित किया जा सकता समीकरण । क्रिस्टल स्पेक्ट्रोमीटर का हल शक्ति द्वारा दिया जाता है: समीकरण , कहा पे समीकरण । इसके बजाय डिटेक्टर स्पर्श करने HIREXSR में हालांकि रोलैंड वृत्त पर एक बात करने के लिए रखने के यंत्र के रूप में चित्रा 5 में दिखाया गया है, वर्णक्रमीय रेंज के लिए सटीकता बलिदान करने के लिए थोड़ा angled है। यह त्रुटि विश्लेषण प्रयोगात्मक सत्यापित किया गया है और उम्मीद है 8 के अनुरूप है।

वहाँ दो महत्वपूर्ण मानकों पर विचार करने के लिए जब एक जोहान स्पेक्ट्रोमीटर डिजाइन कर रहे हैं। सबसे पहले, इमेजिंग सीमा निर्धारित करता है जो स्पेक्ट्रोमीटर का अवलोकन कर दिया जाएगा। plasmas का अध्ययन करने के लिए, यह आदेश poloidal और toroi की वजह से लाइन पारियों के बीच भेद करने में अपनी पूरी क्रॉस सेक्शन देखने के लिए अति आवश्यक हैदाल रोटेशन। HIREXSR ऐसी मुहिम शुरू की है कि यह पूरे प्लाज्मा देख सकते हैं, और सटीक मापन के लिए अनुमति देने के लिए toroidal ~8 ° (6 चित्र में सचित्र) द्वारा बंद अक्ष थोड़ा झुका हुआ है। दूसरा, समय संकल्प घटनाओं है कि स्पेक्ट्रोमीटर रिकॉर्ड कर सकते हैं के बीच कम से कम समय को नियंत्रित करता है। Alcator सी-मॉड के लिए, वांछनीय मूल्यों नीचे 20 मिसे, ऊर्जा और कण कारावास बार की तुलना में छोटे होते हैं। एक्स-रे गिनती पिक्सेल डिटेक्टरों कि HIREXSR उपयोगों 6 के एक समय संकल्प 20 मिसे या बड़ा करने के लिए समर्थन कर सकते हैं 9। तालिका 1 मॉड्यूल विनिर्देशों के सभी सार।

Perturbative प्लाज्मा पढ़ाई के लिए, लेजर Alcator सी-मॉड पर उड़ाने बंद प्रणाली सटीक समय 10 के साथ कई ablations वितरित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। लेजर एक एन डी है: YAG (Neodymium डाल दिया गया yttrium एल्यूमीनियम गार्नेट) के लिए 10 हर्ट्ज पर सक्रिय है। लेजर के रूप में चित्रा 7 कि केंद्रित है और steers में दिखाया गया है एक रिमोट नियंत्रित ऑप्टिकल ट्रेन पर घटना हैस्लाइड पर इच्छित स्थान पर किरण। लेजर के स्थान आकार नियंत्रित किया जा करने के लिए इतना इंजेक्शन प्लाज्मा को बाधित नहीं करता जरूरत है। एक लंबे फोकल लंबाई (1,146 मिमी) अभिसारी लेंस एक रिमोट नियंत्रित रैखिक चरण के माध्यम से ऑप्टिकल अक्ष के साथ अनुवाद किया है ablated स्थान आकार ~0.5 से 7 मिमी के लिए भिन्न करने की अनुमति है। तेजी से बीम स्टीयरिंग एक 2 डी पीजोइलेक्ट्रिक दर्पण के माध्यम से हासिल की है। इस पीजोइलेक्ट्रिक प्रणाली एक RS232 संचालित दर्पण के लिए मुहिम शुरू की है सक्षम माउंट। एन डी के अलावा: YAG लेजर, एक 633 एनएम डायोड लेजर मुख्य (अवरक्त) बीम के स्थान इंगित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। मुस्कराते हुए पहले दर्पण के माध्यम से समरेख जा बना रहे हैं।

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Protocol

1. उपयुक्त वर्णक्रमीय लाइनों का चयन

  1. उचित उत्सर्जन लाइनों है कि प्राप्त आंकड़ों की गुणवत्ता का निर्धारण करेगा चुनें। 8 से पता चलता है जो महान गैस उत्सर्जन लाइनों इलेक्ट्रॉन तापमान के लिए विभिन्न मूल्यों पर प्रासंगिक हो जाएगा चित्रा।
    1. ध्यान दें कि आयनीकरण राज्य और लाइन अनुपात के आयनीकरण, collisional उत्तेजना, विकिरणवाला पुनर्संयोजन और अचालक पुनर्संयोजन की प्रतियोगिता से निर्धारित होते हैं। इन प्रक्रियाओं प्लाज्मा तापमान और घनत्व के साथ भिन्न हो सकते हैं। इस बदलाव का एक उदाहरण के लिए 9 चित्रा देखें।
  2. तरंग दैर्ध्य और ब्याज के उत्सर्जन लाइनों के रिश्तेदार ताकत के लिए अन्य प्रकाशित काम करता है को देखें। इस प्रोटोकॉल में, मध्यम जेड वह-तरह आयनों चावल, जेई एट अल। (2015) 4 में विशेषता के रूप में इस्तेमाल करते हैं। एक उदाहरण के स्पेक्ट्रम के लिए 10 चित्रा देखें।
  3. ध्यान दें कि यह मुख्य श्रृंखला के बाहर लाइनों से उपग्रहों का अध्ययन करने के लिए महत्वपूर्ण है, के रूप में वे सहलाइनों है कि मापा जा रहे हैं के साथ अनसुलझे हो uld। कुछ आंतरिक दोष (फ़े, मो, तिवारी, आदि) हमेशा प्लाज्मा का सामना करना पड़ संरचना और टोकामक में घटकों से उपस्थित रहेंगे। उदाहरण के लिए, चित्रा 11 से पता चलता है आर्गन Ly α1 Ly α2 लाइन की तुलना में एक बेहतर विकल्प है क्योंकि बाद के एक मोलिब्डेनम लाइन के साथ ऊपर है।
  4. तापमान में plasmas के लिए श्रेणियों के आसपास 0.5-3 कीव, आर्गन के लिए निम्नलिखित वह-तरह लाइनें (सभी एन से = 2 संक्रमण) पर कब्जा: अनुनाद (डब्ल्यू, 1s 2 1 एस 0 - 1s2p 1 पी 1), मना (जेड, 1s 2 1 एस 0 - 1s2p 3 एस 1), और intercombination (एक्स, 1s 2 1 एस 0 - 1s2p 3 पी 2 और वाई, 1s 2 1 एस 0 - 1s2p 3 पी 1)। आर्गन एन = 2 बदलाव के लिए, एच-तरह स्पेक्ट्रम 3.72 एक <λ <3.80 ए और वह तरह Spectr के बीच स्थित हैउम 3.94 एक <λ <4.00 एक के बीच स्थित है। इन स्पेक्ट्रा के भूखंडों के लिए 11 चित्रा और चित्रा 12 देखें।

2. HIREXSR हार्डवेयर बढ़ते

  1. विवरण और बढ़ते और HIREXSR 1,2,5 के निर्माण पर विशेष के लिए प्रासंगिक प्रकाशित काम करता है को देखें। यह खंड है कि प्रक्रिया में सबसे महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण कदम पर ध्यान दिया जाएगा।
  2. Alcator सी-मॉड की दौड़ का मैदान के आकार का बंदरगाहों में से एक पर माउंट HIREXSR, एक 8 ° बंद विकर्ण देखने के लिए अनुमति देने के लिए angled।
  3. एच-तरह स्पेक्ट्रम देखने के लिए एक परिपत्र (102) -quartz एक 4.56215 एक 2 डी रिक्ति, एक 50 मिमी व्यास, और वक्रता का एक 1,385 मिमी त्रिज्या के साथ क्रिस्टल प्राप्त करते हैं।
  4. एक आयताकार (102) एक 4.56215 एक 2 डी अंतर के साथ -quartz प्राप्त, 64 मिमी की चौड़ाई और 27 मिमी की ऊंचाई वह-तरह स्पेक्ट्रम देखने के लिए।
  5. डालें और के माध्यम से स्पेक्ट्रोमीटर के आवास तक पहुँचने के द्वारा HIREXSR के आवास के भीतर दोनों क्रिस्टल माउंटपक्षियों के बच्चे अपने पक्ष पर स्थित है। अपने लेआउट के लिए चित्रा 13 देखें।
  6. एक ही पक्षियों के बच्चे के माध्यम से, स्पेक्ट्रोमीटर शरीर में नामित चल आरोह के लिए चार डिटेक्टरों बोल्ट, एच-तरह स्पेक्ट्रम के लिए एक डिटेक्टर, और अन्य तीन उन्होंने तरह स्पेक्ट्रम के लिए आरक्षित। यह व्यवस्था चित्रा 14 में सचित्र है।
  7. Mounts स्थिति क्रिस्टल से 125 सेमी की दूरी पर है कि इस तरह का पता लगाने की है कि क्रिस्टल के केंद्र से लाइन क्रिस्टल का केंद्र है, जहां θ को रोलैंड चक्र के केंद्र से लाइन के साथ θ बी / 2 एक कोण बनाता है ख स्पेक्ट्रम के केंद्र के ब्रैग कोण मापा जा रहा है। चित्रा 5 देखें।
    1. ध्यान दें कि आर्गन के लिए, एच-तरह क्रिस्टल θ बी = 55.5 डिग्री, और वह की तरह क्रिस्टल का इस्तेमाल किया परिणामों में इस्तेमाल परिणाम θ बी = 60.5 डिग्री में।
  8. कोण डिटेक्टरों मैच के लिएसंशोधित व्यवस्था चित्रा 5 में सचित्र।
    1. ध्यान दें कि डिटेक्टरों की सटीक संरेखण के रूप में एकत्र डेटा प्रयोगात्मक चलाने के दौरान एक ज्ञात स्रोत के खिलाफ calibrated किया जाएगा, महत्वपूर्ण नहीं है।
  9. एक 0.001 "मोटी और 4" व्यास फीरोज़ा खिड़की स्थापित करके टोकामक वैक्यूम से अलग HIREXSR के हीलियम माहौल। अपने लेआउट के लिए चित्रा 13 देखें।
  10. फीरोज़ा खिड़की की विफलता के खिलाफ की रक्षा के लिए खिड़की और रिएक्टर के बीच एक 10 "गेट वाल्व स्थापित करें।
    1. ध्यान दें कि गेट वाल्व जब स्थानीय दबाव 10 mTorr से ऊपर उठकर दोनों स्पेक्ट्रोमीटर और टोकामक को होने वाले नुकसान से बचने के लिए बंद हो जाना चाहिए।
  11. क्रमश: 6 आंकड़ा और ऊपर से नीचे की ओर और विचारों के लिए यह आंकड़ा 15, HIREXSR और Alcator सी-मॉड की, डिटेक्टरों और क्रिस्टल के सापेक्ष दूरियों के साथ साथ उल्लेख है, और स्पेक्ट्रोमीटर और टोकामक के बीच।

  1. विवरण और लेजर उड़ाने बंद तंत्र 10 के निर्माण पर विशेष के लिए प्रासंगिक प्रकाशित काम करता है को देखें।
  2. कैल्शियम इंजेक्षन करने के लिए, क्रोमियम की 100 ए (सामग्री में लेजर अवशोषण में सहायता करने के लिए) के साथ एक 2 माइक्रोन सीएएफ 2 स्लाइड ले लो और लेजर उड़ाने बंद प्रणाली में स्लाइड जगह। पहले आपरेशनों दिन के लिए शुरू इस सी-मॉड रिएक्टर के लिए उपयोग की आवश्यकता के रूप में, यह करते हैं।
  3. एक काले और सफेद सीसीडी कैमरा है कि स्लाइड देखता देखने के लिए Alcator सी-मॉड के क्लोज सर्किट केबल टीवी प्रणाली पर 14 चैनल को बदलें। 633 एनएम डायोड लेजर हाजिर स्लाइड पर दिखाई जानी चाहिए।

4. एक प्लाज्मा प्रयोग चल रहा है

  1. रन दिन की शुरुआत में, स्क्रिप्ट है कि इकट्ठा करने और प्रत्येक प्रयोगात्मक रन के लिए एक्स-रे गिनती पिक्सेल डिटेक्टरों से डेटा की बचत होगी, या "शॉट" शुरू करते हैं। इस Plac में विशिष्ट डिटेक्टर स्थापना पर निर्भर करेगाई। HIREXSR करने के लिए विशेष कदम यहाँ प्रस्तुत कर रहे हैं।
    1. सी-मॉड नियंत्रण कक्ष में एक कार्य केंद्र से एक कमांड लाइन टर्मिनल तक लाने के लिए।
    2. दूर से, "एसएसएच एक्स Det @ dec0xx 'में प्रवेश xx जहां 07-10 से पर्वतमाला से एक डिटेक्टर से कनेक्ट करें।
    3. "सीडी p2_1mod" दर्ज करके निर्देशिका बदलें
    4. कमांड "runtvx" भागो। यह एक खिड़की है कि पाठ के साथ हिमस्खलन जाएगा लाएगा।
    5. एक बार पाठ बंद हो जाता है, प्रेस दो बार दर्ज करें। स्टार्टअप स्क्रिप्ट 50 हर्ट्ज और सीमा ऊर्जा ~ 2 कीव करने के लिए फ्रेम दर की स्थापना की जाएगी। पाठ की एक और हिमस्खलन से कुछ नहीं होगा और डिटेक्टरों औजार शुरू हो जाएगा।
    6. रुको जब तक यह सब समाप्त हो जाती है, और खिड़की में "बाहर निकलें" दर्ज करें।
    7. प्रत्येक डिटेक्टर 07-10 के लिए दोहराएँ।
  2. दिन भर में, लगातार आपरेशन की अवधि के लिए आवास में गैस पंप से थोड़ा परिवेश के तापमान से ऊपर HIREXSR में एक हीलियम वातावरण बनाए रखें। इस वायुमंडलीय एक्स-रे atten कम कर देता हैuation और क्रिस्टल के थर्मल विस्तार।
  3. साइट पर इंजीनियरिंग स्टाफ के साथ सहयोग सुनिश्चित करने के लिए प्लाज्मा आगामी शॉट के दौरान वांछित प्लाज्मा मानकों को पहुंचता है। मापदंडों के शॉट के लिए शॉट से बदलने के लिए कर रहे हैं, हर शॉट के बीच इंजीनियरिंग स्टाफ को यह संवाद।
    1. इसके अतिरिक्त, रन दिन के दौरान कुछ समय के, उस दिन लिया डेटा की जांच के लिए इंजीनियरिंग स्टाफ से एक "बंद मोड" शॉट अनुरोध करता हूँ। बंद कर दिया मोड की एक व्याख्या और कैसे वे जांच के लिए उपयोग किया जाता है के लिए Reinke एट अल देखें। 2012 1।
  4. Perturbative परिवहन अध्ययन के लिए: प्रत्येक गोली मार दी, कार्यक्रम लेजर उड़ाने बंद प्रणाली से पहले वांछित (सीएएफ आदि 2, अनुसूचित जाति,) वांछित समय पर प्लाज्मा में गैर रीसाइक्लिंग अशुद्धियों की एकाग्रता इंजेक्षन करने के लिए।
    1. एक लेजर स्थान आकार, जो स्लाइड से ablated सामग्री की मात्रा को नियंत्रित करता है पर फैसला। Alcator सी-मॉड, ablated दोस्त का लगभग 10% पर परिचालन अनुभव सेरियाल कम बिजली आपरेशन 10 के दौरान प्लाज्मा कोर में यह बनाता है। विशिष्ट स्थान आकार 0.5 से 3.5 मिमी तक होती है।
    2. वांछित झटका बंद समय निर्धारित करते हैं, मन में अधिकतम 10 हर्ट्ज आपरेशन गति रखे हुए हैं।
    3. वांछित स्थान आकार और लेजर झटका बंद प्रणाली नियंत्रण जीयूआई को समय दर्ज करें। उदाहरण के लिए, चावल एट अल। 2013 11 से परिवहन अध्ययन 3.5 मिमी 0.5 से हाजिर आकार विविध और इंजेक्शन हर 300 मिसे था।
  5. सभी अध्ययनों के लिए: के बाद शुरू होता है प्लाज्मा प्लाज्मा 0.3 सेकंड में कश आर्गन को गैस वाल्व सेट करें। कश के बारे में 0.1 सेकंड पिछले और लगभग 10 बार -4 इलेक्ट्रॉन घनत्व को आर्गन घनत्व उठाना चाहिए।
  6. MDSplus सिस्टम का उपयोग कर, इस तरह के सी-मॉड के रूप में के लिए रन दिन के दौरान लाइव नैदानिक ​​डेटा देखने के लिए dwscope का प्रयोग करें।
    1. टोकामक नियंत्रण कक्ष में एक कार्य केंद्र, आवेदन मेनू से खुला dwscope से
    2. anoth से दिखाया प्रासंगिक निदान के साथ एक या एक से अधिक गुंजाइश फ़ाइलें प्राप्तएर उपयोगकर्ता, या MDSplus ट्री कमान भाषा (उन्नत) का उपयोग कर कस्टम वालों पैदा करते हैं।
    3. और इसे लोड करने के लिए एक गुंजाइश फ़ाइल का चयन | "से उपयोग बचाया सेटिंग्स ... अनुकूलित" पर क्लिक करें। एक उपयोगी उदाहरण गुंजाइश है, plasma_n_rot_z.dat, चित्रा 16 में dwscope जीयूआई के साथ दिखाया गया है।
    4. खाली नीचे पट्टी में पाठ बॉक्स छोड़ दो और डेटा सबसे हाल ही में शॉट से लोड किया जाएगा।
    5. अगर वांछित, एक शॉट नंबर दर्ज करें और "लागू करें" पर क्लिक करें एक विशिष्ट शॉट से डेटा लोड करने के लिए।
  7. इंजीनियरिंग ऑपरेटरों कि आगामी शॉट के लिए सभी तैयारियां पूरी हो चुकी है और वे सूचित प्लाज्मा प्रज्वलित करने के लिए आगे बढ़ सकते है।
  8. ऑपरेटरों प्लाज्मा आरंभ करने के लिए प्रतीक्षा करें और इसके लिए समाप्त करने के लिए। Alcator सी-मॉड में, दीक्षा प्रक्रिया लगभग 3 मिनट तक चलेगा और प्लाज्मा कम से कम 10 सेकंड के लिए जला देगा।
    1. तो लेजर झटका बंद प्रणाली का उपयोग कर, नेत्रहीन स्लाइड का कैमरा देखने के माध्यम से स्लाइड पृथक पुष्टि (धारा 3 को देखें)।
    टोकामक क्रम में अगले शॉट के लिए आगे बढ़ने के लिए शांत करने के लिए प्रतीक्षा करें। Alcator सी-मॉड में, इस प्रक्रिया में 10-15 मिनट तक चलेगा।
    1. प्रयोगात्मक स्थापित करने के लिए किसी भी परिवर्तन करते हैं और इसलिए वे, बाद में लागू किया जा सकता है अगर वांछित उन्हें ऑपरेटरों के लिए बातचीत करने के लिए इस समय का उपयोग करें।
  9. ध्यान दें कि यदि हार्डवेयर में कोई परिवर्तन वांछित हैं, शोधकर्ताओं ऑपरेटरों, जिसके दौरान वे टोकामक खोलने के लिए और अन्य सुरक्षा सुविधाओं छुड़ाना लोगों Alcator सी-मॉड के आसपास दर्ज करने की अनुमति देने के लिए किया जाएगा करने के लिए एक "सेल का उपयोग" का अनुरोध करना चाहिए। अन्यथा, अप्रतिबंधित पहुँच से पहले और रन दिन बाद उपलब्ध है। Hardhats हमेशा जब रिएक्टर के पास काम कर पहना जाना चाहिए।
  10. किसी भी वांछित प्लाज्मा निदान की समीक्षा करने के बाद रन दिन निष्कर्ष निकाला गया है dwscope प्रयोग के रूप में पहले।
    1. ध्यान दें कि डेटा भी प्रोग्राम के अलग-अलग भाषाओं के लिए विभिन्न MDSplus एपीआई के माध्यम से पहुँचा जा सकता है।

5. कैलिब्रेशनHIREXSR बंद मोड डेटा का उपयोग THACO

  1. HIREXSR विश्लेषण संहिता (THACO) का उपयोग करें HIREXSR डेटा पलटना है, जो लाइन से एकीकृत 12 है। संदर्भ और इन सभी चरणों के लिए विस्तृत टूटने एमआईटी प्लाज्मा विज्ञान और फ्यूजन सेंटर (PSFC) ऑनलाइन पुस्तकालय पर अप्रकाशित THACO मैनुअल में ऑनलाइन पाया जा सकता है। इस खंड में पहली बार सेटअप और THACO की शुरूआत, अंशांकन प्रक्रिया के बाद शामिल किया गया है।
  2. THACO PSFC नेटवर्क से जुड़े एक मशीन पर पहली बार उपयोग के लिए THACO स्थापित करने के लिए Alcator सी-मॉड विकी पेज पर दिए गए निर्देशों का पालन करें। तुम भी नेटवर्क व्यवस्थापक से स्पेक्ट्रोस्कोपी पेड़ के लिए उपयोग लिखने का अनुरोध करना पड़ सकता है।
  3. आईडीएल कमांड लाइन इंटरफेस का शुभारंभ करने से एक कमांड लाइन में 'आईडीएल' दर्ज करें।
  4. आईडीएल से, THACO लांच करने के लिए 'thaco.bat @' दर्ज करें।
  5. डेटा की जांच के लिए इस्तेमाल किया जा करने के लिए एक बंद मोड को पहचानें।
    1. एक वेब ब्राउज़र खोलें और PSFC लॉगबुक में नेविगेट।
    2. दबाएं &#34; कस्टम क्वेरी "बटन एक खोज पेज को लाने के लिए।
    3. कस्टम क्वेरी पाठ बॉक्स में, जहां yymmdd वर्ष / माह / रन दिन का दिन है, "की तरह '1yymmdd %%%' और पाठ की तरह '% बंद मोड%' शॉट" बंद पाठ युक्त लॉग प्रविष्टियों को लाने के लिए प्रवेश मोड।
    4. लॉग प्रविष्टियों से बंद मोड की गोली मार दी संख्या निर्धारित करते हैं, और बंद मोड शुरू / अंत समय का ध्यान रखना।
    5. ध्यान दें कि एक बंद मोड आधारभूत वाले सभी निदान के लिए सख्ती जरूरी नहीं है, इलेक्ट्रॉन तापमान 13 के निर्धारण की तरह लाइन अनुपात शामिल उन लोगों की तरह है, लेकिन अत्यधिक की सिफारिश की है के बाद से ब्रैग कोण का विस्तार जाली क्रिस्टल के कारण दिन से दिन में बदलाव कर सकते हैं / 14 करार ।
  6. THACO जीयूआई में, पाठ क्षेत्र "(सक्रिय) शॉट" करने के लिए कई शॉट बंद मोड दर्ज करें और प्रेस दर्ज करें।
  7. बटन "शुरू W_HIREXSR_CALIB" प्रेस और अंशांकन विजेट का शुभारंभ।
    1. खिड़की वीं मेंऊपर चबूतरे पर, उस क्षेत्र लेबल "शॉट" बंद मोड शॉट नंबर शामिल हैं सुनिश्चित करें, और "मॉड्यूल" में नंबर का ध्यान रखना। के बाद किसी भी बदलाव के किसी भी क्षेत्र के लिए किया जाता प्रेस दर्ज करें।
    2. खिड़की के शीर्ष तीसरे में "लोड" बटन पर क्लिक करें और इंतजार डेटा लोड करने के लिए।
    3. खिड़की के बीच तीसरे में "लोड" क्लिक करें और के लिए और अधिक डेटा लोड करने के लिए प्रतीक्षा करें।
    4. यदि डेटा सफलतापूर्वक लोड है और फिट ellipses अच्छे लगते हैं, "मॉड्यूल" क्षेत्र (1-4) में एक अलग संख्या के साथ अंशांकन कदम दोहराने के रूप में बंद कर दिया मोड शॉट पहले से calibrated किया गया है।
    5. सभी मॉड्यूल (1-4) पहले से ही calibrated किया गया है, अंशांकन और डिटेक्टर संरेखण कदम के बाद से पहले से ही शॉट calibrated किया गया है के बाकी को छोड़, और धारा 6 के लिए सीधे आगे बढ़ना।
  8. विंडो के ऊपरी-दाएँ हाथ के कोने में उपयुक्त विकल्प का चयन करके वर्णक्रम फिटिंग शुरू। केवल ज की तरह है और वह-तरह की गिरफ्तारी और सीए एक स्पेक्ट्रावर्तमान में बॉक्स के बाहर समर्थित रहे हैं।
    1. "T1 =" और "टी 2 =" बंद मोड शुरू / अंत समय क्रमश कि लॉगबुक में उल्लेख कर रहे हैं करने के लिए खेतों सेट करें।
    2. "कम फिट" चाल और फिट के क्षेत्र तक 'फिट उच्च "स्लाइडर, धराशायी सफेद में ऊपरी-बाएं, जहां केवल क्षेत्र के हित के वर्णक्रमीय लाइनों दिख हल कर रहे हैं शामिल स्पेक्ट्रम पर आरोपित लाइनों से चिह्नित।
    3. 'फिट / SAVE स्पेक्ट्रा "बटन पर क्लिक करें और फिटिंग प्रक्रिया को समाप्त करने के लिए प्रतीक्षा करें।
    4. एक बार फिटिंग प्रक्रिया समाप्त हो गया है, "कल्पना" स्लाइडर या वाम / अधिकार तीर का इस्तेमाल करने के लिए जीयूआई के बीच तीसरे में इसे करने के लिए अगले नेत्रहीन वर्णक्रम फिट बैठता है की सब का निरीक्षण किया।
    5. किसी भी बुरा निकालें या ग़ैर "कल्पना" स्लाइडर के आगे "बुरा" चेकबॉक्स जाँच से फिट बैठता है। ज्ञात स्पेक्ट्रा के खिलाफ तुलना के लिए 1.3 चरण में पाया वर्क्स संदर्भ। उदाहरण के लिए, वह-तरह सीए स्पेक्ट्रा चित्रा 10 समान होगा।
    6. अंडाकार जीयूआई के तीसरे तल से वांछित लाइन (डब्ल्यू, एक्स, वाई, जेड) का चयन करके फिटिंग शुरू।
      1. 'फिट ellipses "बटन पर क्लिक करें और इंतजार ellipses वर्णक्रम फिट बैठता है के लिए फिट होने के लिए।
      2. जब तक अंडाकार नेत्रहीन फिट स्पेक्ट्रा मैच "कम", "उच्च", और "outl" स्लाइडर्स ले जाएँ। Ellipses एक गैर रेखीय कम से कम वर्गों विधि MPFIT 15 है, जो नकचढ़ा हो सकता है के साथ फिट हैं।
      3. जब किया "सहेजें ellipses" बटन क्लिक करें, और अगले वांछित लाइन के साथ इस प्रक्रिया को दोहराएँ।
      4. जब सभी लाइनों फिट किया गया है, एक अलग मॉड्यूल (1-4) है कि अभी तक calibrated नहीं किया गया है और प्रेस दर्ज करने के लिए "मॉड्यूल" बदलने के लिए, और कदम 5.7.1 से फिर आगे बढ़ें।
      5. जब सभी मॉड्यूल calibrated किया गया है, विजेट बंद करने के लिए "छोड़ो" बटन (नहीं 'एक्स') पर क्लिक करें।
    7. डिटेक्टर संरेखण विजेट लांच करने के लिए बटन "शुरू W_HIREXSR_DET_ALIGN" दबाएँ। <राजभाषा>
    8. "शॉट" क्षेत्र में, हाल ही में एक भी जाना जाता है बंद मोड जो पहले से ही calibrated किया गया है और प्रेस दर्ज की गोली संख्या दर्ज करें। "मॉड्यूल" क्षेत्र का ध्यान रखना।
    9. "लोड" बटन पर क्लिक करें और डेटा लोड करने के लिए प्रतीक्षा करें।
    10. निचले बाएं कोने में, "डिटेक्टर स्थिति" पैनल में सभी स्लाइडर मूल्यों लिखो।
    11. "शॉट" क्षेत्र में, बंद मोड के शॉट नंबर calibrated किया जा रहा है और प्रेस दर्ज करें दर्ज करें।
    12. "लोड" बटन पर क्लिक करें और डेटा लोड करने के लिए प्रतीक्षा करें।
    13. मूल्यों पहले नीचे "डिटेक्टर स्थिति" पैनल में लिखा है, प्रत्येक परिवर्तन के बाद ENTER दबा कर दर्ज करें।
    14. मूल्यों, या तो स्लाइडर्स के माध्यम से या मैन्युअल बक्सें में मूल्यों को बदलने की, "डिटेक्टर स्थिति" पैनल में परिवर्तन जब तक परिपत्र बच के सभी या ज्यादातर हरे रंग की पट्टी के भीतर झूठ बोलते हैं।
    15. एक मॉड्यूल (1-4) है कि अभी तक गठबंधन नहीं किया गया है और पी के लिए "मॉड्यूल" क्षेत्र बदलेress दर्ज करें। फिर कदम 5.10.1 से आगे बढ़ें।
    16. जब सभी मॉड्यूल गठबंधन किया गया है, विजेट बंद करने के लिए "छोड़ो" बटन (नहीं 'एक्स') पर क्लिक करें।
    17. कैलिब्रेशन अब किया जाता है; बंद मोड शॉट के साथ धारा 6 के लिए आगे बढ़ें।

6. HIREXSR डेटा की उन्नत विश्लेषण THACO का प्रयोग

  1. HIREXSR विश्लेषण संहिता (THACO) का उपयोग करें HIREXSR डेटा पलटना है, जो लाइन से एकीकृत 11 है। संदर्भ और इन सभी चरणों के लिए विस्तृत टूटने एमआईटी प्लाज्मा विज्ञान और फ्यूजन सेंटर (PSFC) ऑनलाइन पुस्तकालय पर अप्रकाशित THACO मैनुअल में ऑनलाइन पाया जा सकता है। यह खंड प्रोफ़ाइल डेटा देखने के लिए वास्तविक उलटा प्रक्रिया को शामिल किया।
  2. ब्याज की शॉट के लिए शॉट संख्या निर्धारित है।
  3. THACO जीयूआई से, शॉट संख्या के क्षेत्र "(सक्रिय) शॉट" सेट, और प्रेस दर्ज करें। जीयूआई तल पर लॉग में परिवर्तन को स्वीकार करना चाहिए।
  4. , ब्याज की वर्णक्रमीय रेखा चुनें क्षेत्र स्थापित &# 34;। ब्याज की लाइन नंबर करने के लिए लाइन "आर्गन के लिए, यह आमतौर पर वह तरह Z लाइन के लिए 2, और 3 एच-तरह lya1 लाइन के लिए किया जाएगा।
    1. लाइन नंबर के सभी उपलब्ध सूची के लिए क्लिक करें "सूची THACO लाइन नंबर"।
  5. जीयूआई के शीर्ष भाग में "बिनिंग" टैब पर क्लिक करें।
    1. "चेक THT उपलब्धता" THACO ट्री (THT) उपलब्धता देखने के लिए क्लिक करें। जीयूआई के नीचे हिस्से सभी उपलब्ध THACO पेड़ लॉग ऑन करना चाहिए।
    2. क्षेत्र उपलब्धता में सूचीबद्ध नहीं पहले नंबर के लिए "नया THACO पेड़ (THT) नंबर" सेट।
    3. बनाने के लिए एक नया THT इसलिए पिछले विश्लेषण ओवरराइट नहीं है "बनाएँ" बटन पर क्लिक करें।
    4. "चेक THT उपलब्धता" पर क्लिक करें फिर से उपलब्ध thts की सूची को ताज़ा करने के लिए।
    5. अगले "(सक्रिय) शॉट" नव निर्मित THT नंबर करने के लिए क्षेत्र के लिए "THT" क्षेत्र बदलने के लिए, और प्रेस दर्ज करें। जीयूआई लॉग इस कार्रवाई को स्वीकार करना चाहिए।
  6. अगर टीवह वर्तमान शॉट एक बंद मोड, जीयूआई के शीर्ष भाग में "CALIB" टैब पर क्लिक नहीं है।
    1. डेटा जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा करने के लिए बंद कर दिया मोड में "शॉट से कैलिब्रेशन डाटा" बदलें।
    2. "कॉपी" बटन अंशांकन पर कॉपी करने के लिए दबाएँ।
  7. "बिनिंग" टैब को फिर से क्लिक करें।
    1. कस्टम binnings बनाने पर निर्देश के THACO मैनुअल से परामर्श करें।
    2. पिछले एक विश्लेषण से binning कॉपी करने के लिए, अपने संबंधित क्षेत्रों में शॉट / THT दर्ज (दबाने प्रत्येक परिवर्तन के बाद प्रवेश) "कॉपी" बटन के साथ पैनल में।
    3. binning पर कॉपी: "शाखा ए" का चयन करें और "कॉपी" पर क्लिक करें, फिर चुनें "शाखा बी" और फिर "कॉपी" पर क्लिक करें।
  8. जीयूआई के शीर्ष भाग में "प्रोफाइल" टैब पर क्लिक करें।
    1. कैसे इस खंड में मौजूद उन्नत सुविधाओं का उपयोग करने के बारे में निर्देश के लिए THACO मैनुअल से परामर्श करें।
    2. अन्यथा, शॉट में प्रवेश / THT इधर-उधरएमए अपने संबंधित क्षेत्रों में पिछले विश्लेषण शीर्ष पैनल में (प्रत्येक परिवर्तन के बाद Enter दबा)।
    3. "लोड RHO" बटन, "लोड अच्छा" बटन के बाद क्लिक करें।
  9. "भागो THACO" बटन पर क्लिक करें और THACO उलटा प्रक्रिया शुरू होगी। यह एक दो मिनट लग सकता है।
  10. ध्यान दें कि THACO वास्तव में इस प्रक्रिया के दौरान स्वतंत्र कदम की एक श्रृंखला के माध्यम से जा रहा है: स्पेक्ट्रा विभिन्न लाइनों के क्षणों की गणना करने पर एक बहु-गाऊसी फिट चल रहे हैं, लाइन से एकीकृत प्रोफ़ाइल डेटा गणना करने के लिए उन क्षणों का उपयोग करते हुए, तो लाइन से एकीकृत डेटा inverting एक कम से कम वर्गों पद्धति के माध्यम से। इन चरणों से इंटरमीडिएट आउटपुट, समस्या निवारण के लिए उपयोगी है, क्षणों में पाया जा सकता है और विगेट्स प्रोफाइल। इच्छुक उपयोगकर्ताओं इन चरणों और कैसे उलटा प्रक्रिया पर बेहतर सुक्ष्म नियंत्रण के लिए इन widgets का उपयोग करने के बारे में अधिक जानकारी के लिए THACO मैनुअल के माध्यम से देखने के लिए प्रोत्साहित किया जाता है।
  11. एक बार उलटा प्रक्रिया Finiवह, "प्रोफाइल" टैब पर क्लिक करें "LAUNCH_W_HIREXSR_PROFILES" से नेत्रहीन प्रोफाइल का निरीक्षण किया।
    1. नीचे "ट्री आई / ओ" पैनल में "लोड" बटन दबाएँ और डेटा लोड करने के लिए प्रतीक्षा करें।
    2. स्वचालित प्रक्रिया में विफल रहता है, तो लगता है "के लिए INVERSIONS करो" और "सभी" जल्दी से सभी व्युत्क्रम फिर से करना।
    3. मैन्युअल तल पर "समय" स्लाइडर का उपयोग फ्रेम बदलने के लिए द्वारा सही पर उल्टे प्रोफाइल का निरीक्षण किया।
    4. बाईं तरफ ग़ैर चैनलों का चयन करने के लिए / + करने के लिए अगले "सीएच #" बटन, और अचयनित - अगर कोई उल्टे प्रोफाइल जो गलत है (जैसे, नकारात्मक तापमान, धार, आदि की ओर unphysical ढ़ाल), का उपयोग होना दिखाई देते हैं उन्हें उलटा कदम से हटाने के लिए "अच्छा" विकल्प।
      1. ध्यान दें कि उत्सर्जन को किनारे की ओर से कमजोर हो तो अनिश्चितता अधिक है करते हैं; हालांकि, उल्टे तापमान अभी भी एक छोटा सा (जरूरी नहीं) z के लिए जाना चाहिएकिनारे पर ERO मूल्य।
    5. खोजें "के लिए INVERSIONS करो" और वर्तमान फ्रेम के लिए प्रोफ़ाइल पलटना के लिए क्लिक करें "वर्तमान"। हटाने outliers दोहराएँ जब तक उल्टे प्रोफ़ाइल सही लगता है।
    6. प्रेस "बचाओ" डेटा संतोषजनक लगती बाद।
    7. डेटा का निरीक्षण करने के प्रोफाइल विजेट का प्रयोग करें।
  12. अगर वांछित, अलग वर्णक्रमीय लाइनों से निर्माण प्रोफाइल की तुलना करने के लिए "की तुलना" टैब में क्लिक करें "शुरू W_HIREXSR_COMPARE"। एक आम परिदृश्य है, जहां इस उपयोगी है जब प्लाज्मा कोर तापमान काफी गर्म हो जाता है आर्गन एच-तरह के उत्सर्जन के लिए वह तरह-उत्सर्जन से आगे निकल गया है।
  13. ध्यान दें कि डेटा भी प्रोग्राम के अलग-अलग भाषाओं के लिए विभिन्न MDSplus एपीआई के माध्यम से पहुँचा जा सकता है। प्रासंगिक रास्तों के लिए THACO मैनुअल को देखें।

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Representative Results

उन्होंने कहा-तरह आर्गन स्पेक्ट्रम के लिए एक बार बिन के लिए पिक्सेल डिटेक्टर से एक प्रतिनिधि डेटा नमूना चित्रा 17 में दिखाया गया है। वर्णक्रमीय लाइनों, गोलाकार क्रिस्टल से एक अंडाकार आकार में तुला, स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहे हैं। शीर्ष डिटेक्टर एक टूटी हुई डिटेक्टर पैनल है, और वहाँ कुछ मृत डिटेक्टरों के सभी भर में बिखरे हुए पिक्सल हैं। टूटी डिटेक्टर पैनल से डाटा को नजरअंदाज कर दिया जाना चाहिए। मापा स्पेक्ट्रा और वर्णक्रम फिटिंग एक ही राग खत्म THACO द्वारा किए गए कार्य का परिणाम दिखा डिटेक्टर से स्लाइस चित्रा 18 और चित्रा 19 में दिखाया जाता है। जिसके परिणामस्वरूप लाइन से एकीकृत प्रोफ़ाइल डेटा आंकड़ा 20 में दिखाया गया है।

एक औंधा प्लाज्मा तापमान और toroidal वेग प्रोफाइल वह जैसे-आर्गन लाइनों से THACO द्वारा बनाई का एक उदाहरण चित्रा 21 में देखा जा सकता है। मापा आयन तापमानHIREXSR से अन्य माप 1 चैनल में स्वतंत्र निदान के साथ सहमत हैं। आर्गन, एक रीसाइक्लिंग अशुद्धता का प्रयोग, आयन प्रोफाइल प्लाज्मा के संपूर्ण विकास पर मापा जा सकता है। इस तरह के चावल के रूप में एट अल। 2013 11 परिवहन अध्ययन है, जो समय के साथ अध्ययन प्लाज्मा विकास अशुद्धता कारावास समय से अधिक समय तराजू के लिए महत्वपूर्ण है। डिटेक्टरों के बजाय एक क्षणिक अशुद्धता को मापने के लिए तैनात किए गए हैं, जैसे कैल्शियम, HIREXSR क्षणिक प्रोफ़ाइल डेटा प्रदान करेगा। इस तरह के एक अध्ययन के लिए हावर्ड एट अल देखें। 2011 10।

आकृति 1
चित्रा 1. ब्रैग प्रतिबिंब का चित्रण। आने वाली किरणों को प्रतिबिंबित और रचनात्मक होगा घटनाओं और तरंग दैर्ध्य के अपने कोण के आधार पर हस्तक्षेप। देखने के लिए यहाँ क्लिक करें यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण।

चित्र 2
चित्रा 2. एक कमाल एक केल्साइट क्रिस्टल के लिए वक्र। काले वक्र, मनाया डेटा के लिए सबसे अच्छा फिट है, जबकि बिंदीदार रेखा आर्दश मामले में जहां कोई अवशोषण नहीं है।

चित्र तीन
चित्रा 3. एक तुला क्रिस्टल के साथ एक जोहान स्पेक्ट्रोमीटर। वृत्त की परिधि पर एक ही स्थान पर आने वाली किरणों घटना क्रिस्टल पर घटना का एक ही कोण है और डिटेक्टर पर एक ही स्थान पर खत्म होता है। एक देखने के लिए यहाँ क्लिक करें यह आंकड़ा का बड़ा संस्करण।

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इसलिए स्पेक्ट्रा प्लाज्मा के माध्यम से कई लाइन औसतन chords के साथ कब्जा कर रहे हैं क्रिस्टल की गोलाकार झुकने एक गोल तुला क्रिस्टल के साथ चित्रा 4. एक जोहान स्पेक्ट्रोमीटर।, दक्षिणी विमान के साथ स्थानिक संकल्प के लिए अनुमति देता है। का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें यह आंकड़ा।

चित्रा 5
चित्रा 5. डिटेक्टर क्रिस्टल HIREXSR में इस्तेमाल संरेखण। HIREXSR में, डिटेक्टर मानक व्यवस्था से थोड़ा कोणीय तरंग दैर्ध्य की एक बड़ी रेंज के लिए अनुमति देने के लिए मापा जा रहा है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

HIREXSR की चित्रा 6. ऊपर से नीचे सीएडी देखें। यह सीएडी ड्राइंग दो डिटेक्टर सरणियों और टोकामक वैक्यूम जहाज है, जो प्लाज्मा स्पेक्ट्रोमीटर शामिल करने के लिए क्रिस्टल के सापेक्ष पदों से पता चलता है। स्पेक्ट्रोमीटर के sightline थोड़ा बंद अक्ष toroidal रोटेशन डॉपलर पारी के माध्यम से मापा जा करने के लिए अनुमति देने के लिए angled है।

चित्रा 7
चित्रा 7. ऑप्टिकल प्रणाली के लेआउट। यह आंकड़ा हावर्ड एट अल। 10 से लेजर झटका बंद प्रणाली के लिए ऑप्टिकल प्रणाली के लेआउट से पता चलता है।

आंकड़ा 8
चित्रा विभिन्न नोबल गैसों के लिए 8. आंशिक आरोप राज्य बहुतायत। इस साजिश आंशिक आरोप राज्य प्रचुरता से पता चलता हैराज्याभिषेक संतुलन में विभिन्न नोबल गैसों के लिए। पूरी तरह से छीन राज्यों में ठोस लाइनों के साथ दिखाया गया है, एच-तरह के साथ पानी का छींटा-डॉट और पानी का छींटा-डॉट-डॉट के साथ Ne-तरह। धराशायी, वह-तरह के साथ यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

9 चित्रा
9 चित्रा सीए 18+ कश्मीर / डब्ल्यू चमक अनुपात। मापा राग औसतन dielectronic उपग्रह कश्मीर गूंज लाइन के लिए की चमक अनुपात वह-तरह सीए 18+ (लाल डॉट्स) में डब्ल्यू सैद्धांतिक वक्र (ग्रीन लाइन) की तुलना में।

चित्रा 10
चित्रा 10 मापा वह-तरह सीए 18+ स्पेक्ट्रम। मापा वह-तरह सीए 18+ (डब्ल्यू, एक्स, वाई, जेड) satelli साथ स्पेक्ट्रम टीईएस (सबसे प्रमुख '4', '3', क्यू, आर और कश्मीर) डॉट्स द्वारा दिखाया गया है। एक सिंथेटिक स्पेक्ट्रम ठोस लाइन ने संकेत दिया collisional विकिरणवाला मॉडलिंग के साथ गणना की थी।

11 चित्रा
चित्रा 11. मापा एच-तरह Ar 17+ स्पेक्ट्रम। Ar 17+ Ly α नक़ल और आसपास के उपग्रहों (हरी डॉट्स), सिंथेटिक स्पेक्ट्रम (लाल रेखा) के साथ की मापी स्पेक्ट्रम। नोट मो 32+ लाइन और घातक α2 लाइन के बीच ओवरलैप।

चित्रा 12
चित्रा 12. मापा वह-तरह Ar 16 + स्पेक्ट्रम। मापा गूंज लाइनों डब्ल्यू आर 16 + के आसपास के क्षेत्र में एक्स-रे स्पेक्ट्रा। नोट लॉग पैमाने।

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चित्रा 13. आंतरिक देखें क्रिस्टल दिखा रहा है और खिड़की हो। आवास के भीतर से देखा के रूप फीरोज़ा खिड़की (एक) और क्रिस्टल (ख) प्रदर्शित कर रहे हैं। Be खिड़की लाल रंग के साथ हरे, गोलाकार क्रिस्टल, और बैंगनी रंग के साथ आयताकार क्रिस्टल के साथ लेबल है।

चित्रा 14
चित्रा 14. आंतरिक देखें डिटेक्टरों दिखा रहा है। उन्होंने कहा-तरह स्पेक्ट्रा के लिए तीन डिटेक्टर सरणी पर में छोड़ दिया (एक), और एच-तरह स्पेक्ट्रा दिखाया गया है में सही पर दिखाया गया है (ख)। उन्होंने कहा-तरह स्पेक्ट्रा के लिए इस्तेमाल किया तीन डिटेक्टरों कोर और प्लाज्मा के किनारे एक साथ से स्पेक्ट्रा के कब्जा करने के लिए अनुमति देते हैं।

चित्रा 15
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चित्रा 16
चित्रा 16. उदाहरण dwscope के देखें। यह आंकड़ा dwscope का एक उदाहरण के एक स्क्रीनशॉट से पता चलता है। HIREXSR से लाइन से एकीकृत डेटा लाल बॉक्स से प्रकाश डाला है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 17
चित्रा 17. उदाहरण डिटेक्टर उत्पादन। यह आंकड़ा उदाहरण कच्चे डी द्वारा एकत्र आंकड़ों से पता चलता हैउन्होंने कहा की तरह (ऊपर, मध्य) और एच-तरह (नीचे) आर्गन स्पेक्ट्रा के लिए एक ही समय बिन पर tectors। Y अक्ष तरंगदैर्ध्य से मेल खाती है, और दक्षिणी कोण करने के लिए एक्स अक्ष। वर्णक्रमीय लाइनों, गोलाकार क्रिस्टल से एक अंडाकार आकार में तुला, स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहे हैं। शीर्ष (1x लाभ) और नीचे (2x लाभ) स्पेक्ट्रा कोर से कर रहे हैं, और मध्य स्पेक्ट्रम (8x लाभ) किनारे से है। बिंदीदार हरे रंग की लाइनों वर्णक्रमीय फिटिंग कोड के लिए अलग-अलग क्षेत्रों के लिए अलग। शीर्ष डिटेक्टर एक टूटी हुई डिटेक्टर पैनल है, और वहाँ कुछ मृत डिटेक्टरों के सभी भर में बिखरे हुए पिक्सल हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 18
चित्रा 18. उदाहरण एकत्र एच-तरह स्पेक्ट्रा। एक के लिए आर्गन एच-तरह स्पेक्ट्रम पर मापा लाइन औसतन चमकएकल राग और समय बिन (ऊपर, सफेद), चित्रा 17। में नीचे डिटेक्टर में पिक्सल के एक एकल स्तंभ के लिए इसी हटा पृष्ठभूमि हरे रंग में दिखाया गया है, और एक बहु-गाऊसी फिट सियान में दिखाया गया है। कुल फिट समग्र स्पेक्ट्रम लाल रेखा से दिखाया गया है, और बच नीचे आकृति में कर रहे हैं। 11 चित्रा के साथ समझौते पर ध्यान दें।

चित्रा 19
चित्रा 19. उदाहरण एकत्र स्पेक्ट्रा वह की तरह। एक भी राग और समय बिन (ऊपर, सफेद), चित्रा 17 में शीर्ष डिटेक्टर में पिक्सल के एक एकल स्तंभ के लिए इसी के लिए आर्गन वह-तरह स्पेक्ट्रम पर मापा लाइन औसतन चमक। हटा पृष्ठभूमि हरे रंग में दिखाया गया है, और एक बहु-गाऊसी फिट सियान में दिखाया गया है। कुल फिट समग्र स्पेक्ट्रम लाल रेखा से दिखाया गया है, और बच नीचे आकृति में कर रहे हैं।


चित्रा 20. उदाहरण लाइन एकीकृत प्रोफ़ाइल। यह आंकड़ा लाइन फिटिंग के परिणामों से THACO द्वारा उत्पन्न लाइन से एकीकृत डेटा का एक उदाहरण दिखाता है। यह tomographically पूरा प्रोफाइल लौटने के लिए उलटा होने की जरूरत है।

चित्रा 21
चित्रा 21. उदाहरण उल्टे प्लाज्मा प्रोफाइल। यह आंकड़ा उदाहरण डेटा कि THACO द्वारा उल्टे कर दिया गया है और तापमान toroidal रोटेशन प्रोफाइल उत्पादन को दर्शाता है। HIREXSR दोनों स्थानिक संकल्प (y अक्ष के साथ) और समय संकल्प (एक्स अक्ष के साथ) के लिए अनुमति देता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

सेंसर लिखें रिवर्स पक्षपाती सिलिकॉन डायोड सरणी
सेंसर मोटाई 320 माइक्रोन
पिक्सेल आकार 172 माइक्रोन × 172 माइक्रोन
प्रारूप 487 × 195 = 94,965 पिक्सल
क्षेत्र 83.8 मिमी 33.5 मिमी ×
गतिशील सीमा 20 बिट्स (1: 1,048,576)
गणना प्रति पिक्सेल दर > 2 × 10 6 एक्स रे / सेक
ऊर्जा रेंज 3-30 कीव
ऊर्जा संकल्प ~ 500 कीव
एडजस्टेबल दहलीज रेंज 2-20 कीव
पढ़ा गया समय 2.7 मिसे
अधिकतम फ्रेम दर 300 हर्ट्ज
बात फैल समारोह 1 पिक्सेल
बाहरी टीमेकेनिक / फाटक 5 वी टीटीएल
बिजली की खपत 15 डब्ल्यू
आयाम 275 × 146 × 85 मिमी
वजन 1 किलोग्राम

तालिका 1 डिटेक्टर विनिर्देशों। इस तालिका सूचियों डिटेक्टर HIREXSR के डिजाइन के लिए प्रासंगिक विनिर्देशों।

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Discussion

इस तकनीक द्वारा उत्पन्न डेटा प्रयोगात्मक अध्ययन की एक विस्तृत विविधता में इस्तेमाल किया जा सकता है। आयन तापमान और toroidal वेग प्रोफाइल आंतरिक स्वयं उत्पन्न प्लाज्मा रोटेशन और गैर स्थानीय perturbative प्रभाव सहित परिवहन के अध्ययन की एक विस्तृत श्रृंखला में प्रयोग किया जा सकता है। लेजर झटका बंद के माध्यम से मापने इंजेक्शन दोष के स्पेक्ट्रा भी, प्लाज्मा में दोष के परिवहन के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान कर सकते हैं के रूप में हावर्ड एट अल। 2011 10 में किया गया था। इस समय, कोई अन्य प्लाज्मा प्लाज्मा कोर 1 से नैदानिक ​​समय प्रदान कर सकते हैं और स्थानिक संकल्प लिया आयन प्रोफ़ाइल डेटा, एक्स-रे इमेजिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी प्लाज्मा व्यवहार की जांच के लिए एक उपन्यास विधि बना रही है।

प्रोटोकॉल में सबसे महत्वपूर्ण कदम ब्याज की तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में वर्णक्रमीय लाइनों की पहचान है। यह महत्वपूर्ण है कि लाइनों मनाया जा रहा है अच्छा गिनती के आँकड़े प्रदान करने के लिए मजबूत कर रहे हैं, और दोनों एक दूसरे को और othe से हलआर उपग्रह लाइनों। इन पंक्तियों के सापेक्ष शक्ति अलग अलग तापमान के साथ नाटकीय रूप से बदल सकते हैं, और अचालक पुनर्संयोजन तरह क्वांटम प्रक्रियाओं दर्जे का प्रभाव हो सकता है।

वर्णक्रमीय लाइनों को कमजोर कर रहे हैं, तो यह मापा अशुद्धता के और अधिक शुरू करने से उनकी ताकत में सुधार करने के लिए संभव हो सकता है। तरंग दैर्ध्य की एक अलग श्रेणी ब्याज की है, तो डिटेक्टरों बस, रोलैंड चक्र के साथ स्थानांतरित करने की जरूरत ब्रैग कोण से अधिक 45 डिग्री के बीच अभी भी है के रूप में लंबे समय के रूप किरणों और कम से कम 80 डिग्री diverging भेजे गए और बीच हस्तक्षेप को रोकने के लिए से बचने के लिए परिलक्षित फोटॉनों। डिटेक्टरों के फ्रेम दर भी तेज या धीमी होने के लिए बदला जा सकता है। डिटेक्टर readout समय के दौरान फोटॉनों गिनती नहीं है, इसलिए अब फ्रेम के साथ कब्जा कर लिया फोटॉनों बढ़ जाती है, प्राप्त आंकड़ों में बेहतर आँकड़ों के लिए अनुमति देने का अंश।

स्पेक्ट्रोमीटर-रिएक्टर इंटरफेस 10 -9 एसटीडी सीसी के लिए तंग लीक किया जाना चाहिए /सेकंड और दोनों ओर से 1 एटीएम की एक अंतर दबाव बनाए रखने में सक्षम। फीरोज़ा खिड़की इसकी उच्च शक्ति और अच्छे एक्स-रे संचरण गुणांक, 3.1 कीव एक्स-रे के लिए 40% के आसपास है, जिसकी वजह से इस इंटरफेस के लिए आदर्श विकल्प है। हीलियम वातावरण HIREXSR के आवास के भीतर बनाए रखा भेजे किरणों के आसपास ~ 1% करने के लिए एक्स-रे क्षीणन कम करने के लिए। निरंतर पंप सुनिश्चित करता है कि कोई हवा आवास में लीक और स्थानीय वातावरण को दूषित कर रहा है। इन पद्धतियों डबल की जाँच लीक सुनिश्चित करने के लिए एक्स-रे डिटेक्टरों के लिए यह किया जाना चाहिए।

एक निर्वात चैम्बर स्पेक्ट्रोमीटर के लिए आदर्श आवास होगा। हालांकि, इस तरह के एक कक्ष इतनी बड़ी स्पेक्ट्रोमीटर के लिए बनाए रखने के लिए बहुत महंगा है और अव्यावहारिक है। भविष्य में सुधार एक स्पेक्ट्रोमीटर-रिएक्टर इंटरफेस और स्थानीय वातावरण है कि एक्स-रे अवशोषण को कम करता है बनाने के लिए नई तकनीक या हाल ही में नवाचारों का उपयोग करने पर ध्यान केंद्रित कर सकता है, या वर्तमान या इसी तरह की डिजाइन सस्ता और मोर बनाने के लिए प्रयासई व्यवहार्य नहीं है।

तकनीक, उसके तापमान आवश्यकताओं द्वारा सीमित प्लाज्मा के रूप में ब्याज की अशुद्धता योण बनाना करने के लिए पर्याप्त गर्म है, लेकिन काफी शांत पुनर्संयोजन के लिए अनुमति देने के लिए जाने की जरूरत है। इसके अलावा, एच की तरह है और वह तरह आयनीकरण राज्यों को प्राथमिकता के बाद से उनके स्पेक्ट्रा बहुत सरल और चिह्नित करने के लिए आसान कर रहे हैं। यह यह प्लाज्मा के कूलर किनारे से डेटा प्राप्त करने के लिए मुश्किल है इसका मतलब है, और यह टोकामक का तापमान रेंज भर में plasmas से उपयोगी डेटा प्राप्त करने के लिए मशीन के भौतिक पुनर्विन्यास आवश्यकता हो सकती है। इसके अतिरिक्त, तकनीक कुछ हद तक स्पेक्ट्रोमीटर क्रिस्टल के थर्मल विस्तार के कारण अंशांकन शॉट्स चलाने की आवश्यकता द्वारा सीमित है। यह अन्य उपन्यास अंशांकन तकनीक क्रिस्टल पर बेहतर तापमान नियंत्रण, या के साथ भविष्य में सुधार किया जा सकता है।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
PILATUS 100k Detector System DECTRIS 100k Superseded by newer PILATUS3 detectors
Bragg Crystals Kurchaov Institute Custom Part
CaF2 Slides LeBow Custom Part
High Purity Argon Airgas AR HP300 Any high purity argon should work
Be window Brush Wellman Electrofusion Products / Motion Hightech Custom part

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References

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एक उच्च तापमान प्लाज्मा निदान के रूप में उपयोग के लिए आवेदन एक्स-रे इमेजिंग क्रिस्टल स्पेक्ट्रोस्कोपी
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Cao, N. M., Mier Valdivia, A. M.,… More

Cao, N. M., Mier Valdivia, A. M., Rice, J. E. Applying X-ray Imaging Crystal Spectroscopy for Use as a High Temperature Plasma Diagnostic. J. Vis. Exp. (114), e54408, doi:10.3791/54408 (2016).

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