하이 온도 플라즈마 진단으로 사용하기 위해 X 선 영상 크리스탈 분광학 적용

요약

X 선 스펙트럼은 고온 플라즈마에 풍부한 정보를 제공합니다. 이 원고는 공간적으로 토카막 플라즈마 중간 원자 번호 원소의 수소와 헬륨 등의 이온을 확인하는 데 사용되는 X 선 분광계 이미징 높은 파장 해상도의 동작을 제공합니다.

초록

X 선 스펙트럼은 고온 플라즈마에 대한 풍부한 정보를 제공한다; 예를 들면 전자 온도 및 밀도 선 강도 비로부터 추론 될 수있다. 플라즈마를 보는 요한 분광기를 사용함으로써, 이러한 양호한 시간 및 공간 해상도의 밀도, 온도 및 속도와 같은 플라즈마 파라미터 정보를 구성 할 수있다. 그러나, 잘 진단 실험실 플라즈마로부터 얻어지는 X 선 스펙트럼의 원자 번호 모델링 벤치마킹 다른 독립적 인 진단을 이용할 수없는 경우에, 플라즈마 파라미터를 결정하기 위해 이러한 스펙트럼의 사용을 정당화하는 것이 중요하다. 이 원고는 공간 해상도와 고해상도 X 선 크리스탈 영상 분광계 (HIREXSR), 공간적으로 토카막 중간 원자 번호 원소의 수소와 헬륨 등의 이온을 확인하는 데 사용되는 X 선 분광계 이미징 높은 파장 해상도의 동작을 제공합니다 혈장. 또한,이 원고는 이온을 도입 할 수있는 레이저 분출 시스템을 포함정확한 타이밍으로 플라즈마에 플라즈마 수송의 섭동 연구를 허용합니다.

서론

X 선 스펙트럼은 고온 플라즈마에 대한 풍부한 정보를 제공한다; 예를 들면 전자 온도 및 밀도 선 강도 비로부터 추론 될 수있다. 축외 플라즈마를 보는 요한 분광기를 사용함으로써, 이러한 우수한 공간 및 시간 해상도를 가진 ^1,2- 플라즈마 내부의 밀도, 온도 및 속도와 같은 플라즈마 파라미터 정보를 구성 할 수있다. 이 원고는 공간 해상도와 고해상도 X 선 크리스탈 영상 분광계 (HIREXSR), 공간적으로 토카막 중간 원자 번호 원소의 수소와 헬륨 등의 이온을 확인하는 데 사용되는 X 선 분광계 이미징 높은 파장 해상도의 동작을 제공합니다 혈장.

HIREXSR는 Alcator C-모, 각각 0.67 m와 0.22 m의 크고 작은 반경 토카막 핵융합 장치에 배포됩니다. 그것은 일반적으로 중수소 플라즈마 ²⁰ 10 × 0.2-8.0 사이 m 평균 밀도 ~ 2 초 지속으로 동작 ^-3 3 사이의 P> 중앙 전자 온도. 이러한 조건 하에서, 높은 Z 불순물 원소 중간 고도로 이온화 상태가되어 대책 HIREXSR X 선 영역에서 방출. 잘 진단 실험실 플라즈마로부터 얻어지는 X 선 스펙트럼의 원자 번호 모델링 벤치마킹 다른 독립적 진단 ^....

프로토콜

1. 적절한 스펙트럼 선을 선택

1. . 획득 된 데이터의 품질을 결정 적절한 배출 라인을 선택 희가스 방출 선이 전자 온도에 대한 상이한 값에 관련 될 것이다 8은도.
   1. 이온화 상태 및 라인 비율이 이온화, 충돌 들뜸, 복사 재조합 유전 재조합의 경쟁에 의해 결정되어 있습니다. 이러한 프로세스는 플라즈마의 온도 및 밀도에 따라 달라질 수있다. 이 변화의 예를 들어 그림 9를 참조하십시오.
2. 파장과 관심의 배출 라인의 상대적인 강도에 대한 다른 출판물을 참조하십시오. 이 프로토콜에서, 쌀, JE 외. (2015) ⁴ 특징으로하는 매체 Z 그는 같은 이온을 사용합니다. 예를 들어 스펙트럼 그림 10을 참조하십시오.
3. 그들은 공동으로, 주요 시리즈 외부 라인에서 위성을 연구하는 것이 중요합니다측정되고있는 라인과 해결되지 않은 수 ULD. 일부 고유의 불순물 (등 철, 몰리브덴, 티타늄은) 항상 토카막 플라즈마 - 외장 구조 및 구성 요소에서 존재한다. 예를 들어, 그림 11은 후자는 몰리브덴 라인과 중첩 때문에 아르곤 리의 _α1은

결과

헬륨 같은 아르곤의 스펙트럼을 한 번 빈의 픽셀 검출기에서 대표적인 데이터 샘플이 그림 17에 표시됩니다. 구형 결정에 의해 타원형 모양으로 구부러진 스펙트럼 라인을 명확하게 볼 수 있습니다. 상부 탐지기는 고장 검출기 패널을 갖고, 검출기 모두 흩어져 죽은 픽셀이있다. 깨진 검출기 패널의 데이터는 무시해야합니다. 측정 된 스펙트럼은 단일 코드 위에 THACO 수행 스펙트럼 피팅 결과를 나타내는 검출기로부터의 조각은도 18 및도 19에 나타낸다. 얻어진 라인 통합 프로파일 데이터는도 20에 도시된다.

헬륨, 아르곤과 같은 라인에서 THACO 의해 만들어 반전 플라즈마 온도 및 도넛 속도 프로파일의 일례는도 21에서

토론

이 기술에 의해 생성 된 데이터는 실험 연구에 광범위하게 사용될 수있다. 이온 온도 도넛 속도 프로파일은 진성 자체 생성 플라즈마 회전 및 비 로컬 섭동 효과를 포함하여 전송 연구의 넓은 범위에서 사용할 수있다. 하워드 등. 2011 ^10에서 수행되었을 때 레이저 분출을 통해 주입 된 불순물의 스펙트럼을 측정하면, 플라즈마의 불순물의 전송에 대한 중요한 정보를 제공 할 수 있습니다. 이때, X 선 촬영 플라즈마 분광 동작을 프로빙하는 새로운 방법 만드는 플라즈마 코어 ^(1)로부터 다른 플라즈마 시간을 제공 할 수있는 진단 및 공간 분해 된 이온 프로파일 데이터.

프로토콜에서 가장 중요한 단계는 관심있는 파장 영역의 스펙트럼 라인의 식별이다. 관찰되는 라인 좋은 계산 통계를 제공하는 것이 강하게하고, 서로 인접 모두에서 해결하는 것이 중요연구 위성 라인. 이 선들의 상대 강도는 다른 온도로 급격히 변화 할 수 있으며, 유전.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
PILATUS 100k 검출기 시스템	DECTRIS	100k	는 새로운 PILATUS3 검출기로 대체
Bragg Crystals	Kurchaov Institute	Custom Part
CaF2 Slides	LeBow	Custom Part
High Purity	Argon Airgas	AR HP300	모든 고순도 아르곤이 작동
	해야 합니다.브러시 Wellman Electrofusion 제품 / 모션 하이텍	커스텀 파트

됨