Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

تطبيق الأشعة السينية التصوير الطيفي كريستال لاستخدامها بوصفها درجة الحرارة عالية البلازما التشخيص

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

توفر أطياف الأشعة السينية ثروة من المعلومات عن البلازما ارتفاع في درجة الحرارة. تقدم هذه المخطوطة تشغيل دقة عالية الطول الموجي التصوير مكانيا مطياف الأشعة السينية المستخدمة لعرض أيونات بالهيدروجين والهليوم مثل العناصر العدد الذري المتوسطة في البلازما توكاماك.

Abstract

الأشعة السينية أطياف توفر ثروة من المعلومات عن البلازما درجات الحرارة العالية؛ على سبيل المثال درجة حرارة الإلكترون وكثافة ويمكن الاستدلال على ذلك من نسب كثافة خط. باستخدام مطياف يوهان عرض البلازما، فمن الممكن لبناء لمحات من المعلمات البلازما مثل الكثافة ودرجة الحرارة وسرعة جيدة مع القرار المكانية والزمنية. ومع ذلك، القياس والنمذجة كود الذري أطياف الأشعة السينية تم الحصول عليها من البلازما مختبر تشخيص جيدا المهم لتبرير استخدام هذه الأطياف لتحديد المعلمات البلازما عند التشخيص مستقلة أخرى غير متوفرة. تقدم هذه المخطوطة تشغيل مطياف التصوير عالية الدقة الأشعة السينية كريستال مع القرار المكانية (HIREXSR)، دقة عالية الطول الموجي التصوير مكانيا مطياف الأشعة السينية المستخدمة لعرض أيونات بالهيدروجين والهيليوم مثل العناصر العدد الذري المتوسطة في توكاماك بلازما. وبالإضافة إلى ذلك، هذه المخطوطة يغطي نظام ضربة قبالة الليزر التي يمكن أن يقدم تلك الأيوناتإلى البلازما مع توقيت دقيق للسماح للدراسات اضطرابي النقل في البلازما.

Introduction

الأشعة السينية أطياف توفر ثروة من المعلومات عن البلازما درجات الحرارة العالية؛ على سبيل المثال درجة حرارة الإلكترون وكثافة ويمكن الاستدلال على ذلك من نسب كثافة خط. باستخدام مطياف يوهان عرض البلازما خارج المحور، فمن الممكن لبناء لمحات من المعلمات البلازما مثل الكثافة ودرجة الحرارة وسرعة داخل البلازما مع حسن المكانية والزمنية قرار 1،2. تقدم هذه المخطوطة تشغيل مطياف التصوير عالية الدقة الأشعة السينية كريستال مع القرار المكانية (HIREXSR)، دقة عالية الطول الموجي التصوير مكانيا مطياف الأشعة السينية المستخدمة لعرض أيونات بالهيدروجين والهيليوم مثل العناصر العدد الذري المتوسطة في توكاماك بلازما.

نشر HIREXSR على Alcator C-وزارة الدفاع، جهاز الانصهار توكاماك مع دائرة نصف قطرها الأكبر والأصغر من 0.67 م و 0.22 م على التوالي. وهي تعمل عادة مع البلازما الديوتيريوم دائم ~ 2 ثانية مع متوسط ​​الكثافة بين 0،2-8،0 × 10 20 م -3 3. في ظل هذه الظروف والمتوسطة والعناصر النجاسة عالية Z تصبح المتأين للغاية وتشع في نطاق الأشعة السينية، التي HIREXSR التدابير. القياس النمذجة كود الذري أطياف الأشعة السينية تم الحصول عليها من البلازما مختبر تشخيص جيدا المهم لتبرير استخدام هذه الأطياف لتحديد المعلمات البلازما عند التشخيص مستقلة أخرى لا تتوفر 4.

تم بناء كل طيف للاستخدام المرجوة. وفقا لذلك، وصفا عاما عن الجهاز والمفاهيم المتصلة به ضروري لفهم الكامل لهذه الأدوات القوية 5. يحدث براج انعكاس عندما يعكس الفوتون من الطبقات المجاورة من الكريستال ويسافر المسافة التي هي من مضاعفات طول موجته الشكل 1 يصور هذه الظاهرة. ويتم التعبير عن هذا الشرط من المعادلة nλ = 2 د الخطيئة θ ب، حيث n هو أمر إعادةثني، λ هو الطول الموجي للفوتون، د هو الفصل بين الطبقات المجاورة من الكريستال وθ ب هو زاوية براج. واحد إلى واحد المراسلات بين λ وθ ب يشير إلى أن كل الفوتونات في نقطة محددة من السفر الطائرة كاشف مع نفس الموجة. في الممارسة العملية، ومع ذلك، وامتصاص والدقة القيود اضح باعتباره انحرافا من زاوية براج. وينتج عن ذلك سوى مجموعة صغيرة من الزوايا التي تنتج التداخل بناء كبير، ويمثلها منحنى هزاز 6 الشكل 2 هو منحنى سبيل المثال لبلورة الكالسيت.

HIREXSR هو مطياف يوهان مع الكريستال عازمة كرويا 7. قبل وصف هذا النوع من الجهاز، لمناقشة ذلك، مطياف دائري بساطة غير مناسبة. يتكون هذا مجموعة تتكون من الكريستال عازمة تعكس الفوتونات الواردة في براج كل منهما زوايا لعنابر مجموعة من الأشعة السينية للكشف عن عد الفوتون بكسل واحدة. وضوح الشمس، وكشف عن وضع الظل الى دائرة رولاند، كما هو معروض في الشكل (3). ويبلغ قطر دائرة رولاند يساوي نصف قطر انحناء وضوح الشمس. كل أشعة من نقطة معينة على محيط إلى أي نقطة على الكريستال لديها نفس زاوية الحادث فيما يتعلق الكريستال نفسها.

. في حالة HIREXSR، وتصاريح وضوح الشمس القرار المكانية عازمة كرويا في الطائرة الزوالية، ويتضح في الشكل (4) ويعرف خط-طولي التركيز و م على النحو التالي: و م = R ج الخطيئة θ ب، حيث R c هي نصف قطر انحناء وضوح الشمس. يتم تعريف سهمي التركيز و الصورة على النحو التالي: س ج = - و م / جتا 2 θ ب. ونظرا لقرار المكاني للمطياف Δ سبواسطة: معادلة حيث L حزب المحافظين هي المسافة بين الكريستال والبلازما، وd هو ارتفاع من الكريستال. لأن التباعد 2-الأبعاد للطبقات الكريستال منفصلة، ​​وهذا يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار عند اختيار المواد. منذ أسطح كشف ومستو، يمكن أن تكون إلا الظل الى دائرة رولاند عند نقطة واحدة، والذي بالتالي يؤدي إلى خطأ منذ أشعة الكشف لا تهبط على وجه التحديد على نقاط المقابلة على دائرة رولاند. جسديا، يظهر هذا الاختلال بأنه "تلطيخ" من فوتونات الطاقة المحددة على كاشف. ويعرف هذا الخطأ يوهان كما معادلة حيث L هو عرض من الكريستال. إذا كان كشف بكسل δx العرض ص هو أكبر بكثير من الخطأ يوهان، ثم القرار الطيفي مستقل من ذلك. إذا كانت لإعادة ذات الحجم المماثل، ثم يمكن أن يقترب الخطأ الكلي من قبل معادلة . ونظرا لقوة حل لطيف وضوح الشمس من قبل: معادلة ، أين معادلة . بدلا من وضع الظل كاشف إلى نقطة على الدائرة رولاند ومع ذلك، في HIREXSR والزاوية كاشف قليلا للتضحية دقة عن النطاق الطيفي، كما هو مبين في الشكل (5). وقد تم التحقق منها تحليل الخطأ هذه التجربة ويتفق مع توقعات 8.

هناك نوعان من المعلمات الحاسمة في الاعتبار عند تصميم مطياف يوهان. أولا، ومجموعة التصوير يحدد ما مطياف سوف يراقب. لدراسة البلازما، فمن المرغوب فيه جدا لعرض قسمها عبر بأكمله من أجل التمييز بين التحولات خط الناجمة عن poloidal وtoroiتناوب الدال. هي التي شنت HIREXSR من النوع الذي يمكن عرض البلازما كله، ويميل قليلا خارج المحور من قبل ~8 درجة (موضح في الشكل رقم 6) للسماح لقياس حلقية دقيقة. ثانيا، القرار مرة ينظم الحد الأدنى من الوقت بين الأحداث التي مطياف يمكن تسجيل. لAlcator C-وزارة الدفاع، والقيم المرغوب فيه هي أقل من 20 ميللي ثانية، وأقصر من الأوقات الطاقة والحبس الجسيمات. الأشعة السينية للكشف عن العد بكسل أن الاستخدامات HIREXSR يمكن أن تدعم قرارا وقت 6-20 مللي ثانية أو أكبر 9. ويلخص الجدول 1 جميع المواصفات وحدة.

لدراسات بلازما اضطرابي، يتم استخدام الليزر ضربة قبالة النظام على Alcator C-وزارة الدفاع لتقديم ablations متعددة مع التوقيت الدقيق 10. الليزر هو الثانية: YAG (مخدر النيوديميوم الإيتريوم العقيق الألومنيوم) التي تعمل بسرعة تصل إلى 10 هرتز. الليزر هو الحادث على متن قطار البصرية للتحكم عن بعد كما هو موضح في الشكل 7 أن يركز ويوجهشعاع إلى الموقع المطلوب على الشريحة. تحتاج إلى رقابة وبالتالي فإن حقن لا يعطل البلازما أحجام بقعة الليزر. ويترجم عدسة المتقاربة البعد البؤري الطويل (1146 ملم) على طول المحور البصري عبر مرحلة خطية التحكم فيها عن بعد للسماح أحجام بقعة ذاب لتختلف من ~0.5 إلى 7 ملم. ويتم تحقيق سريع شعاع التوجيه عبر مرآة كهرضغطية 2D. هي التي شنت هذا النظام كهرضغطية إلى مرآة RS232 مدفوعة جبل قادرة. بالإضافة إلى الثانية: ليزر YAG، يتم استخدام 633 نانومتر ليزر ديود للإشارة إلى موقع (الأشعة تحت الحمراء) الشعاع الرئيسي. يتم إجراء أشعة لتكون خط واحد من خلال المرآة الأولى.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. اختيار خطوط الطيفية المناسبة

  1. اختيار خطوط الانبعاثات المناسبة التي من شأنها تحديد نوعية البيانات التي تم الحصول عليها. الشكل 8 العروض التي خطوط انبعاث الغازات النبيلة سوف تكون ذات صلة في قيم مختلفة لدرجة الحرارة الإلكترون.
    1. لاحظ أن نسب دولة التأين وخط هي التي تحدد المنافسة تأين، الإثارة الارتطامية والتوحد الإشعاعي وإعادة التركيب عازلة. هذه العمليات يمكن أن تختلف مع درجة حرارة البلازما وكثافة. انظر الشكل 9 مثالا لهذا الاختلاف.
  2. الرجوع إلى غيرها من الأعمال المنشورة للموجات والقوة النسبية للخطوط انبعاث الفائدة. في هذا البروتوكول، واستخدام المتوسطة أيونات Z والتي تشبه كما تتميز في الأرز، JE وآخرون (2015) (4). انظر الشكل 10 للحصول على مثال الطيف.
  3. لاحظ أنه من المهم دراسة الأقمار الصناعية من خطوط خارج السلسلة الرئيسية، كما شاركيونيتبول تكون دون حل مع الخطوط التي يجري قياسها. وبعض الشوائب الجوهرية (الحديد، مو، تي، وما إلى ذلك) أن يكون دائما حاضرا من هيكل البلازما التي تواجه والمكونات في توكاماك. على سبيل المثال، يشير الرقم 11 الأرجون لي α1 هو خيار أفضل من خط α2 لي لأن هذا الأخير يتداخل مع خط الموليبدينوم.
  4. لالبلازما في درجة حرارة تتراوح حول 0.5-3 كيلو، التقاط خطوط وتشبه التالية لحام الأرغون (كل من ن = 2 التحولات): صدى (ث، 1S 2 1 S 0 - 1s2p 1 ف 1)، ممنوع (ض، 1S 2 1 S 0 - 1s2p 3 S 1)، وintercombination (س، 1S 2 1 S 0 - 1s2p 3 ف 2 و y، 1S 2 1 S 0 - 1s2p 3 ف 1). لحام الأرغون ن = 2 التحولات، وH مثل الطيف يقع بين 3.72 Å <λ <3.80 Å وومثل SPECTRأم تقع بين 3.94 Å <λ <4.00 Å. انظر الشكل 11) والشكل (12 لمؤامرات من هذه الأطياف.

2. تركيب وHIREXSR الأجهزة

  1. الرجوع إلى المصنفات المنشورة ذات الصلة للحصول على التفاصيل وتفاصيل عن تصاعد وبناء HIREXSR 1،2،5. وسوف يركز هذا القسم على أهم الخطوات وحاسمة في هذا الإجراء.
  2. جبل HIREXSR على واحدة من الموانئ على شكل مضمار السباق من Alcator C-وزارة الدفاع، الزاوية لإتاحة المجال لعرض درجة خارج قطري 8.
  3. الحصول على دائري (102) الكريستال كوارتز مع تباعد 4.56215 Å 2D، يبلغ قطرها 50 ملم وقطرها 1385 ملم للانحناء لعرض طيف مثل H.
  4. الحصول على مستطيل (102) كوارتز مع 4.56215 Å 2D تباعد، بعرض 64 مم وارتفاع 27 مم لعرض ومثل الطيف.
  5. إدراج وجبل كلا بلورات داخل السكن من HIREXSR من الحصول على السكن مطياف من خلالفتحة تقع على جانبها. انظر الشكل (13) لتخطيط الخاصة بهم.
  6. من خلال نفس الفتحة، بالانسحاب من أجهزة الكشف عن الأربعة على يتصاعد المنقولة المعينة في الجسم مطياف، حجز كاشف واحد لطيف مثل H، وغيرها من ثلاثة لانه مثل الطيف. ويتضح هذا الترتيب في الشكل 14.
  7. ضع يتصاعد 125 سم بعيدا عن بلورات مثل هذا الخط من وسط بلورات إلى أن أجهزة الكشف عن يجعل زاوية θ ب / 2 مع الخط من مركز الدائرة رولاند لوسط وضوح الشمس، حيث θ ب هي زاوية براج من وسط الطيف يجري قياسها. انظر الشكل 5.
    1. لاحظ أن لحام الأرغون، استخدم H-مثل وضوح الشمس النتائج في وضوح الشمس تستخدم النتائج ب θ = 55.5 درجة، وانه مثل في θ ب = 60.5 درجة.
  8. زاوية للكشف عن لتتناسب مع الترتيب تعديل موضحة في الشكل (5).
    1. لاحظ أن المحاذاة الدقيقة للكشف عن ليست مهمة، كما سيتم معايرة البيانات التي تم جمعها ضد مصدر معروف أثناء تشغيل تجريبي.
  9. جو الهليوم منفصلة HIREXSR من الفراغ توكاماك عن طريق تثبيت نافذة 0.001 "سميكة و 4" البريليوم قطر. انظر الشكل (13) لتخطيطه.
  10. تثبيت صمام 10 "بوابة بين النافذة ومفاعل لحماية ضد فشل نافذة البريليوم.
    1. لاحظ أن صمام البوابة يجب أن تغلق عندما يرتفع الضغط المحلي أكثر من 10 mTorr لتجنب الأضرار التي لحقت كل من مطياف وتوكاماك.
  11. الرجوع إلى الشكل (6) والشكل 15 وجهات النظر من الأعلى إلى الأسفل والجانب، على التوالي، من HIREXSR وAlcator C-وزارة الدفاع، جنبا إلى جنب مع المسافات النسبية للكشف عن والبلورات، وبين الطيف وتوكاماك.

الحمار = "jove_title"> 3. إعداد الليزر ضربة قبالة نظام (LBO)

  1. الرجوع إلى المصنفات المنشورة ذات الصلة للحصول على التفاصيل وتفاصيل حول بناء الليزر ضربة قبالة جهاز 10.
  2. لحقن الكالسيوم، واتخاذ 2 ميكرون الكاف 2 شريحة مع 100 ألف من الكروم (للمساعدة في امتصاص الليزر في المواد)، ووضع شريحة في النظام ضربة قبالة الليزر. كما يتطلب ذلك الوصول إلى مفاعل C-وزارة الدفاع، القيام بذلك قبل بدء العمليات لهذا اليوم.
  3. تغيير لقناة 14 على نظام تلفزيون الكابل الدائرة المغلقة Alcator C-وزارة الدفاع لعرض كاميرا CCD السوداء والبيضاء التي الساعات الشريحة. وينبغي أن يكون الصمام الثنائي بقعة الليزر 633 نانومتر مرئية على الشريحة.

4. تشغيل وتجربة البلازما

  1. في بداية اليوم البعيد، بدء البرنامج النصي الذي سيقوم بجمع وحفظ البيانات من الأشعة السينية للكشف عن العد بكسل لكل شوط التجريبي، أو "طلقة". وهذا يعتمد على الإعداد كاشف معين في PLACه. يتم عرض الخطوات المحددة لHIREXSR هنا.
    1. من محطة عمل في غرفة التحكم C-وزارة الدفاع، طرح محطة سطر الأوامر.
    2. الاتصال كاشف عن بعد عن طريق إدخال "سه -X ديت @ dec0xx"، حيث xx يتراوح 07-10.
    3. تغيير الدلائل عن طريق إدخال "p2_1mod مؤتمر نزع السلاح"
    4. قم بتشغيل الأمر "runtvx". وسيؤدي هذا إلى نافذة من شأنها أن الانهيار مع النص.
    5. بمجرد أن يتوقف النص، اضغط ENTER مرتين. البرنامج النصي بدء التشغيل تعيين معدل الإطار إلى 50 هرتز والطاقة عتبة إلى ~ 2 كيلو. وسيل آخر من النص يحدث، وسيبدأ كشف عن معايرة.
    6. انتظر حتى كل هذا ينتهي، وأدخل "خروج" في الإطار.
    7. كرر لكل كاشف 07-10.
  2. طوال اليوم، والحفاظ على جو الهيليوم في HIREXSR أعلى قليلا من درجة الحرارة المحيطة عن طريق ضخ مستمر الغاز في السكن لمدة العملية. وهذا يقلل من الغلاف الجوي ATTEN الأشعة السينيةuation والتمدد الحراري من الكريستال.
  3. التعاون مع الكوادر الهندسية في الموقع لضمان البلازما تصل المعلمات البلازما المطلوب خلال اطلاق النار القادم. إذا كانت المعلمات للتغيير من تسديدة لاطلاق النار، والتواصل هذا إلى كادر هندسي بين كل لقطة.
    1. بالإضافة إلى ذلك، في وقت ما خلال النهار تشغيل، وطلب "وضع مقفل" طلقة من موظفي الهندسة لمعايرة البيانات اتخذ في ذلك اليوم. انظر رينكه وآخرون 2012 1 تفسيرا من وسائط مقفل وكيفية استخدامها للمعايرة.
  4. لدراسات النقل اضطرابي: قبل كل طلقة، برنامج الليزر ضربة قبالة نظام لحقن تركيز المطلوب من الشوائب غير إعادة التدوير (الكاف 2، بكالوريوس، وما إلى ذلك) في البلازما في بعض الأوقات المرجوة.
    1. اتخاذ قرار بشأن حجم بقعة الليزر، التي تسيطر على كمية من المواد ذاب من الشريحة. من الخبرة العملية في Alcator C-وزارة الدفاع، ما يقرب من 10٪ من زميله ذابالريال يجعلها في صلب البلازما أثناء عملية انخفاض القوة 10. وتتراوح أحجام بقعة نموذجية 0،5-3،5 مم.
    2. تحديد المطلوب توقيت ضربة حالا، مع الأخذ في الاعتبار الحد الأقصى 10 هرتز سرعة العملية.
    3. أدخل حجم النقطة المطلوبة ومواعيد ليزر ضربة قبالة واجهة المستخدم الرسومية نظام مراقبة. على سبيل المثال، دراسة النقل رايس وآخرون. 2013 11 تفاوتت أحجام بقعة 0،5-3،5 مم، وكان الحقن كل 300 مللي ثانية.
  5. لجميع الدراسات: تعيين صمام الغاز لالأرجون نفخة في بلازما 0.3 ثانية بعد بدء البلازما. نفخة يجب أن تستمر حوالي 0.1 ثانية ورفع كثافة الأرجون إلى حوالي 10 -4 أضعاف كثافة الإلكترونات.
  6. استخدام dwscope لعرض البيانات التشخيصية الحية خلال النهار المدى لأنظمة باستخدام MDSplus، مثل C-وزارة الدفاع.
    1. من محطة عمل في غرفة التحكم توكاماك، dwscope مفتوحة من القائمة التطبيق
    2. الحصول على واحد أو أكثر من الملفات نطاق مع التشخيص ذات الصلة هو مبين من عنوتإيه المستخدم، أو إنشاء مؤسسات مخصصة باستخدام MDSplus شجرة أمر اللغة (المتقدمة).
    3. انقر على "تخصيص | استخدام الإعدادات المحفوظة من ..." وحدد ملف مجالا لتحميله. ونطاق مثالا مفيدا، plasma_n_rot_z.dat، ويظهر مع واجهة المستخدم الرسومية dwscope في الشكل 16.
    4. ترك مربع النص في شريط أسفل فارغة وسيتم تحميل البيانات من تسديدة الأخير.
    5. إذا رغبت في ذلك، إدخال رقم النار وانقر على "تطبيق" لتحميل البيانات من تسديدة محددة.
  7. إبلاغ مشغلي الهندسة أن جميع الاستعدادات لاطلاق النار القادم كاملة، وأنها قد انتقل إلى إشعال البلازما.
  8. الانتظار لمشغلي للشروع في البلازما ولينتهي. في Alcator C-وزارة الدفاع، فإن عملية بدء تستمر حوالي 3 دقائق وسوف البلازما حرق لأقل من 10 ثانية.
    1. إذا كنت تستخدم نظام ضربة قبالة الليزر، بصريا تأكيد الاجتثاث الشرائح عن طريق كاميرا للرؤية الشريحة (راجع القسم 3).
    انتظر توكاماك لتبرد من أجل المضي قدما إلى اللقطة التالية. في Alcator C-وزارة الدفاع، وهذه العملية تستغرق 10-15 دقيقة.
    1. استخدام هذا الوقت لإجراء أية تغييرات على التجريبية إعداد ويبلغها لمشغلي بحيث يمكن تطبيقها بعد ذلك، إذا رغبت في ذلك.
  9. لاحظ أنه إذا رغبت أية تغييرات على الأجهزة، يجب على الباحثين أن يطلبوا "وصول خلية" لمشغلي خلالها أنها سوف تفتح توكاماك وفك الارتباط مزايا السلامة الأخرى للسماح للناس للدخول محيط Alcator C-وزارة الدفاع ل. خلاف ذلك، يتوفر الوصول غير المقيد قبل وبعد يوم والتشغيل. ينبغي دائما Hardhats أن ترتديه عند العمل بالقرب من المفاعل.
  10. استخدام dwscope كما كان من قبل لمراجعة أي تشخيص البلازما المطلوب بعد أن اختتم يوم التشغيل.
    1. لاحظ أن البيانات يمكن أيضا الوصول إلى برمجيا من خلال مختلف واجهات برمجة التطبيقات MDSplus لغات مختلفة.

5. معايرةHIREXSR مغلق وضع البيانات عن طريق THACO

  1. استخدام وHIREXSR كود تحليل (THACO) لعكس البيانات HIREXSR، وهو 12 متكاملة خط. ويمكن الاطلاع على المراجع وتفصيلي لجميع هذه الخطوات على الانترنت في دليل THACO غير منشورة في مكتبة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا البلازما العلوم والانصهار مركز (PSFC) على الانترنت. يغطي هذا القسم الإعداد لأول مرة وإطلاق THACO، تليها عملية المعايرة.
  2. اتبع الإرشادات التي تظهر على صفحة ويكي Alcator C-وزارة الدفاع لTHACO لاقامة THACO للاستخدام لأول مرة على جهاز متصل بالشبكة PSFC. قد تحتاج أيضا إلى طلب الوصول الكتابة إلى شجرة SPECTROSCOPY من مسؤول الشبكة.
  3. أدخل 'المختبر الدولي للألماس "في سطر الأوامر من إطلاق واجهة سطر الأوامر المختبر الدولي للألماس.
  4. من المختبر الدولي للألماس، أدخل "@ thaco.bat" لإطلاق THACO.
  5. تحديد وضع مغلق لا يستخدم لمعايرة البيانات.
    1. فتح مستعرض ويب وانتقل إلى دفتر PSFC.
    2. انقر على & #34؛ العرف الاستعلام زر "لإظهار صفحة البحث.
    3. في مربع النص استعلام مخصص، أدخل "SHOT LIKE '٪٪٪ 1yymmdd" والنص LIKE'٪ مقفل الوضع٪ "، حيث YYMMDD هو سنة / شهر / يوم من اليوم البعيد، لإحضار إدخالات سجل يحتوي على النص مقفل واسطة.
    4. تحديد عدد النار من وضع مقفل من إدخالات السجل، ويحيط علما وضع أوقات البدء / نهاية مؤمن.
    5. لاحظ أن وجود خط الأساس وضع مقفل ليس من الضروري تماما لجميع التشخيص، مثل تلك التي تنطوي على نسب خط مثل تحديد درجة حرارة الإلكترون 13، ولكن ينصح بشدة منذ زاوية براج قد تتحول يوما بعد يوم بسبب شعرية الكريستال توسيع / التعاقد 14 .
  6. في THACO واجهة المستخدم الرسومية، أدخل وضع مقفل النار العدد إلى حقل النص "(نشط) SHOT"، ودخول الصحافة.
  7. اضغط على زر "إطلاق W_HIREXSR_CALIB" وإطلاق القطعة المعايرة.
    1. في الخامس ونافذةفي ملوثات العضوية الثابتة، تأكد من أن الحقل المسمى "SHOT" يحتوي على وضع إطلاق عدد مقفلة، ويحيط علما الرقم في "الوحدة". دخول الصحافة بعد أن يتم إجراء أية تغييرات على أي مجال.
    2. انقر على زر "تحميل" في الثلث العلوي من النافذة وانتظار البيانات ليتم تحميلها.
    3. انقر على زر "تحميل" في الثلث الأوسط من النافذة وانتظار المزيد من البيانات ليتم تحميلها.
    4. إذا كانت البيانات يتم تحميل بنجاح والحذف تناسب تبدو جيدة، كرر الخطوة المعايرة مع عدد مختلف في حقل "الوحدة" (1-4)، كما سبق أن معايرة النار وضع مؤمن.
    5. إذا تم بالفعل معايرة جميع الوحدات (1-4)، تخطي بقية المعايرة ومحاذاة للكشف عن الخطوات منذ بالفعل تم معايرة النار، والانتقال مباشرة إلى القسم 6.
  8. بدء تركيب الطيفي بواسطة تحديد الخيار المناسب في الزاوية العلوية اليمنى من النافذة. فقط H-مثل وومثل هارون والكالسيوم الأطيافإعادة بدعم من خارج منطقة الجزاء في الوقت الراهن.
    1. تعيين "T1 =" و "T2 =" الحقول إلى وضع أوقات البدء / نهاية مقفل على التوالي المذكورة في دفتر.
    2. نقل "منخفض صالح" و "تناسب ارتفاع" المتزلجون حتى منطقة مناسبا، الرمز بواسطة خطوط بيضاء متقطع فرضه على الطيف في العلوية اليسرى، يحتوي فقط على المنطقة حيث يتم حل الخطوط الطيفية ذات الاهتمام بشكل واضح.
    3. انقر على زر "FIT / SAVE SPECTRA" وانتظر عملية تركيب لإنهاء.
    4. وبمجرد الانتهاء من عملية تركيب، استخدمت "SPEC" شريط التمرير أو الأسهم يسار / يمين بجانبه في الثلث الأوسط من واجهة المستخدم الرسومية لتفقد البصر كل من نوبات الطيفية.
    5. إزالة أي سوء أو الخارجة يناسب عن طريق التحقق من مربع "BAD" بجوار شريط التمرير "SPEC". الرجوع إلى أعمال وجدت في الخطوة 1.3 لمقارنتها مع أطياف معروف. على سبيل المثال، وقال انه مثل الكالسيوم أطياف تشبه الشكل 10.
    6. بدء تركيب القطع الناقص عن طريق تحديد الخط المطلوب (ث، خ، ذ، ض) من الثلث السفلي من واجهة المستخدم الرسومية.
      1. انقر على زر "الحذف FIT" وانتظر الحذف ليكون لائقا لنوبات الطيفية.
      2. نقل "منخفض"، "عالية"، و "OUTL" المتزلجون حتى القطع الناقص تناسب بصريا يطابق الأطياف. علامات الحذف وتناسب مع غير الخطية طريقة المربعات الصغرى MPFIT 15، الذي يمكن أن يكون صعب.
      3. انقر على زر "SAVE الحذف" عندما تنتهي من ذلك، وتكرار هذه العملية مع الخط المطلوب المقبل.
      4. عندما كانت جميع خطوط مناسبا، تغيير "الوحدة" إلى وحدة نمطية مختلفة (1-4) التي لم يتم معايرة بعد، ودخول الصحافة، والمضي قدما مرة أخرى من الخطوة 5.7.1.
      5. عندما تم معايرة جميع وحدات، انقر فوق الزر "تقلع" (وليس 'س') لإغلاق القطعة.
    7. اضغط على زر "W_HIREXSR_DET_ALIGN إطلاق" لإطلاق القطعة كاشف المحاذاة. <رأ>
    8. في حقل "SHOT"، أدخل رقم طلقة من وضع المعروفة مؤخرا مقفل كان قد سبق لمعايرة ودخول الصحافة. يحيط علما حقل "الوحدة".
    9. انقر على زر "تحميل" وانتظر البيانات ليتم تحميلها.
    10. في الزاوية السفلية اليسرى، أكتب كل القيم المنزلق في لوحة "كاشف الموقف".
    11. في حقل "SHOT"، أدخل رقم طلقة من وضع مقفل يتم معايرة ودخول الصحافة.
    12. انقر على زر "تحميل" وانتظر البيانات ليتم تحميلها.
    13. أدخل القيم مكتوبة في وقت سابق في لوحة "كاشف الموقف"، والضغط أدخل بعد كل تغيير.
    14. تغيير القيم في لوحة "كاشف الموقف"، إما عن طريق المتزلجون أو عن طريق تغيير القيم يدويا في مربعات النص، حتى كل أو معظم مخلفات دائرية تقع ضمن شريط أخضر.
    15. تغيير حقل "الوحدة" إلى وحدة نمطية (1-4) التي لم يتم الانحياز بعد وصريس دخول. ثم المضي قدما من خطوة 5.10.1.
    16. عندما تم الانحياز جميع وحدات، انقر فوق الزر "تقلع" (وليس 'س') لإغلاق القطعة.
    17. يتم الآن المعايرة. انتقل إلى القسم 6 مع اطلاق النار وضع مؤمن.

6. تحليل متقدمة من البيانات HIREXSR عن طريق THACO

  1. استخدام وHIREXSR كود تحليل (THACO) لعكس البيانات HIREXSR، وهو 11 متكاملة خط. ويمكن الاطلاع على المراجع وتفصيلي لجميع هذه الخطوات على الانترنت في دليل THACO غير منشورة في مكتبة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا البلازما العلوم والانصهار مركز (PSFC) على الانترنت. يغطي هذا القسم عملية انعكاس الفعلية لعرض البيانات الشخصي.
  2. تحديد عدد تسديدة لاطلاق النار من الفائدة.
  3. من THACO واجهة المستخدم الرسومية، تعيين "(نشط) SHOT" الحقل إلى عدد النار، ودخول الصحافة. يجب على واجهة المستخدم الرسومية نعترف التغيير في سجل على الجزء السفلي.
  4. اختيار الخط الطيفي للاهتمام، تعيين الحقل و# 34؛. الخط "إلى رقم السطر من مصلحة لالأرجون، وهذه عادة ما تكون 2 للخط ض والشبيهة، و 3 للخط lya1 مثل H.
    1. انقر على "أرقام الأسطر قائمة THACO" لسرد كافة أرقام الأسطر المتاحة.
  5. انقر فوق علامة التبويب "BINNING" في الجزء العلوي من واجهة المستخدم الرسومية.
    1. انقر على "التحقق من توافر تى اتش تى" للتحقق من توافر THACO شجرة (تى اتش تى). الجزء السفلي من واجهة المستخدم الرسومية يجب تسجيل جميع الأشجار THACO المتاحة.
    2. تعيين "الجديدة شجرة THACO (تى اتش تى) رقم" حقل إلى الرقم الأول غير مدرجة في توافر.
    3. انقر على زر "إنشاء" لإنشاء لا يتم الكتابة على THT التحليل السابق بحيث الجديد.
    4. انقر فوق "التحقق THT توافر" مرة أخرى لتحديث قائمة متاح THTs.
    5. تغيير "تى اتش تى" الحقل المجاور ل"(نشط) SHOT" ميدانية إلى عدد THT التي أنشئت حديثا، ودخول الصحافة. سجل واجهة المستخدم الرسومية ينبغي أن تعترف بهذا الإجراء.
  6. إذا رأطلق النار الحالي ليس وضع مقفل، انقر فوق "CALIB" التبويب في الجزء العلوي من واجهة المستخدم الرسومية.
    1. تغيير "بيانات المعايرة من لقطة" لوضع مغلق لا يستخدم لمعايرة البيانات.
    2. اضغط على زر "نسخ" لنسخ على المعايرة.
  7. انقر على "BINNING" علامة التبويب مرة أخرى.
    1. راجع دليل THACO حصول على تعليمات حول صنع binnings المخصصة.
    2. لنسخ binning من التحليل السابق، أدخل طلقة / تى اتش تى في مجالات تخصصهم (الضغط ادخل بعد كل تغيير) في لوحة مع زر "نسخ".
    3. نسخة على binning: حدد "فرع أ" وانقر على "نسخ"، ثم حدد "فرع ب" وانقر على "نسخ" مرة أخرى.
  8. انقر على "الأوضاع" علامة التبويب في الجزء العلوي من واجهة المستخدم الرسومية.
    1. راجع دليل THACO للحصول على تعليمات حول كيفية استخدام الميزات المتقدمة الموجودة في هذا القسم.
    2. خلاف ذلك، أدخل طلقة / تى اتش تى جيئة وذهاباأماه التحليل السابق في مجاله (الضغط ادخل بعد كل تغيير) في أعلى اللوحة.
    3. انقر على "LOAD RHO" الزر، يليه زر "LOAD جيد".
  9. انقر على زر "RUN THACO"، وسوف THACO بدء عملية انقلاب. قد يستغرق هذا بضع دقائق.
  10. لاحظ أن THACO يجري في الواقع من خلال سلسلة من الخطوات المستقلة خلال هذه العملية: تشغيل نوبة متعددة الضبابي على الأطياف لحساب لحظات من خطوط مختلفة، وذلك باستخدام تلك اللحظات لحساب البيانات الشخصية المتكاملة الخط، ثم عكس البيانات المتكاملة خط من خلال طريقة المربعات الصغرى. مخرجات وسيطة من هذه الخطوات، مفيدة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها، ويمكن العثور عليها في لحظات ولمحات من الحاجيات. ويتم تشجيع المستخدمين المهتمين أن ننظر من خلال دليل THACO لمزيد من المعلومات حول هذه الخطوات وكيفية استخدام هذه الحاجيات لضبط أكثر دقة على عملية انقلاب.
  11. وبمجرد أن فيني عملية قلبشيس، من "لمحات" علامة التبويب فوق "LAUNCH_W_HIREXSR_PROFILES" بفحص بصريا الشخصية.
    1. اضغط على زر "تحميل" في لوحة "شجرة I / O" في أسفل وانتظر البيانات ليتم تحميلها.
    2. إذا فشلت عملية مؤتمتة، والعثور على "DO العكس ل" وانقر على "ALL" إلى إعادة بسرعة كل ظاهرة الانقلاب.
    3. يدويا تفقد التشكيلات مقلوب على الحق باستخدام "تايم" شريط التمرير في أسفل لتغيير الإطارات.
    4. إذا كان هناك أي ملامح المقلوب التي تظهر أن أكون مخطئا (على سبيل المثال، ودرجات الحرارة السلبية، التدرجات unphysical نحو الحافة، وما إلى ذلك)، واستخدام - + أزرار / بجانب "CH #" لتحديد قنوات غير النموذجية على اليسار، وازل الخيار "الجيد" لإخراجها من الخطوة انعكاس.
      1. لاحظ أن انبعاثات تميل إلى أن تكون أضعف نحو الحافة من عدم اليقين هو أعلى. ومع ذلك، يجب أن تكون درجة حرارة مقلوب لا يزالون يذهبون إلى صغير (وليس بالضرورة) ضقيمة ايرو في الحافة.
    5. العثور على "DO العكس ل" وانقر على "التيار" لعكس التشكيل الجانبي للإطار الحالي. تكرار القيم المتطرفة إزالة حتى الشخصية مقلوب يبدو الصحيح.
    6. اضغط على "حفظ" بعد يبدو أن البيانات مرضية.
    7. استخدام القطعة الشخصية لتفقد البيانات.
  12. إذا رغبت في ذلك، انقر فوق "W_HIREXSR_COMPARE إطلاق" في علامة التبويب "قارن" لمقارنة الملفات الشخصية شيدت من الخطوط الطيفية المختلفة. سيناريو مشترك حيث هذا مفيد هو عندما تصبح درجة الحرارة الأساسية البلازما الساخنة بما فيه الكفاية لحام الأرغون الانبعاثات مثل H لتجاوز ومثل الانبعاثات.
  13. لاحظ أن البيانات يمكن أيضا الوصول إلى برمجيا من خلال مختلف واجهات برمجة التطبيقات MDSplus لغات مختلفة. الرجوع إلى دليل THACO لمسارات ذات الصلة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وأظهرت عينة تمثيلية من بيانات كاشف بكسل بن لمرة واحدة لطيف الأرجون ويشبه في الشكل (17). والخطوط الطيفية، عازمة على شكل بيضاوي الشكل من الكريستال كروية، هي واضحة للعيان. كشف كبير لديه لوحة كاشف كسر، وهناك بعض بكسل القتلى متناثرة في جميع أجهزة الكشف. يجب أن يتم تجاهل البيانات من لوحة كاشف كسر. وترد شرائح من كاشف تبين أطياف قياس ونتائج المناسب الطيفي الذي قام به THACO على وتر واحد في الشكل (18) والشكل (19). وأظهرت البيانات الشخصية الناتجة متكاملة خط في الشكل 20.

مثال على درجة حرارة البلازما مقلوب والتعريف سرعة حلقية التي أنشأتها THACO من خطوط الأرجون وتشبه يمكن أن ينظر في الشكل 21. درجات الحرارة أيون قياسمن HIREXSR نتفق مع التشخيص مستقلة في قنوات القياس الأخرى 1. استخدام الأرجون، والنجاسة إعادة التدوير، ويسمح لمحات أيون ليتم قياس مدى تطور كامل من البلازما. هذا أمر بالغ الأهمية للدراسات النقل مثل رايس وآخرون. 2013 11، والذي تطور دراسة البلازما مع مرور الوقت المقاييس أطول من الوقت الحبس النجاسة. إذا كان كشف وبدلا من ذلك وضع لقياس النجاسة عابرة، مثل الكالسيوم، HIREXSR من شأنه أن يوفر البيانات الشخصية عابرة. انظر هوارد وآخرون 2011 (10) لمثل هذه الدراسة.

شكل 1
الشكل 1. رسم توضيحي لبراج التأمل. وسوف تعكس أشعة الواردة وبناء التدخل على أساس زاوية من الإصابة والطول الموجي. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2. هزاز المنحنى لكريستال الكالسيت. والمنحنى الأسود هو الأنسب للبيانات لوحظ، في حين أن خط منقط هو الحال المثالية التي لا يوجد فيها الاستيعاب.

الشكل (3)
الشكل 3. يوهان مطياف مع كريستال بنت. الحادث الأشعة الواردة على نفس الموقع على محيط الدائرة له نفس زاوية السقوط على وضوح الشمس وينتهي في نفس الموقع على كاشف. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

د / 54408 / 54408fig4.jpg "/>
الرقم 4. يوهان مطياف مع كرويا بنت كريستال، والانحناء كروية من الكريستال يسمح القرار المكانية على طول الطائرة الزوالية، حتى يتم القبض الأطياف على طول الحبال متوسط ​​خط متعددة من خلال البلازما. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الشكل 5. محاذاة كاشف الكريستال المستخدمة في HIREXSR. وفي HIREXSR، كاشف هو الزاوية قليلا عن الترتيب القياسي للسماح لمجموعة أكبر من الأطوال الموجية للقياس. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6. من أعلى إلى أسفل CAD عرض من HIREXSR. ويبين هذا الرسم CAD الأوضاع النسبية اثنين من صفائف للكشف عن وضوح الشمس مطياف للسفينة توكاماك فراغ، الذي يحتوي على البلازما. وsightline من مطياف هو الزاوية قليلا خارج المحور للسماح للدوران حلقية إلى أن تقاس من خلال التحول دوبلر.

الرقم 7
الرقم 7. تخطيط من النظام البصري. هذا الرقم يدل على تخطيط النظام البصري للنظام ضربة قبالة الليزر من آل هوارد وآخرون. 10.

شكل 8
الشكل وفرة 8. كسور المسؤول الدولة للغازات النبيلة مختلفة. تظهر هذه المؤامرة وفرة ولاية تهمة كسورلمختلف الغازات النبيلة في التوازن الاكليلية. وفي الدول أظهرت تجريده تماما مع خطوط متصلة، H-مثل مع متقطع، ومثل مع اندفاعة نقطة وني مثل مع اندفاعة نقطة، نقطة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 9
الرقم 9. كا 18+ ك / نسب السطوع ث، وقياس متوسط ​​وتر نسبة سطوع ك الفضائية dielectronic إلى خط صدى ث في ومثل الكالسيوم 18+ (النقاط الحمراء) مقارنة مع منحنى النظري (الخط الأخضر).

الرقم 10
الرقم 10. قياس ومثل الكالسيوم 18+ الطيف، وقياس ومثل الكالسيوم 18+ (ث، س، ص، و z) الطيف مع satelli قسم التدريب والامتحانات (ابرزها '4'، '3'، ف، ص، وك) يتضح من النقاط. وهناك طائفة الاصطناعية حساب مع النمذجة تصادم الإشعاعي أشار خط الصلبة.

الرقم 11
الرقم 11. تقاس مثل H هارون 17+ الطيف، الطيف يقاس من صدرة α هارون 17+ لي والأقمار الصناعية القريبة (النقاط الخضراء)، مع الطيف الاصطناعية (خط أحمر). ملاحظة التداخل بين مو 32+ خط وخط α2 لي.

الرقم 12
الرقم 12. قياس ومثل هارون 16+ الطيف. تقاس أطياف الأشعة السينية في محيط ع 16+ ث خطوط الرنين. ملاحظة حجم السجل.

لدى عودتهم 13 "SRC =" / ملفات / ftp_upload / 54408 / 54408fig13.jpg "/>
الرقم 13. عرض الداخلية تظهر بلورات وكن النافذة. نافذة البريليوم (أ) وبلورات يتم عرض (ب) كما ينظر اليها من داخل السكن. وصفت كن نافذة مع الأخضر، والكريستال كروية مع الأحمر، وضوح الشمس مستطيلة مع الأرجواني.

الرقم 14
يظهر الرقم 14. عرض الداخلية عرض كشف، ومجموعة ثلاثة كاشف لأنه يشبه الأطياف على اليسار في (أ)، وH مثل أطياف يتم عرضه على الحق في (ب). للكشف عن الثلاثة المستخدمة لأطياف وتشبه تسمح للقبض على أطياف من جوهر وحافة البلازما في وقت واحد.

الرقم 15
الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 16
الرقم 16. مثال عرض من dwscope. ويبين هذا الرقم لقطة من مثيل dwscope. يتم تمييز البيانات المتكاملة خط من HIREXSR من المربع الأحمر. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 17
الرقم 17. مثال للكشف عن الإخراج. ويبين هذا الرقم سبيل المثال البيانات الخام التي تم جمعها من قبل ديtectors على بن مرة واحدة لأنه مثل (العليا والمتوسطة) وH مثل (القاع) الأرجون الأطياف. المحور الصادي يتوافق مع الطول الموجي، ومحور س إلى زاوية الزوالية. الخطوط الطيفية، عازمة في شكل بيضاوي الشكل من الكريستال كروية، واضحة للعيان. أعلى (1X ربح) وأسفل (2X ربح) الأطياف هم من جوهر، وطيف المتوسطة (ربح 8X) هو من الحافة. الخطوط الخضراء المنقطة تفصل مناطق مختلفة لرمز المناسب الطيفي. كشف كبير لديه لوحة كاشف كسر، وهناك بعض بكسل القتلى متناثرة في جميع أجهزة الكشف. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (18)
الرقم 18. مثال جمع H مثل الأطياف. قياس السطوع متوسط ​​الخط أكثر من طيف مثل H الأرجون ل وتر واحد ووقت بن (أعلى والأبيض)، الموافق عمود واحد من بكسل في كشف السفلي في الشكل (17). ويظهر خلفية إزالتها باللون الأخضر، ويرد نوبة متعددة الضبابي في السماوي. يظهر مجموع الطيف مركب مناسبا من قبل الخط الأحمر، وبقايا هم في الشكل السفلي. لاحظ اتفاق مع الرقم 11.

الرقم 19
الرقم 19. مثال جمعها ومثل الأطياف. تقاس السطوع متوسط ​​خط على الأرجون ومثل الطيف لوتر واحد وبن مرة (أعلى والأبيض)، الموافق عمود واحد من بكسل في كشف كبار في الرقم 17. يظهر خلفية إزالة باللون الأخضر، ويرد نوبة متعددة الضبابي في السماوي. يظهر مجموع الطيف مركب مناسبا من قبل الخط الأحمر، وبقايا هم في الشكل السفلي.

: المحافظة على together.within الصفحات = "1"> الرقم 20
الرقم 20. الملف المتكاملة خط مثال. ويبين هذا الرقم مثال على البيانات المتكاملة خط الناتجة عن THACO من نتائج تركيب خط. لا بد من المقلوب tomographically لإعادة التعريف الكامل.

الرقم 21
الرقم 21. مثال معكوس الملامح البلازما. ويبين هذا الرقم البيانات المثال الذي تم مقلوب بواسطة THACO لإنتاج الحرارة وملامح دوران حلقية. HIREXSR يسمح لكلا التحليل المكاني (على طول المحور ص) والقرار مرة (على طول محور س). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

صفحة = "دائما">
نوع الاستشعار عكس متحيزة مجموعة السيليكون الصمام الثنائي
استشعار سمك 320 ميكرون
بكسل الحجم 172 ميكرون × 172 ميكرون
شكل 487 × 195 = 94965 بكسل
منطقة 83.8 مم × 33.5 مم
النطاق الديناميكي 20 بت (1: 1،048،576)
عد تقييم لكل بكسل > 2 × 10 6 الأشعة السينية / ثانية
نطاق الطاقة 3-30 كيلو
تحليل الطاقة ~ 500 كيلو
المدى عتبة قابل للتعديل 2-20 كيلو
قراءات الوقت 2.7 ميللي ثانية
أقصى معدل الإطار 300 هرتز
نقطة انتشار وظيفة 1 بكسل
تي الخارجيةمناور / البوابة 5 V TTL
استهلاك الطاقة 15 W
الأبعاد 275 × 146 × 85 مم
وزن 1 كغ

الجدول 1. الكاشف المواصفات. هذا الجدول مواصفات قوائم كاشف ذات الصلة لتصميم HIREXSR.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة هذه التقنية يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة واسعة من الدراسات التجريبية. درجة الحرارة أيون وملامح سرعة حلقية يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من دراسات النقل، بما في ذلك جوهري دوران البلازما المولدة ذاتيا والآثار اضطرابي غير المحلية. يمكن قياس أطياف من الشوائب حقن عن طريق الليزر ضربة قبالة أيضا توفير معلومات هامة حول النقل من الشوائب في البلازما، كما حدث في هوارد وآخرون. 2011 10. في هذا الوقت، لا البلازما الآخرين التشخيص يمكن أن توفر الوقت وحل مكانيا البيانات الشخصية أيون من صميم البلازما 1، مما يجعل الأشعة السينية التصوير الطيفي طريقة جديدة لبحث سلوك البلازما.

الخطوة الأكثر أهمية في البروتوكول هو تحديد الخطوط الطيفية في المنطقة الطول الموجي للاهتمام. من المهم أن خطوط يجري الاحتفال قوية لتوفير إحصاءات العد جيدة، وحلها من كل من بعضها البعض، وتنقية المياهخطوط الأقمار الصناعية ص. القوة النسبية هذه السطور قد تغير بشكل كبير مع درجات حرارة مختلفة، وعمليات نوعية مثل إعادة التركيب عازلة يمكن أن يكون لها تأثيرات قابلة للقياس.

إذا كانت خطوط طيفية ضعيفة، قد يكون من الممكن لتحسين قوتهم من خلال طرح المزيد من النجاسة قياس. إذا كان مجموعة مختلفة من الأطوال الموجية هو من الفائدة، وكشف عن ببساطة الحاجة إلى نقلها على طول دائرة رولاند، طالما زاوية براج لا تزال بين أكثر من 45 درجة لتجنب تباين أشعة، وأقل من 80 درجة لمنع التداخل بين الوارد و الفوتونات ينعكس. معدل الإطار للكشف عن ويمكن أيضا أن تتغير إلى أن يكون أسرع أو أبطأ. كاشف لا تعول الفوتونات خلال فترة قراءات، وبالتالي فإن نسبة الزيادة الفوتونات التي التقطتها مع إطارات أطول، مما يسمح للإحصاءات أفضل في البيانات التي تم الحصول عليها.

يجب أن تسرب واجهة مطياف مفاعل ضيق إلى 10 -9 الأمراض المنقولة جنسيا سم مكعب /ثانية وقادرة على المحافظة على الضغط التفاضلي من 1 أجهزة الصراف الآلي إلى أي من الجانبين. نافذة البريليوم هو الخيار المثالي لهذه الواجهة بسبب قوتها العالية وحسن معامل انتقال الأشعة السينية، التي هي في حدود 40٪ مقابل 3.1 كيلو الأشعة السينية. الجو الهليوم المحافظة داخل السكن من HIREXSR للحد من توهين الأشعة السينية إلى حوالي ~ 1٪ من الأشعة الواردة. ضخ مستمر يضمن أن لا الهواء يتسرب إلى السكن وتلويث الغلاف الجوي المحلي. وينبغي أن تكون هذه الأنظمة التحقق المزدوج للكشف عن التسربات لضمان الأشعة السينية تجعل من لأجهزة الكشف.

ومن شأن فراغ الغرفة أن يكون السكن المثالي لطيف. ومع ذلك، هذه الغرفة هي مكلفة جدا وغير عملي للحفاظ على لمثل مطياف كبير. ويمكن أن تركز التحسينات المستقبلية على استخدام التقنيات الجديدة أو الابتكارات الحديثة لخلق واجهة مطياف مفاعل والغلاف الجوي المحلي الذي يقلل من امتصاص الأشعة السينية، أو محاولة لجعل التصاميم الحالية أو ما شابه ذلك أرخص ومورالبريد قابلة للحياة.

تقنية محدودة بسبب متطلبات درجة الحرارة، ويحتاج البلازما أن تكون ساخنة بما يكفي لتأيين النجاسة من الفائدة، ولكن باردا بما فيه الكفاية للسماح لإعادة التركيب. وبالإضافة إلى ذلك، ويفضل H-مثل وومثل الدول التأين منذ الأطياف هم أبسط من ذلك بكثير وأسهل للتميز. وهذا يعني أنه من الصعب الحصول على بيانات من على حافة برودة من البلازما، وأنها قد تتطلب إعادة تشكيل المادية للجهاز للحصول على بيانات مفيدة من البلازما عبر درجات حرارة تتراوح بين توكاماك. بالإضافة إلى ذلك، تقنية محدودة نوعا ما من ضرورة تشغيل طلقات معايرة بسبب التمدد الحراري من الكريستال مطياف. يمكن تحسين هذا في المستقبل مع التحكم في درجة الحرارة أفضل على الكريستال، أو غيرها من أساليب المعايرة جديدة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Reinke, M. L., et al. X-ray imaging crystal spectroscopy for use in plasma transport research. Rev. Sci. Instrum. 83 (11), 113504 (2012).
  2. Hill, K. W., et al. Development of a High Resolution X-Ray Imaging Crystal Spectrometer for Measurement of Ion-Temperature and Rotation-Velocity Profiles in Fusion Energy Research Plasmas. Plasma Fusion Res. 2, August 2015 1067-1067 (2007).
  3. Greenwald, M., et al. 20 years of research on the Alcator C-Mod tokamak. Phys. Plasmas. 21 (11), 110501 (2014).
  4. Rice, J. E., et al. X-ray observations of medium Z H- and He-like ions with satellites from C-Mod tokamak plasmas. J. Phys. B. 48 (14), 144013 (2015).
  5. Ince-Cushman, A. Rotation studies in fusion plasmas via imaging X-ray crystal spectroscopy. Rev. Sci. Instrum. 79, (2008).
  6. Zachariasen, W. H. Theory of X-Ray Diffraction in Crystals. , Courier Corporation. (2004).
  7. Johann, H. H. Die Erzeugung lichtstarker Röntgenspektren mit Hilfe von Konkavkristallen. Zeitschrift für Physik. 69 (3-4), 185-206 (1931).
  8. Wang, E., et al. Calculation of the Johann error for spherically bent x-ray imaging crystal spectrometers. Rev. Sci. Instrum. 81 (10), (2010).
  9. Eikenberry, E., et al. PILATUS: a two-dimensional X-ray detector for macromolecular crystallography. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A. 501 (1), 260-266 (2003).
  10. Howard, N. T., Greenwald, M., Rice, J. E. Characterization of impurity confinement on Alcator C-Mod using a multi-pulse laser blow-off system. Rev. Sci. Instrum. 82 (3), 1-6 (2011).
  11. Rice, J. E., et al. Non-local heat transport, rotation reversals and up/down impurity density asymmetries in Alcator C-Mod ohmic L-mode plasmas. Nucl. Fusion. 53, 033004 (2013).
  12. Reinke, M. L., Podpaly, Y., Gao, C., Science, P. Operation and Validation of The HIREXSR Analysis COde MIT-Plasma Science and Fusion Center Alcator C-Mod. , (2013).
  13. Rosen, A. S., Reinke, M. L., Rice, J. E., Hubbard, A. E., Hughes, J. W. Validation of x-ray line ratios for electron temperature determination in tokamak plasmas. J. Phys. B. 47 (10), 105701 (2014).
  14. Delgado-Aparicio, L. F., et al. In-situ wavelength calibration and temperature control for the C-Mod high-resolution X-ray crystal imaging spectrometer. Bull. Am. Phys. Soc. 55, (2010).
  15. Markwardt, C. B. Non-linear Least Squares Fitting in IDL with MPFIT. , Available from: http://arxiv.org/abs/0902.2850 (2009).

Tags

الهندسة، العدد 114، الأشعة السينية التحليل الطيفي، كريستال التحليل الطيفي، فيزياء البلازما، فيوجن، Tokamaks، تشخيص البلازما
تطبيق الأشعة السينية التصوير الطيفي كريستال لاستخدامها بوصفها درجة الحرارة عالية البلازما التشخيص
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter