20. Rychlé bolometry na bázi AXUV diod

20. Rychlé bolometry na bázi AXUV diod

20. Rychlé bolometry na bázi AXUV diod
%RORPHWULH
Y\VRNRWHSORWQtKR SOD]PDWX XPRåXMH
SURILO D þDVRYê YêYRM FHONRYpKR Y\]DRYDQpKR
QD WRNDPDNX &$6725 VOHGRYDW
YêNRQX SOD]PDWX D WtP URYQå QHStPR
monitorovat polohu plazmatu. Systém pro rychlou bolometrii byl instalován v dubnu 2004 a
stal se jednou ze standardních diagnostik výboje tokamaku CASTOR.
V ERORPHWULFNpP
V\VWpPX SUR WRNDPDN &$6725 MH SRXåLWR SROH NHPtNRYêFK
fotodiod AXUV-20EL (angl. AXUV = advanced extreme ultra-violet) od americké firmy
,5' VNOiGDMtFt VH ]H REGpOQtNRYêFK GHWHNWRU
NDQiORYpPX V\VWpPX VEUX GDW Y\XåtYDMt SRX]H
$
PP [ PP ] QLFKå VH NY$OL
SURVWHGQt GHWHNWRU\ 'Y
-ti
WDWR SROH E\OD Ò)3
FKWR GHWHNWRU$ MH Y širokém rozmezí energií
GDURYiQD ] WRNDPDNX 7&9 .YDQWRYi ~þLQQRVW W
lineární, 0.26 A/W ±5% pro 1-5 keV, s vyjímkou silného propadu oblasti 2-20 eV [79].
'HWHNWRU\ XPRåXMt GRViKQRXW þDVRYp UR]OLãHQt OHSãt QHå µs. Vzhledem k SHGSRNOiGDQpPX
nízkému výstupnímu signálu (<0.1 µ$
D QXWQRVWL ]DSRX]GLW GHWHNWRU XPtVWQt XYQLW
GLDJQRVWLFNpKR SRUWX WRNDPDNX &$6725 NY$OL
PRåQRVWL VOHGRYDW FHOê VORXSHF SOD]PDWX
byla v roce 2003 navázána spolupráce s Dr.D.Sarychevem z KuUþDWRYVNpKR ~VWDYX Y 0RVNY
NWHUê
QD
]iNODG
]NXãHQRVWt
V
SRGREQêP W\SHP ERORPHWU$ Y\URELO StVOXãQp ]HVLORYDþH
(konverzní faktor 510 kV/A, max. výstupní signál + 5V) a systém kamery obskury (s
YêPQQRX
FORQRX EH] GRGDWHþQpKR FKOD]HQt 8PtVWQt
~SUDYX GLDJQRVWLFNpKR SRUWX NGH MH GiOH XPtVW QR P
SRORYRGLþRYp GHWHNWRU\ SUR P
2EU
3ROH
U\FKOêFK
ERORPHWU$ QD WRNDPDN VL Y\åiGDOR
HQt
WODNX Y
tokamaku CASTOR a
HQt 6;5
NHPtNRYêFK
IRWRGLRG
$;89-20EL
(vlevo), kamera obscura
XSURVWHG GROH D ]HVLORYDþ SUR NDQiO$
80
Byl zakoupen 16-WL
NDQiORYê V\VWpP VEUX GDW QD Ei]L 3& ,6$ NDUHW V þDVRYêP
rozlišením 1 µV QD NDQiO SL
-
Y\XåLWt WL NDQiO
$ þLQt GRVDåLWHOQp UR]OLãHQt µV 7HQWR VEU
GDW E\O RWHVWRYiQ D ]PHQ ãXP QD NDQiOHFK Y rozmezí +/- 5 mV. SysWpP VEUX GDW %2/2 MH
VSRXãWQ VWDQGDUGQtP H[WHUQtP WULJHUHP WRNDPDNX &$6725 D RYOiGiQ SHV 7&3,3 SURWRNRO
SRPRFt XSUDYHQpKR
IUHHZDURYpKR SURJUDPX 91& 3URJUDP 91& MH SR ~SUDY
URYQå SUR RVWDWQt VEU\ GDW QD WRNDPDNX &$6725 D SOQ WDN QDKUDGit
PCAnywhere. V VRXþDVQp GRE
MH VE U GDW %2/2 VWDQGDUGQ
PRåQR SRXåtW
placený software
QDSRMHQ QD VWiYDMtFt VE U GDW
.
2EU 6\VWpP VEUX GDW %2/2 SUR
U\FKORX ERORPHWULL 3L Y\XåLWt YãHFK
16-WL
NDQiO$ VEUX MH Y]RUNRYDFt GRED
PLQLPiOQ Obr
µs.
D 6FKpPD XPtVWQt ERORPHWU$
v malém vertikálním diagnostickém portu
tokamaku CASTOR (vlevo).
b) Konstrukce kamery obscury s bolometry
(vpravo).
81
%RORPHWU\
Y\]DRYiQt
UELQ\
ãW
þiVWL
MVRX XPtVWQ\ XYQLW PDOpKR YHUWLNiOQtKR GLDJQRVWLFNpKR SRUWX D VOHGXMt
SHV
SOD]PDWX
V\VWpP
NDPHU\
MH PP -HOLNRå MH NDPHUD REVFXUD
WRNDPDNX
ERORPHWU\
VOHGXMt
REVFXU\
V
V YêP QQRX
ãW UELQRX
ât ND
SRXåLWp
detektorovým polem instalována ve spodní
UR]ORåHQt
HQpKR
Y\]i
FHONRYpKR
VPUX horizontálním, a to QDStþ FHOêP SRORLGiOQtP H]HP
YêNRQX
YH
=H ãHVWQiFWL DNWLYQtFK NDQiO
$
]D]QDPHQiYi SUYQt QD SROL $;89 GLRG þ QD VEUX GDW þ ]iHQt QD YQLWQt VWUDQ
WRNDPDNX +)6 VWHG NRPRU\ PRQLWRUXMH GHYiWê NDQiO QD SROL $;89 GLRG þ QD VEUX
D ãHVWQiFWê QD SROL $;89 GLRG þ QD VEUX GDW þ VEtUi GDWD ] YQMãt VWUDQ\
GDW þ
WRNDPDNX /)6 âtND
]RUQpKR SROH MHGQRWOLYpKR GHWHNWRUX MH SLEOLåQ PP
Prostorová kalibrace byla provedena jak v .XUþDWRYVNpP
bolometrického pole do systpPX
~VWDYX
WDN
SR
YORåHQt
Qt QD StUXEX GLDJQRVWLFNpKR
NDPHU\ REVFXU\ D MHMtP XSHYQ
portu na tokamaku CASTOR. Schéma pro prostorovou kalibraci je obdobné jako na obr.
D
NGH SOD]PD QDKUDGtPH ERGRYêP ]GURMHP ]iHQt
SRK\EXMtFtP VH SR KRUL]RWiOQt RVH
Pro jednotlivé detektory tak získáme závislost polohy maxima detekovaného signálu na
KRUL]RQWiOQt Y]GiOHQRVWL RG RV\ ãW
$
UELQ\
=
kalibrace, nejlépe za pomoci metody nejmenších
$
þWYHUF Y\SRþWHPH S HVQRX SRORKX GHWHNWRURYpKR SROH Y þL ãW UELQ
D XUþtPH ]RUQi SROH
jednotlivých kaniO$
7DEXOND
3RORK\ VW HG$ FKRUG MHGQRWOLYêFK NDQiO$ D S tVOXãQp SHSRþHWQt NRHILFLHQW\
PH]L PHQêP QDSWtP D GHWHNRYDQêP FKRUGRYêP YêNRQHP WRURLGiOQ ]LQWHJURYDQêP
Kanál
1
2
3
4
5
6
7
8
-89.8
-80.1
-69.6
-58.7
-47.5
-35.9
-24.2
-12.2
955
815
723
659
613
579
553
533
8527
19545
20361
21207
22076
22956
23835
24699
9
10
11
12
13
14
15
16
rch [mm]
-0.1
12.0
24.1
36.1
47.9
59.4
70.7
81.6
cch [W/V/chorda]
519
508
501
496
493
493
495
500
2
25533
26323
27053
27711
28285
28766
29147
29426
rch [mm]
cch [W/V/chorda]
Sch [mm2]
Kanál
Sch [mm ]
NGH
P
U MH Y]GiOHQRVW VHþQ\ RG VWHGX
HQêP QDSWtP
QD
MHGQRWOLYpP
NDQiOH
SOD]PDWX
YH
>9@
]LQWHJURYDQêP StVOXãHMtFtP GDQp FKURG >:@ 6 MH
D
F
MH
NRQYHU]Qt
FHONRYêP
FRHIILFLHQW
YêNRQHP
PH]L
WRURLGiOQ
SORFKD YLGQi QD SOD]PDWX GDQRX
chordou (toroidálQ ]LQWHJURYDQi
82
7RURLGiOQ
3FKRUG
]LQWHJURYDQê YêNRQ Y GDQp FKRUG
QDSWt Y daném kanále
8
FK
]tVNiPH Y\QiVREHQtP PHQpKR
D StVOXãQpKR NRHILFLHQWX FFK
 :

: 
= 8 FK [9 ]⋅ FFK 


 FKRUGD 
9 FKRUGD 
3FKRUG 
3RNXG VH
(20.1)
MHGQRWOLYp NDQiO\ QHSHNUêYDMt D LGHiOQ
SRNUêYDMt FHOê SRORLGiOQt
FKRUGRYêFK YêNRQ$ FHONRYê ERORPHWULFN\ PHQê Y\]iHQê YêNRQ
H]
GiYi VRXþHW
3UDG
3UDG
≈ ∑ 3FKRUG
([DNWQ ML ] QDP
,6
(20.2)
HQêFK
KRGQRW QDS Wt
8
FK
Y\SRþWHPH
FFK
 : 
 P VU  = 8 FK ⋅ 6 ⋅ π
FK
D SRPRFt ]SWQp
SURYHGHPH
Y\]D
(20.3)
$EHORY\ WUDQVIRUPDFH YL] NDSLWROD YQRYDQi $EHORY WUDQVIRUPDFL
UHNRQVWUXNFL
SURILOX
Y\]DRYDQpKR
YêNRQX
Y SRORLGiOQtP
H]X
&HONRYê
RYDQê YêNRQ ]tVNiPH LQWHJUDFt SHV SRORLGiOQt H]
HNU\Wt MHGQRWOLYêFK FKRUG L UHNRQVWUXNFH
9êSRþW\ S
GDW D SRURYQiQt FHONRYpKR ERORPHWULFN\ PHQpKR
3UDG
] H[SHULPHQWiOQ ]PHQêFK
Y\]iHQpKR YêNRQX RGDKGQXWpKR SRGOH
D H[DNWQML V XåLWtP D $EHORY\ WUDQVIRUPDFH GiYDMt KRGQRW\ VKRGXMtFt VH
s S
HVQRVWt 2EU
VLJQiO\
=PHQp
VXURYi
GDWD
EROometrické
YH
YêVWHOX
#20229
([SHULPHQWiOQ ]PHQi
SOD]PDWX EKHP YêVWHOX
SRþiWNX
ERORPHWULFNi GDWD XND]XMt þDVRYê SU$EK Y\]DRYiQt
W QiU$VW Y\]DRYDQpKR YêNRQX QD
YL] REU D -H YLG
YêERMH VWDELOQt Ii]L KRUL]RQWiOQt SRK\E SOD]PDWX D NRQHþQ
MHKR UR]SDG QD NRQFL
výboje.
83
2EU 5R]ORåHQt Y\]DRYiQt SOD]PDWX Y SRORLGiOQtP H]X SUR U$]Qp Ii]H YêERMH YH
YêVWHOX 0 HQt ERORPHWU
$
QHQt ORNiOQt DOH GiYi VLJQiO LQWHJURYDQê SR YHUWLNiOQt FKRUG DV\PHWULFNp $EHORY\ WUDQVIRUPDFH MH PRåQR SLEOLåQ
výkonu v SRORLGiOQtP
H]X
symetrii v QHPHQpP
]MLãWQR
6 SRXåLWtm
UHNRQVWUXRYDW UR]ORåHQt ]iLYpKR
=GH DSOLNRYDQi DV\PHWULFNi $EHORYD WUDQVIRUPDFH SHGSRNOiGi
WM YHUWLNiOQtP VPUX RVRYi V\PHWULH Y$þL KRUL]RQWiOQt RVH.
Bylo
åH ]HMPpQD Y SRþiWHþQt Ii]L D S L LQWHUDNFL VH VW QRX MH SURILO þDVWR DV\PHWULFNê
PD[LPiOQt Y\]D
RYiQt
SROHP D NH NRQFL
VH QDFKi]t EOtåH N /)6 YQ Mãt VWUDQ
YêERMH VH ]DþQH SOD]PD SRK\ERYDW VP
$
WRNDPDNX V QLåãtP PDJQHWLFNêP
UHP
N
HFS, kdH ]DQLNi 1D SRþiWNX
YêERMH P åHPH SR]RURYDW IRUPRYiQt SOD]PDWX RG VW Q\ D MHKR S HVXQ NH VW HGX NRPRU\
2EU
YêNRQX
5DGLiOQt
KRUL]RQWiOQt
GLVWULEXFH
VP U
Y
Y\]DRYDQpKR
závislosti
na
nastavení systému radiální stabilizace plazmatu (5
U$]QêFK SRloh)
84
2EU =iYLVORVW FHONRYpKR Y\]iHQpKR YêNRQX QD HOHNWURQRYp KXVWRW Y þDVH PV
P [W] ne [1018m3]
P [W]
I [kA]
2EU =iYLVORVW FHONRYpKR Y\]iHQpKR YêNRQX QD SURXGX SOD]PDWHP Y þDVH PV
Bolometrie na tokamaku CASTOR bude v URFH UR]ãtHQD R GUXKp SROH $XUV
GLRG XPtVWQp SRORLGiOQ
NROPR
QD
SUYQt
FRå
XPRåQt
Y UQ Mãt
SOQ
-D rekonstrukci
SRORLGiOQtKR UR]ORåHQt YêNRQX – bolometrickou tomografii.
85