Atomnyaláb emissziós diagnosztikák térbeli felbontásának meghatározása a RENATE szimulációs kód alkalmazásával
Atomnyaláb emissziós diagnosztikák térbeli felbontásának meghatározása a RENATE szimulációs kód alkalmazásával
Asztalos Örs, Msc III
Konzulens: dr. Pokol Gergő
A nyaláb emissziós spektroszkópia (BES) egy aktív plazmadiagnosztikai eszköz, amely a semleges atom és a plazma kölcsönhatásra épül. A BES rendszer egy nagy energiájú semleges atomnyalábot lő a plazmába, és optikai megfigyelő rendszerrel követi a nyalábevolúciót az adott közegen belül. A semleges nyaláb plazmával való kölcsönhatása következtében a nyaláb atomjai gerjesztődnek. Az ezt követő spontán emisszió során kibocsátott karakterisztikus sugárzásból rekonstruálható a plazma sűrűségprofilja.
A RENATE szimulációs program (Rate Equations for Neutral Alkali beam TEchnique) [1] követi az atomnyaláb evolúcióját plazmán belül. A program atomfizika modulja oldja meg nyaláb mentén a rátaegyenleteket. A megfigyelt atomi szint emissziója arányos az illető szint populációjával, így meghatározható a berendezés belsejében az emisszió eloszlása. A program optikai modulja a megfigyelési rendszert modellezi, amely detektorcsatornánként megadja a detektált fotonáramot.
A fotonáram ismeretében a program az optikai rendszer megfigyelési irányának jóságát a geometriai ponteloszlás függvénnyel tudja jellemezni, illetve a térbeli felbontás a fluktuációválasz-mátrix kiszámolásával értelmezhető [2]. A fluktuációválasz-mátrix számolása során a detektált fotonáram változását vizsgálja a plazmában bevezetett perturbációk hatására.
Az eddigi modellezések alapján [2] fellépett igények következtében a geometriai ponteloszlás függvényt meghatározó eljárások újra lettek írva, a detektorok megfigyelési irányára összpontosítva. A fluktuációválasz-mátrixot számoló eljárások is módosultak eleget téve az imént említett változásoknak. A változások lehetővé tették különböző struktúrák térbeli felbontásának meghatározását illetve tanulmányozását, ugyanakkor futási idő optimalizálási meggondolások is kapcsolódnak az újításokhoz.
A program eljárásai a Kínában üzemelő EAST fúziós berendezés semleges atomnyaláb emissziós spektroszkópiai diagnosztikájának modellezésére lettek újraírva és alkalmazva. Ezen vizsgálatok segítenek a mérési adatok helyes interpretálásában, és lehetőséget adnak egy esetleges késöbbi korrekcióra is [3].
Irodalom:
1. D. Guszejnov, G. I. Pokol, I. Pusztai, D. I. Réfy, S. Zoletnik, M. Lampert, Y. U. Nam, „Three dimensional modeling of beam emission spectroscopy measurements in fusion plasmas ”, Review of Scientific Instruments, Vol. 83, 113-501 (2012).
2. D. I.Réfy, G. I. Pokol, D. Dunai, S. Zoletnik, M. Lampert, Ö. Asztalos, D. Guszejnov, „Spatial resolution modelling of various beam emission spectroscopy experiments”, 41st EPS, Conference on Plasma Physics, Berlin, 2014.
3. I. Pusztai, G. I. Pokol, D. I. Réfy, S. Zoletnik, D. Dunai, G. Anda, J. Schweinzer, “Deconvolution-based correction of alkali beam emission spectroscopy density profile measurement”, Review of Scientific Instruments, Vol. 80, 083-502 (2009).
