Optikai rendszer tervezése tokamak plazma Li-nyalábemissziós diagnosztikájának próbaméréséhez
Optikai rendszer tervezése tokamak plazma
Li-nyalábemissziós diagnosztikájának próbaméréséhez
Nemes-Czopf Anna, MSc II. évf.
Konzulens: Dr. Erdei Gábor, Atomfizika Tanszék
Dr. Zoletnik Sándor, MTA Wigner RMI
A fúziós energiatermelés beindításához elengedhetetlen a plazmafizikai effektusok, technológiai kihívások pontos ismerete. Ezek vizsgálatára világszerte több kísérleti tokamak épült - köztük a garchingi ASDEX Upgrade tokamak (Németország) [1]-, amelyekben a több tízmillió fokos plazmát erős mágneses térrel tartják össze. Az izzó gázelegy diagnosztikájának egyik módja, hogy semleges lítium atomnyalábot lőnek bele, mely atomok gerjesztődése során kibocsájtott fényt vizsgálják optikai detektorokkal. A Wigner RMI-ben kidolgoztak egy 32 csatornás, lavinadióda alapú gyors, ún. APDCAM [2] detektort, amellyel a tokamakból optikai szálakon kivezetett fény vizsgálható. A jelek kiértékelésének segítségével a szélplazma transzportfolyamatai lesznek jobban megérthetőek [3]. A mérőrendszer hiányzó láncszeme egy képátvetítő-alapú (relay) optika [4], amely az üvegszálakat megfelelően csatolja a lavinadetektorhoz.
A szükséges optikai rendszer a tokamakból kivezetett fényt szálanként egy-egy APDCAM pixelre képezi. Ahhoz, hogy a Li-nyalábból érkező specifikus hullámhosszúságú fényt és a hátteret szétválasszuk, egy keskeny sávszélességű interferencia szűrő beépítése szükséges. A végleges 32 csatornás szálcsatoló optikai rendszer megépítését egy próbamérésnek kell megelőznie, hogy megvizsgáljuk a mérhető jelszinthez tartozó jel-zaj viszonyt és meghatározzuk a Li-nyalábból érkező specifikus hullámhosszúságú fény és a háttér szétválasztását végző interferencia szűrő paramétereit.
Munkám első lépéseként összeállítottam a specifikációt, majd paraxiális számítások alapján meghatároztam a próbaméréshez rendelkezésünkre álló, adott átmérőjű szűrővel használható szálak számát. Ez alapján 9 szállal megterveztem az optikai rendszert, elvégeztem a tűrésezését és a leképezés minőségének vizsgálatát. Ezt követően felépítettem a csatoló optikát, és részt vettem a próbamérés elvégzésében az ASDEX Upgrade-en. Utolsó feladatom volt a mérések kiértékelése, és a jel-zaj viszony meghatározása.
Dolgozatomban bemutatom a tervezési folyamatot, a próbamérést és annak eredményeit.
Irodalom:
1. Herrmann Albrecht, Gruber Otto, „ASDEX Upgrade: Introduction and Overview”, Fusion Science and Technology ISSN 1536-1055, (2003).
2. Dunai D, Zoletnik S, Sárközi J, Field, “Avalanche photodiode based detector for beam emission spectroscopy”, The Review of Scientific Instruments, Oct2010, Vol. 81 Issue 10, p103503, (2010).
3. M. Willensdorfer, „Temporal behavior of the plasma edge density throughot the L-H transition in ASDEX Upgrade”, Dissertation, TU Wien, (2013).
4. M. Laikin, „Modern Lensdesign”, Chap.14., 159-169, Marcel Dekker Inc., (1995).
szerző
-
Nemes-Czopf Anna
fizikus
nappali
