高速応答空間分布計測を目的とした高速中性粒子検出器(FNA)の開発

开发用于快速响应空间分布测量的快速中性粒子探测器（FNA）

• 批准号: 12780375
• 负责人: 長壁 正樹
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12780375/
• 关键词: 中性粒子計測; 磁場閉じ込め型プラズマ実験装置; 高速イオン閉じ込め; 空間エネルギー同時2次元計測; シンチレータ; 中性粒子分析器(NPA); カーボンストリッピングフォイル; 磁場偏向型エネルギー分析器

本研究では、プラズマ中の高エネルギーイオンの振る舞いを調べることに主眼を置き、プラズマから荷電交換反応の結果生成する高エネルギー中性粒子の空間及びエネルギー分布を高時間分解能にて同時計測することが可能な検出器の開発を目的とした。`この検出器は、プラズマから飛来した中性水素粒子をカーボンフォイルに透過させ、その際に生成する水素イオンを利用する。粒子のエネルギー弁別には、磁場閉じ込めプラズマ実験装置の周辺に存在する漏れ磁場を使う。カーボンフォイルで生成した水素イオンをこの漏れ磁場によって偏向し、その軌道半径から運動量を求めエネルギーに換算する。粒子の空間弁別は、カーボンフォイルの前にピンホールを置き、ピンホールを通してカーボンフォイルに飛来する中性粒子の向きを弁別することによって行う。実際には、カーボンフォイルの後ろにZnS(Ag)シンチレータの板を配置し、粒子を検出した。その際には、シンチレータ発光2次元分布の鉛直方向に軌道半径の情報を、水平方向に粒子の向きの情報が現れる様な配置を求め、この発光分布から粒子の空間分布及びエネルギー分布を得た。平成12年度においては、核融合科学研究所で稼働する大型ヘリカル装置(LHD)の下部垂直ポートに最適化した検出器の設計をおこなった。この際に、このポート周辺での漏れ磁場から予想されるシンチレータの発光分布を計算した。その結果、当初予想していた計測器の配置では計測が困難であることがわかり、その構造の変更が余儀なくされた。またシンチレータの発光パターンも当初予想していたものとは異なることがわかった。そこで、当初予定していた高速計測型の256画素のsi-PINダイオードアレイの使用をやめ、33万画素のCCDを計測素子として用いることにして、時間分解能よりも空間分解能に主眼を移し、発光パターンを詳細に調べ、軌道計算との相違を確認することに方針を転換した。平成13年度において、前年度の設計を元に検出器の製作を行い、その設置を行った。NBIによる長時間放電において計測を行い、シンチレータの発光パターンを得た。得られた発光パターンは当初予想していたものと概ね一致し、この検出器の原理を実証した。しかしながら、得られたシンチレーション光の光量が予想よりも少ないことが判明し、充分な統計精度を持って高時間分解の計測を行う為には、何らかの方法で信号を増倍する必要があることもわかった。

In this study, the spatial and temporal distribution of high energy neutral particles and the simultaneous measurement of high energy potential detectors were studied. The detector is capable of transmitting and utilizing neutral water particles. The particle generation process is different from the magnetic field. The leakage magnetic field exists around the device. For example, if the orbit radius of the earth is larger than the radius of the earth, the orbit radius of the earth will be smaller than the radius of the earth. The spatial function of particles is the function of neutral particles flying in the direction of the camera in front of the camera and through the camera. In fact, after the formation of ZnS(Ag), the particles were detected. The information of orbit radius in vertical direction and particle direction in horizontal direction are calculated according to the distribution of light emission, spatial distribution of particles and distribution of particles. Design optimization of lower vertical detectors for large scale nuclear devices (LHD) developed by the Institute of Nuclear Fusion Science in 2012 In this case, the leakage magnetic field at the periphery of the ring is calculated. The result is that the measurement is difficult to configure and the structure is difficult to change. The first time I thought about it, I was going to have to go back to work. For example, the use of the 256-pixel si-PIN sensor of the high-speed measurement type, the use of the 330,000-pixel CCD sensor, the temporal resolution, the spatial resolution, the main eye shift, the detailed adjustment of the light emission, and the confirmation of the phase deviation of the orbit calculation. Heisei 13 years of design, the previous year's design, the production of the detector, the setting of the line NBI long-term monitoring and evaluation The principle of the detector is proved by the fact that the light source is different from the original one. It is clear that the amount of light obtained is less than expected, and sufficient statistical accuracy can be maintained to measure high time decomposition. However, it is necessary to use any method to multiply the signal.