高速イオン挙動測定システムのデジタル信号処理化によるkHz領域での高速イオン輸送

通过高速离子行为测量系统的数字信号处理实现 kHz 范围内的高速离子传输

• 批准号: 17760675
• 负责人: 石川 正男
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760675/
• 关键词: トカマク; 高速イオン; デジタル信号処理; 中性子計測; 中性子分布計測; 高速中性粒子; ダイヤモンド検出器; 中性粒子

JT-60Uで使用してきたダイヤモンド検出器による高速中性粒子計測の計数率上限(2×10^5cps)を大幅に高めて、測定精度の向上もしくは測定時間の高速化を図ることにより、高速イオンのより詳細な挙動測定を行うために、本科研費補助金で購入したFlash ADCを利用したデジタル信号処理システムの構築を行った。本システムは、従来のアナログ信号処理システム(ダイヤモンド検出器-プリアンプ-メインアンプ-ADC)とは異なり、プリアンプ直後の信号をFlash ADCに直接取り込んで逐次デジタル化し、その後デジタル化データをPCに転送した後、ソフトウエアを用いて波形処理を行い、信号取得を行う方法である。システムの構築にあたっては、Flash ADCからPCへのデータ転送がデータ収集速度の律則となるため,内蔵メモリがフルになるまでデータを連続的に収集する方式を採用した。この方式では、限られたメモリ内になるべく多くの事象を蓄積する必要があるため,α粒子線源^<241>Am(アメリシウム)を用いた性能試験を行い、サンプリング時間の上限値を設定した。購入先であるロシアの研究所からの納入が遅れたこともあり、本システムを構築した時、JT-60U実験は既に終了していたため、本システムを核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDの接戦ポートに設置されていたダイヤモンド検出器に導入し、プラズマ実験による高速中性粒子の信号取得を行った。その結果、目的としていた10^6cpsを超える計数率下でも測定が可能であるとの見通しがたった。今後、本システムをJT-60U接戦ポートに設置しているダイヤモンド検出器に導入し、高速イオンのより詳細な挙動解析を目指し、プラズマ実験における高速中性粒子計測を行っていく。なお本研究の成果の一部は、「Neutron Emission Profile Measurement and Fast Charge Exchange Neutral Particle Flux Measurement for Transport Analysis of Energetic Ions in JT-60U」というタイトルで、現在、「Plasma and Fusion Research」誌に投稿中である。

通过使用JT-60U中使用的钻石探测器进行高速中性粒子测量的计数速率（2x10^5CP）的上限，并提高了测量精度或加速测量时间，我们已经使用用于日本科学和技术机构的赠款构建了数字信号处理系统。与传统的模拟信号处理系统（钻石探测器，前置放大器，主放大器和ADC）不同，该系统是一种方法，是一种直接导入信号后直接导入信号之后的方法，然后将其顺序数字化并将其顺序进行数字化，然后将数字化的数据传输到PC，然后使用软件进行波形处理以获取信号。当构建系统时，数据传输从Flash ADC转移到PC是数据收集速度的规则，因此，一种连续收集数据的方法，直到采用内部内存达到饱满度。在这种方法中，在有限的内存中尽可能多的事件，使用α粒子源 ^<241> AM（Americium）进行性能测试，以设置采样时间的上限。由于购买了公司的俄罗斯实验室延迟从俄罗斯实验室提供交付，因此在建造系统时已经完成了JT-60U实验，因此将系统引入了核融合科学研究所大型直升机设备LHD的钻石探测器，并使用质量实验获得了高速中性粒子信号。结果，即使在超过预期10^6cps的计数率下，也可以进行测量。将来，该系统将被引入安装在JT-60U关闭战斗端口的钻石探测器，并将在血浆实验中执行高速中性粒子测量，旨在更详细地分析高速离子的行为。这项研究的某些结果目前正在等离子体和融合研究中，标题为“中子排放曲线测量和快速电荷交换中性粒子通量测量，用于对JT-60U中能量离子的传输分析”。

项目成果

Neutron Emission Profile Measurement and Fast Charge Exchange Neutral Particle Flux Measurement for Transport Analysis of Energetic Ions in JT-60U

JT-60U 中高能离子输运分析的中子发射剖面测量和快速电荷交换中性粒子通量测量

• 期刊: Plasma and Fusion Research (投稿中)
• 作者: 山田;畑山;醍醐;松野;足立;石川 正男
• 通讯作者: 石川 正男