Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Pomiary promieniowania X na tokamaku Projekty EURATOMU: 1. Na MAST (Culham):

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Pomiary promieniowania X na tokamaku Projekty EURATOMU: 1. Na MAST (Culham):"— Zapis prezentacji:

1 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Pomiary promieniowania X na tokamaku Projekty EURATOMU: 1. Na MAST (Culham): Zastosowanie matrycowych detektorów Zastosowanie matrycowych detektorów półprzewodnikowych (CCD) do pomiaru promieniowania X z tokamaka półprzewodnikowych (CCD) do pomiaru promieniowania X z tokamaka 2. Na W7-X (Greifswald): Spektrometria miękkiego promieniowania X za pomocą detektorów półprzewodnikowych pracujących w reżymie zliczania kwantów (PHA -analiza amplitudowa impulsów)

2 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM W7-X o o good, nested magnetic surfaces o o good finite- equilibria o o good MHD stability o o small neoclassical transport o o minimized bootstrap current o o good fast-particle confinement o o feasible modular coils

3 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM

4 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM plazma pinhole detektor zespół detektorow lub CCD Geometria pomiarów promieniowania X Strumień promieniowania X padający na detektor zależy od średnicy pinhola. W metodzie spektrometrycznej: Szybkość zliczania impulsów zależy od rozmiarów pinhola i detektora. Stosowane rozmiary pinhola mm.

5 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Poprawka od jonów zanieczyszczeń - bliska 1 Przybliżenie wsp. Gaunta

6 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM plazma pinhole poj. detektory lub CCD Idea pomiaru temperatury z zastosowaniem filtrów filtry Przy zastosowaniu CCD otrzymuje się przestrzenny rozkład temperatury w plazmie

7 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Komplet filtrów Rossa Zakres keV, zaprojektowany przez Dr. A. Wellera z Greifswaldu (wykorzystane krawędzie L absorbcji) Para filtrów Rossa Z, Z+1 E

8 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Zastosowanie metody filtrów krawędziowych do pomiaru temperatury elektronowej plazmy tłumienie

9 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Detektory przewidziane do rejestracji promieniowania promieniowania X: detektory półprzewodnikowe Si (GaAs, InP), matryce krzemowe CCD Zalety detektorów półprzewodnikowych: 1. Stały i dobrze określony współczynnik przetwarzania energia promieniowania => ładunek 2. Małe rozmiary 3. Możliwość rejestracji pojedynczych kwantów promieniowania (reżym zliczania kwantów) 4. Wysoko rozwinięta technologia detektorów CCD

10 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Metody rejestracji pośredniej a.b. Bezpośrednia metoda metoda rejestracji promieniowania X za pomocą CCD Grubość 15 um

11 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Zastosowanie CCD do pomiarów promieniowania X - dwa reżymy pracy

12 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM

13 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Wydajność kwantowa (QE) pn-CCD z warstwą czynną 300 um Absorpcja promieniowania X w typowym CCD (15 um Si) i w pn-CCD (300 um Si) Charakterystyki widmowe różnych matryc CCD

14 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Absorpcja 300 um Si, GaAs i CdZnTe

15 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Gate oxide layer um, Si3N4 layer um, Si polycrystalline layer um, isolation oxide layer um. Charakterystyki widmowe CCD o grubości warstwy czynnej 7 um

16 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Monochromator setup for CCDs single-photon calibration. Laser - 3ns Nd:YLF, target - Cu, crystal set in Bragg confguration, Kalibracja CCD

17 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Testowy układ pomiarowy z zastosowaniem kamer CCD wykonany w IFPiLM: CCD cameras with X-ray filters Video card Computer CRT display Trigger system (1) auto mode (2) external mode (3) manual mode Wyzwalanie sygnalem z CCD - powyżej progu CCD Camera:320 x 240 x 30 fps. Video card (frame grabber):320 x 240 x 30 fps. (NTSC)320 x 288 x 25 fps. (PAL) Chipset Conexant Fusion 878A

18 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Specyfikacja softwer-u: Programming language: DELPHI 6.0 System komunikowania się z kartą: biblioteka obiektowa VCL wykonana w IFPiLM Możliwości interfejsu: ustalanie częstości przetwarzania, ustalanie wielkości obrazu, wybór żródła

19 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Główne możliwości programu: pobieranie danych (pojedyncza ramka lub ciąg ramek, wstępne przetwarzanie danych, zapamiętywanie na dysku w celu dalszej obróbki

20 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Typ aparatury do rejestracji obrazu emisji promieniowania X: Kamera CCD: (DALSTAR DS-1x-01M30) 1024 x 1024 x 30 fps. single channel LVDS digital video output progressive scan internal (separate) sync. internal and external exposure control 40 MHz pixel clock rate Karta wideo (frame grabber): (Matrox Meteor - II / Digital) 1024 x 1024 x 30 fps. single channel LVDS digital video output progressive scan Matrox Meteor - II / Digital receiving HSYNC, VSYNC, PIXEL CLOCK and video signals from camera

21 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Dekonwolucja widma: dane eksperymentalne D k,(k=1,..., N) otrzymane z zestawu N detektorów pokrytych filtrami gdzie: R k (E) - funkcja odpowiedzi kanału k (jednostka A/W), S(E) - nieznane widmo prom. X (definiowane jako S=dF/dE, (W/eV)), F(E) - nieznany strumień prom. X, (W), D k (E) - dane otrzymane z detektora k, (A). chcemy wyznaczyć strumień promieniowania X F(E)

22 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Schemat rozwiązywania problemu: równanie w formie macirzowej: odwracamy macierz rzeby wyznaczyć współczynniki c i

23 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Rezultat dekonvolucji

24 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Przykład rezultatu otrzymanago za pomocą programu: Characteristic of the filters responce (left fig.) and result of deconvolution (right fig.) for the case of symetrical location of filters. Exponential type of X-ray flux.

25 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Przykład rezultatu otrzymanago za pomocą programu: Characteristic of the filters responce (left fig.) and result of deconvolution (right fig.) for the case of asymetrical location of filters. Exponential type of X-ray flux.

26 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Przykład rezultatu otrzymanago za pomocą programu: Characteristic of the filters responce (left fig.) and result of deconvolution (right fig.) for the case of asymetrical location of filters. Linear type of X-ray flux.

27 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Spektrometria miękkiego promieniowania X Podstawowe założenia działania systemu pomiarowego: 1. Możliwość rejestracji pojedynczych kwantów promieniowania X, wystarczająco duży stosunek sygnału do szumu => chłodzenie detektora => praca w próżni 2. Możliwość pracy przy dużej szybkości zliczania impulsów => nietypowa aparatura spektrometryczna 3. Odporność na uszkodzenia radiacyjne => specjalne detektory (dla W7-X) 4. Odporność na zakłócenia elektryczne i elektromagnetyczne

28 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Typowe widmo promieniowania X tokamaka zmierzone w reżymie zliczania kwantów. Piki promienowania pochodzą z zanieczyszczeń (piki ucieczki - nie odpowiadają realnej emisji)

29 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM

30 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Tradycyjny przedwzmacniacz Przedwzmacniacz z resetem tranzystorowym Canberra Model 2101

31 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Przetwarzanie sygnału w torze spektrometrycznym Wzmacniacz z formowaniem RC Pile-up

32 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM W7-AS PHA-System

33

34 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Układ spektrometryczny zbudowany w Portugalii, stosowany przy tokamaku TCV (Szwajcaria)

35 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Detektor dryftowy

36 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Zalety detektorów dryftowych w pomiarach spektrometrycznych na tokamaku: 1. Dobra zdolność rozdzielcza przy dużej szybkości liczenia, 2. Umiarkowane chłodzenie (do -10°C) => małe rozmiary spektrometru, 3. Duża grubość warstwy czynnej (280 mikrometrów) - szeroki zakres energetyczny, 3. Małe rozmiary det., możliwość stosowania zespołu detektorów (=> tomografia), 4. Ciągłe rozładowywanie napięcia na anodzie - brak potrzeby stosowania reset- u

37 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Krzemowe detektory dryftowe pracujące w temp °C * Mała pojemność detektora * Zintegrowany tranzystor polowy => duża szybkość liczenia (100 kHz i więcej w układach z przetwarzaniem cyfrowym)

38 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Digital X-ray Processing (DXP) CAMAC Unit

39 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM DXP Camac Unit

40 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Wybór stałych wagowych w i determinuje sposób uśredniania i typ filtru cyfrowego

41 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Wykrywanie zdarzeń pile-up

42 Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Chińskie spektrometryczne układy pomiarów na tokamaku HT-7: 1. Próby stosowania różnych typów detektorów 2. Wersje najbardziej aktualne: 6-cio i 15- kanałowe układy pomiarowe z detektorami dryftowymi

43 Layout of SDD PHA in HT-7 tokamak Vertical 15 channel (V-PHA) Measuring range: + 21 cm Spatial resolution : 3 cm Horizontal 6 channels (H-PHA) Measuring range: 0~+24 cm Spatial resolution : 4.8 cm

44 SDD for PHA in HT-7 Isolated SDD (6 detectors) 15-channel SDD Array Area: 5mm 2 Thickness:280µm Be foils:8µm

45 Arrangement of vertical SDD PHA Spatial resolution: 3 cm Detecting range: +21cm Unfortunately, five detectors of 15-channel linear array SDD were not operational during the last experiment

46 Arrangement of horizontal SDD PHA Spatial resolution: 4.8 cm Detecting range: 0~24cm Unfortunately, the outer SDD measuring 24cm was not operational during the last experiment

47 Experimental Results of Ohmic Discharge Ip=120 kA n e0 =1.43 × m -3 Soft x-ray spectra of horizontal SDD PHA (350~450ms) Electron temperature profile of ohmic discharge The measure profile is well described by the analogy parabola form of : 0.86 × (1-(r/a) 2 ) 1.9


Pobierz ppt "Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion EURATOM Association / IPPLM Pomiary promieniowania X na tokamaku Projekty EURATOMU: 1. Na MAST (Culham):"

Podobne prezentacje


Reklamy Google