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光学計測

Optical diagnostics

河野 康則

Kawano, Yasunori

電気学会「パルス電磁エネルギーの発生と制御調査専門委員会」は、パルス電磁エネルギーの発生と制御に関する最新動向を総合的に調査し、技術的な課題と問題点を明確にするとともに、将来の研究方向について明確な展望を得ることを目的として設置された。同委員会の報告書のうち、本稿は「第3.3節光学計測」を分担執筆したものである。内容としては、最近著者より提案した、「レーザ逆コンプトン散乱によるトーラスプラズマ中の相対論的電子ビーム診断」について取り上げた。この診断法は、トカマクプラズマ中で発生する逃走電子のエネルギー分布を能動的に計測することを主たる目的とするもので、JT-60において観測される逃走電子ビームを対象とした場合の散乱光子特性評価結果について紹介した。例えば、ビーム電子数2$$times$$10の17乗個、ビーム電子エネルギー30MeVのビームに対して、出力10J,パルス幅1nsのYAGレーザ光(波長1.06ミクロン)を正面衝突させた場合、最大散乱光子エネルギーはX線域に達すること、またS/N比としては3程度のオーダーが見込めることを示した。また、本計測法の実現には、パルスX線イメージング分光技術の開拓が必要であるとの課題提起を行った。

Aims of "The Investigation Committee on Pulsed Power Generation and Application" are to investigate recent developments on generation and control of pulsed power, to clarify the technological issues, and to provide the future prospects of such research area. This paper is written as the "section 3.3 Optical Diagnostics" in the technical report of the committee. Here, "diagnostics of relativistic electron beam in a torus plasma by laser inverse Compton scattering" is reported. This method has been newly proposed by JAERI for active measurement of the energy distribution of runaway electrons in a tokamak plasma. The paper presents the basic properties of scattered photons estimated in the case of runaway electron beam observed in JT-60U (number of beam electrons=2e17 electrons, beam electron energy = 30 MeV). For instance, when we use the fundamental YAG laser with the energy of 10 J/pulse and pulse widths of 1 ns, maximum energy of scattered photons would be in the X-ray region, and the signal to noise ratio can be estimated as $$sim$$3. It is also mentioned that the development of the pulse X-ray imaging spectroscopy is required for this diagnostics method.

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