Research and development of imaging bolometers

イメージングボロメータの開発研究

Peterson, B. J.*; 木島 滋; Kostryukov, A. Y.*; Seo, D. C.*; Liu, Y.*; Miroshnikov, I. V.*; 芦川 直子*; Parchamy, H.*; 川島 寿人; 岩間 尚文*; 金子 昌司*; LHDチーム*; JT-60Uチーム

Peterson, B. J.*; Konoshima, Shigeru; Kostryukov, A. Y.*; Seo, D. C.*; Liu, Y.*; Miroshnikov, I. V.*; Ashikawa, Naoko*; Parchamy, H.*; Kawashima, Hisato; Iwama, Naofumi*; Kaneko, Masashi*; LHD Team*; JT-60U Team

イメージングボロメータの核融合炉への適用性展望と開発研究の概要を報告する。磁場閉じ込めの高温プラズマが放射や中性粒子を通じて失う損失パワーの測定は、これまで伝統的に1次元に配列した抵抗型ボロメータを用いて行われてきた。抵抗型ボロメータは、プラズマ放射を受けて変化した吸収薄膜の温度を抵抗線の抵抗値の温度依存性を利用して電気的に検出する方法である。多数の信号線を必要とする抵抗型ボロメータの場合、真空境界での取り合いや容器内の接続部で接触不良を生じる恐れのあることが核融合炉レベルの中性子照射試験により明らかとなった。一方、赤外イメージングボロメータは、金属吸収薄膜の放出する赤外放射を真空窓を経て中性子遮蔽の外まで信号を伝送する。抵抗型ボロメータ数百チャンネル分に相当する画像測定が可能で、将来の代替計測として期待される測定法である。核融合炉環境下での有効性を実証するためにイメージングボロメータを試作してJT-60Uトカマクに設置した。JT-60Uプラズマ放射の映像データと併せて核融合炉計測としての開発計画を示す。また、較正方法,トモグラフィー処理,新しい薄膜の開発やその他の応用などについても述べる。

An overview of the research and development of imaging bolometers giving a perspective on the applicability of this diagnostic to a fusion reactor is presented. Traditionally the total power lost from a high temperature has been measured using one dimensional arrays of resistive bolometers. The large number of signal wires associated with these resistive bolometers poses hazards not only at the vacuum interface, but also in the loss of electrical contacts that has been observed in the presence of fusion reactor levels of neutron flux. Infrared imaging video bolometers (IRVB), on the other hand, use the infrared radiation from the absorbing metal foil to transfer the signal through the vacuum interface and out from behind a neutron shield. The IRVB can provide hundreds of channels of bolometric signal in an image of the plasma radiation. Recently a prototype IRVB has been deployed on the JT-60U tokamak which demonstrates the ability of this diagnostic to operate in a reactor environment.