Spatial variation of the foil parameters from in situ calibration of the JT-60U imaging bolometer foil

JT-60Uイメージングボロメータ受光薄膜のその場較正実験と薄膜特性の一様性

Araghy, H. P.*; Peterson, B. J.*; 林 浩己*; 木島 滋; 芦川 直子*; Seo, D. C.*; JT-60Uチーム

Araghy, H. P.*; Peterson, B. J.*; Hayashi, Hiromi*; Konoshima, Shigeru; Ashikawa, Naoko*; Seo, D. C.*; JT-60U Team

JT-60Uイメージングボロメータの受光薄膜の較正実験を行い、黒化処理した厚さ2.5ミクロン,有効面積9cm7cmの金薄膜について、膜面各点での熱拡散係数や膜厚と熱伝導率との積などパワー算出やトモグラフィー解析に必要な物性値を求めた。較正実験は真空窓の外からHe-Neレーザーを用いて薄膜を局所加熱し、その赤外放射像を赤外カメラで測定する「その場試験」で行った。膜の各点の物性値は、有限要素法を用いた各点の温度分布モデルと実測値が整合するように決定した。ここでは求めた物性値の膜面内の変化について報告する。レーザー照射による温度上昇の測定データが膜面各点で比較的大きく変化しているため膜厚と熱伝導率との積が一様でない結果を得た。黒化処理に用いた炭素皮膜あるいは金薄膜自身の不均一を示唆するものであるが、現在原因の分析と併せて詳しい解析を行っている。

We obtain the local foil properties of the JT-60U imaging bolometer foil (a single graphite-coated gold foil with an effective area of 9 7 cm and a nominal thickness of 2.5 microns) such as the thermal diffusivity and the product of the thermal conductivity and the thickness of the foil by the foil calibration. Calibration of the foil was made in situ using a He-Ne laser (27 mW) as a known radiation source to heat the foil. The thermal images of the foil are provided by an IR camera (micro-bolometer type). The parameters are determined by finite element modeling of the foil temperature and comparing the solution to the experimental results. In this work we apply this calibration technique to investigate the spatial variation of the foil parameters. Significant variation in the local temperature rise of the foil due to local heating by the laser beam indicates a spatial variation of the foil parameters. This variation is possibly due to nonuniformity in the carbon coating and/or the thickness of the foil. In a separate work, the spatial calibration data will be used to produce the bolometer intensity data to be utilized in the tomographic analyses.