Alghero, 26 settembre - 1 ottobre Sviluppo della diagnostica di spettroscopia di scambio carica su FTU G. Apruzzese, R. De Angelis Principio della misura.

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1 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre Sviluppo della diagnostica di spettroscopia di scambio carica su FTU G. Apruzzese, R. De Angelis Principio della misura di scambio carica Iniettore di neutri Hardware della diagnostica Stime dei segnali

2 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre Spettroscopia di scambio carica H 0 + A Z  H + + A *(Z -1) dove H e’ atomo di idrogeno ed A e’ lo ione di carica Z Emissione di radiazione da parte dello ione A di carica Z-1 Generalmente in plasmi fusionistici, l’emissione di radiazione dovuta ai processi di scambio carica e’ trascurabile rispetto all’emissione dovuta ai processi di eccitazione collisionale. In presenza di un fascio di neutri ad alta energia (tipicamente 40KeV/a.m.u.) i processi di scambio carica diventano dominanti e forniscono informazioni su grandezze del plasma in regioni centrali.

3 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre Scambio carica su FTU Sul Tokamak FTU verra’ installato, per scopi diagnostici, un iniettore di neutri nella primavera 2003. Diagnostiche in fase di sviluppo: Scambio carica (CXRS) Motional Stark Effect (MSE). Questa tecnica, basata sull’analisi della polarizzazione della radiazione emessa dal fascio di neutri, permette di misurare il profilo del fattore di sicurezza q.

4 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre Iniettore di neutri su FTU Fascio di H Corrente di 1 A Diametro del fascio: 3 cm EfVN (KeV)(%) (10 6 m/s)(10 14 part./m 3 ) 40502.816 20352.016 13151.68.3

5 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre Interazione beam-plasma: processi radiativi Eccitazione collisionale H 0 beam + A z  H 0* beam + A z beam-ioni plasma H 0 beam + e  H 0* beam + e beam-elettroni plasma Scambio carica H 0 beam + A z  H + beam + A *(z -1) beam-ioni plasma

6 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre Interazione beam-plasma: emissione di radiazione Emissione beam (eccitazione collisionale) Shift Doppler dello spettro di emissione per effetto della velocita del beam Effetto Stark dovuto al campo elettrico visto dal beam E = v beam x B Emissione plasma ( scambio carica) H  Impurezze He, C, O Reazioni di CX da ioni ‘full stripped’ Radiazione da  CVI, OVIII, HeII

7 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre Emissione del beam: H  In presenza del campo elettrico, la riga H  si splitta in 9 componenti polarizzate, la cui separazione e’ •  (cm -1 ) = 6.42 10 -5 E(V/cm) dove E = V beam  B Lo spostamento Doppler e’ dato da  / = cos(  ) V beam / c  Spettro costituito da 3 set di 9 righe con shift Doppler e separazione delle righe dipendenti da V beam

8 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre CXRS: quantita’ misurate Misure di T i dall’allargamento della riga spettrale Misure di velocita’ di rotazione del plasma dallo spostamento Doppler Ione (Å) nn HeII46864-3 CVI52908-7 OVIII606810-9

9 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre CXRS: spettrometro Spettrometro ad alta risoluzione, equipaggiato con un reticolo echelle 1 - fenditura d’ingresso 2 – specchio sferico 3 – specchio piano 4 – correttore immagine 5 – reticolo 6 – specchio 7 – CCD 8 – PC

10 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre CXRS: spettrometro F# 3 Lunghezza focale 480 mm Reticolo echelle 300 linee/mm Angolo di blazing 65° Dispersione 2.8 Å/mm Risoluzione spettrale 0.05 Å Condizioni operative Ordine 9-13 Uso dei filtri interferenziali

11 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre Modalita’ di operazione dello spettrometro Modalita 1Modalita 2Modalita 3Modalita 4 H  StarkCVIHeIIHH ÅÅ 6614529046866563 Ordine 911139 Dispersione(Å/mm) 3.473.082.173.58 Angolo incidente (°)63.260.866.062.3

12 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre CXRS : linee di vista su FTU

13 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre CXRS: stima brillanze su FTU B cx =( 1/4  )  j  N Z N j dl N z /n e = 1 % Ne (part./m3) A (%) HeIICVIOVIII 1 * 10 19 201.4 * 10 15 1.5 * 10 15 1.1 * 10 15 2 * 10 19 402.1 * 10 15 2.2 * 10 15 1.7 * 10 15 5 * 10 19 603.5 * 10 15 3.7 * 10 15 2.9 * 10 15 1 * 10 20 803.5 * 10 15 3.7 * 10 15 2.9 * 10 15 (ph./s/m2/ster.) Brillanza righe

14 Alghero, 26 settembre - 1 ottobre CXRS: stima segnali su FTU Misura temperatura ionica da:  /   ( T i /a.m.u.) 0.5 Le temperature minime misurabili sono di 30, 73 e 143 eV, rispettivamente dalla righe 4686 Å (HeII), 5290 Å (CVI) e 6070 Å (OVIII), corrispondenti a  = 1  Å. Errore stimato < 20% Risoluzione spaziale: 8 punti in 30 cm Risoluzione temporale : 8 ms.