KR100946702B1 - A cassette with a built-in light collection device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핵융합장치에 결합되어 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 수집하여 여러 개(다채널)의 광 파이버로 입사시키도록 하는 광 수집계를 그 내부에 구비시키는 카세트에 관한 것으로, 상기 카세트는 전체적으로 내부가 중공이고 양측이 개방된 관 형상으로, 일측 및 타측에 핵융합장치와 체결(결합)하기 위한 체결(결합)수단이 구비되는 카세트 하우징; 상기 카세트 하우징의 내측에 위치하고, 다면체 형상인 윈도우; 및 상기 윈도우의 각 면에 설치되는 제 1 플랜지를 포함하여 이루어지고, 상기 광 수집계의 일측에는 제 2 플랜지가 형성되어 상기 제 1 플랜지와 결합이 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a cassette having a light collection system coupled to a fusion device to collect light coming from various points of a high temperature plasma at various angles to be incident on multiple (multi-channel) optical fibers. The cassette comprises a cassette housing having a fastening (coupling) means for fastening (coupling) with a fusion device on one side and the other side in a tubular shape having a hollow inside and an open side at both sides; A window located inside the cassette housing and shaped into a polyhedron; And a first flange installed on each side of the window, and a second flange is formed at one side of the light collection system to be coupled to the first flange.

상기 윈도우는 사각뿔대 형상이고, 상기 사각뿔대인 윈도우의 측면 및 상면에는 광 수집계가 1개씩 각각 구비되는 것이 바람직하다.Preferably, the window has a rectangular pyramid shape, and a light collection system is provided on each of the side and the upper surface of the rectangular pyramid.

따라서, 본 발명에서는 카세트 내부에 사각뿔대 형상인 윈도우를 형성시키고, 그 사각뿔대 형상인 윈도우의 각 면에 광 수집계를 배치시킴으로써 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 광 수집계로 효율적으로 입사시킬 수 있다.Therefore, in the present invention, by forming a square pyramid-shaped window inside the cassette and disposing the light collection system on each side of the square pyramid-shaped window, light emitted at various angles at various points of the high temperature plasma can be efficiently used as the light collection system. Can be incident.

광 수집계, 카세트, 플라즈마, 핵융합장치 Light collection system, cassette, plasma, fusion device

Description

광 수집계가 내장된 카세트{A cassette with a built-in light collection device}Cassette with a built-in light collection device

본 발명은 광 수집계가 내장된 카세트에 관한 것으로, 특히 핵융합장치에 결합되어 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 광 수집계로 효율적으로 입사시키도록 하는 광 수집계가 내장된 카세트에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cassette incorporating a light collection system, and more particularly, to a cassette incorporating a light collection system coupled to a fusion device for efficiently injecting light emitted at various angles at various points of a high temperature plasma into the light collection system. .

현재까지 개발된 초전도자석은 지구자장의 26만배에 달하는 13테슬라의 자장을 얻을 수 있으며, 이러한 자장은 핵융합 반응에서 요구되는 플라즈마를 만들고 가두기 위해 필요한 것이다. 따라서 초전도자석의 핵심 기술은 '관내연선도체'(CICC)라고 알려진 각각의 전선을 감아 코일을 형성하여 초전도자석을 제작함에 있다. 관내연선도체(CICC)는 35kA급의 대전류 운전을 위해서 360 또는 486가닥의 선재를 사각형의 금속관으로 둘러싸인 방식의 도체를 사용하여 자석을 제작하는 것으로, 초전도자석의 운전시 발생하는 열을 4.5K로 냉각하기 위해 약 5기압의 초임계 헬륨을 관내연선도체로 강제 순환시킨다.The superconducting magnets developed so far can produce a magnetic field of 13 tesla, which is 260,000 times the Earth's magnetic field, which is needed to create and trap the plasma required for the fusion reaction. Therefore, the core technology of the superconducting magnet is to make a superconducting magnet by forming coils by winding each wire known as 'ducting conductor conductor' (CICC). In-line twisted pair conductor (CICC) is a magnet made of a conductor surrounded by a rectangular metal tube of 360 or 486 stranded wire for 35kA class high current operation.The heat generated during operation of superconducting magnet is 4.5K. About 5 atm supercritical helium is forced to circulate into the stranded conductor.

도 1a 및 도 1b는 국내에서 제작되는 초전도자석을 일례로 나타낸 도면이다. 도 1a에 도시된 바와 같이 초전도자석(900:SC Magnet)은 고온의 플라즈마를 진공용기 벽에 닿지 않고 가두어두기 위한 것으로, 그 주요장치인 토카막장치(901)를 보유하고 있다. 상기 토카막장치(901)는 TF(Toroidal Field) 및 PF(Poloidal Field) 코일을 사용하여 플라즈마의 생성, 구속, 제어를 담당한다. 도 1b는 도 1a의 토카막장치(901)를 나타내며, TF(Toroidal Field)코일로 구성된 TF 구조물(907)과, CS(Central Solenoid)코일로 구성된 CS 구조물(909)과, PF(Poloidal Field)코일로 구성된 PF 구조물(903) 및 각 구조물을 연결하는 연결구조물(905)로 이루어진다.1A and 1B are diagrams illustrating an example of a superconducting magnet manufactured in Korea. As shown in FIG. 1A, a superconducting magnet 900 (SC: Magnet) is used to trap a high temperature plasma without touching the wall of a vacuum vessel, and has a main device, a tokamak device 901. The tokamak device 901 is responsible for the generation, confinement, and control of the plasma using a TF (Toroidal Field) and PF (Poloidal Field) coil. FIG. 1B illustrates the tokamak device 901 of FIG. 1A, which includes a TF structure 907 composed of a TF (Toroidal Field) coil, a CS structure 909 composed of a central solenoid (CS) coil, and a PF (Poloidal Field) coil. Consists of a PF structure 903 and a connecting structure 905 connecting each structure.

상기 TF 구조물(907)로 내설되는 코일은 약 35kA의 직류전류로 운전되며, 상기 CS 구조물(909)의 코일과 PF 구조물(903)의 코일은 펄스운전을 하여 상호 자장변화에 의한 기전력을 진공용기 내부에 발생시켜 플라즈마를 생성하고 플라즈마 전류 및 TF 자장과 함께 플라즈마를 구속시키는 역할을 수행한다.The coil built into the TF structure 907 is operated with a DC current of about 35 kA, and the coil of the CS structure 909 and the coil of the PF structure 903 perform pulse driving to generate an electromotive force due to mutual magnetic field change. Is generated inside to generate the plasma and serves to confine the plasma along with the plasma current and the TF magnetic field.

상기와 같은 핵융합장치에서 플라즈마가 어떤 상태인지를 진단하는 시스템(여러개의 채널을 동시에 설치함)이 필요하는데, 이러한 시스템 중 일부인 광수집계를 카세트 내부에 설치하였다. 그러나 카세트의 구조(도 2 참조)상 상기 진단 시스템을 구비하기에는 공간적으로 너무 협소하다. 물론 초전도 토카막 핵융합장치에 장착하는 카세트의 크기를 제한할 필요가 있으므로 이러한 문제점이 발생된다. In such a fusion device, a system for diagnosing the state of plasma (multiple channels are installed at the same time) is required, and a light collecting system, which is a part of the system, is installed in a cassette. However, the structure of the cassette (see Fig. 2) is too spatially narrow for the diagnostic system. Of course, this problem occurs because it is necessary to limit the size of the cassette mounted on the superconducting tokamak fusion device.

이에, 제한된 내부공간을 가지는 카세트에 한 개의 렌즈 시스템을 이용하면서 여러 위치를 동시에 측정할 수 있도록 카세트의 내부를 구성할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to configure the inside of the cassette to measure several positions simultaneously while using one lens system in the cassette having a limited internal space.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 핵융합장치에 결합되어 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 광 수집계로 효율적으로 입사시킬 수 있는 내부 구조를 갖는 카세트를 제공하는 데 있다. The present invention has been made to solve the above problems, the object of which is a cassette having an internal structure coupled to the fusion device that can efficiently enter the light coming from various points at various points of the plasma at high temperature into the light collection system To provide.

본 발명의 다른 목적은 상기 광 수집계를 효율적으로 배치하기 위해 윈도우를 사각뿔대 형상으로 형성시키는 카세트를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a cassette for forming a window in a rectangular pyramid shape in order to efficiently arrange the light collection system.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명은 핵융합장치에 결합되어 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 수집하여 여러 개(다채널)의 광 파이버로 입사시키도록 하는 광 수집계를 그 내부에 구비시키는 카세트에 관한 것으로, 상기 카세트는 전체적으로 내부가 중공이고 양측이 개방된 관 형상으로, 일측 및 타측에 핵융합장치와 체결(결합)하기 위한 체결(결합)수단이 구비되는 카세트 하우징; 상기 카세트 하우징의 내측에 위치하고, 다면체 형상인 윈도우; 및 상기 윈도우의 각 면에 설치되는 제 1 플랜지를 포함하여 이루어지고, 상기 광 수집계의 일측에는 제 2 플랜지가 형성되어 상기 제 1 플랜지와 결합이 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention has a light collection system coupled to the fusion device to collect light coming from various angles at various points of the high-temperature plasma to be incident on multiple (multi-channel) optical fiber therein. It relates to a cassette provided in, the cassette is a tube housing having a hollow inside and open to both sides, the cassette housing having a fastening (combination) means for fastening (coupling) with the fusion device on one side and the other side; A window located inside the cassette housing and shaped into a polyhedron; And a first flange installed on each side of the window, and a second flange is formed at one side of the light collection system to be coupled to the first flange.

상기 윈도우는 사각뿔대 형상이고, 상기 사각뿔대인 윈도우의 측면 및 상면 에는 광 수집계가 1개씩 각각 구비되는 것이 바람직하다.Preferably, the window has a rectangular pyramid shape, and a light collection system is provided on each of the side and top surfaces of the rectangular pyramid.

상기 카세트 내부에 윈도우를 설치할 때, 사각뿔대 형상인 윈도우의 하면 및 상면이 카세트의 길이방향에 대하여 45도 정도로 비스듬하게 설치하는 것이 바람직하다.When installing the window inside the cassette, it is preferable that the lower and upper surfaces of the rectangular pyramid-shaped window are installed at an angle of about 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the cassette.

본 발명에서는 카세트의 타측에 구비되는 것으로, 카세트가 핵융합장치의 내측으로 안내되었을 때, 상기 카세트를 핵융합장치의 외측에 위치하는 진공용기에 결합하기 위한 결합수단(체결부)을 더 포함함을 특징으로 한다.In the present invention is provided on the other side of the cassette, when the cassette is guided to the inside of the fusion device, characterized in that it further comprises a coupling means (fastening portion) for coupling the cassette to the vacuum container located outside the fusion device It is done.

또한, 본 발명에서는 윈도우의 재질을 석영 유리와 같은 투명체로 하여, 플라즈마에서 방출되는 광이 투명체인 윈도우를 투과한 후, 광 수집계로 입사되도록 함을 특징으로 한다. In addition, the present invention is characterized in that the window is made of a transparent material such as quartz glass, so that light emitted from the plasma passes through the window, which is a transparent body, and then enters the light collection system.

광 수집계는 베이스 프레임; 베이스 프레임의 상부 일측에 위치하고, 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 수집하여 여러 개의 광 파이버로 입사시키도록 하는 공초점 렌즈(confocal lens)를 포함하는 렌즈 하우징; 공초점 렌즈(confocal lens)를 통과한 광이 각각의 광 파이버에 입사되도록 초점을 맞추는 포커싱 수단; 베이스 프레임의 상부 타측에 위치하고, 광 파이버의 위치를 고정시키는 광 파이버 홀더; 및 베이스 프레임의 일측에 형성되어 윈도우의 제 1 플랜지와 결합되는 제 2 플랜지;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The light collection system includes a base frame; A lens housing positioned on an upper side of the base frame and including a confocal lens configured to collect light exiting from various points of the hot plasma at various angles and incident the light into a plurality of optical fibers; Focusing means for focusing light passing through a confocal lens to be incident on each optical fiber; An optical fiber holder positioned on the other side of the upper base frame and fixing the position of the optical fiber; And a second flange formed on one side of the base frame and coupled to the first flange of the window.

본 발명에서는 광 수집계에 들어가는 공초점 렌즈의 초점 곡면을 따라 광파이버를 배열하도록 하여, 동일한 위치의 광원에 대하여는 각각의 광 파이버가 동일한 광량을 받아들이도록 하고, 이렇게 함으로써 플라즈마의 여러 지점에서 나오는 광의 세기 분포를 서로 상대적으로 비교 가능하도록 한다.In the present invention, the optical fibers are arranged along the focal curve of the confocal lens entering the light collection system, so that each optical fiber receives the same amount of light for the light source at the same position, thereby intensifying the light emitted from various points of the plasma. Make the distributions relatively comparable to each other.

따라서, 본 발명에서는 카세트 내부에 사각뿔대 형상인 윈도우를 형성시키고, 그 사각뿔대 형상인 윈도우의 각 면에 광 수집계를 배치시킴으로써 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 광 수집계로 효율적으로 입사시킬 수 있다.Therefore, in the present invention, by forming a square pyramid-shaped window inside the cassette and disposing the light collection system on each side of the square pyramid-shaped window, light emitted at various angles at various points of the high temperature plasma can be efficiently used as the light collection system. Can be incident.

이에 따라, 본 발명에서는 제한된 내부공간을 가지는 카세트에 한 개의 렌즈 시스템을 이용하면서 플라즈마의 여러 위치를 동시에 측정할 수 있다.Accordingly, the present invention can simultaneously measure several positions of the plasma while using one lens system in a cassette having a limited internal space.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 카세트가 핵융합장치에 결합된 상태를 보여주는 평단면도 및 정단면도이고, 도 2c는 카세트가 핵융합장치에 결합되고 있는 상태를 보여주는 도면이다. 2A and 2B are a plan sectional view and a front sectional view showing a state in which a cassette of the present invention is coupled to a fusion device, and FIG. 2C is a view showing a state in which a cassette is coupled to a fusion device.

도 2a 내지 도 2c는 그 내부에 광 수집계를 구비한 카세트가 핵융합장치에 결합된 상태 또는 결합중인 상태를 나타내고 있다. 2A to 2C show a state in which a cassette having a light collection system therein is coupled to or is being coupled to a fusion device.

즉, 도 2a 및 도 2b에서는 카세트(800)가 핵융합장치(901)에 결합된 상태에서, 플라즈마(100)에서 방출되는 광이 카세트(800) 내부에 있는 광수집계로 들어가 고 있는 모습을 보여주고 있다. 또한, 도 2c에서는 카세트(800)가 핵융합장치(901)의 내측으로 안내되고 있는 상황으로, 상기 카세트(800)를 핵융합장치(901)에 체결(결합)하기 위해 카세트(800)의 일측(핵융합장치의 내측과 접하는 부분) 및/또는 타측(핵융합장치의 외측과 접하는 부분)에는 핵융합장치(901)와 체결(결합)하기 위한 수단이 구비된다. 다시 말하면, 본 발명에서는 광 수집계를 구비한 카세트(800)를 핵융합장치(901)의 내측으로 삽입하게 되는데, 이때, 상기 카세트(800)를 구속(고정)시키기 위해 본 발명에서는 카세트(800)의 일측 및/또는 타측에 핵융합장치(901)와 체결하기 위한 수단이 구비된다. 본 발명에서는 적어도 카세트(800)의 타측에 핵융합장치(보다 정확하게는 핵융합장치의 진공용기 외벽을 가리킴)와 체결하기 위한 체결수단(체결부)이 구비된다. (보다 상세한 내용은 하기 도 3 설명부분 참조)2A and 2B show that the light emitted from the plasma 100 enters the light collecting system inside the cassette 800 while the cassette 800 is coupled to the fusion device 901. have. In addition, in FIG. 2C, the cassette 800 is guided to the inside of the fusion device 901, and one side of the cassette 800 (nuclear fusion) for fastening (coupling) the cassette 800 to the fusion device 901. A portion for contacting the inner side of the device) and / or the other side (a portion for contacting the outside of the fusion device) is provided with means for engaging (coupling) with the fusion device 901. In other words, in the present invention, the cassette 800 having the light collection system is inserted into the fusion apparatus 901. In this case, in the present invention, the cassette 800 is constrained to fix (fix) the cassette 800. Means for fastening with the fusion device 901 are provided on one side and / or the other side. In the present invention, at least the other side of the cassette 800 is provided with a fastening means (fastening part) for fastening with the fusion device (more precisely pointing to the outer wall of the vacuum vessel of the fusion device). (See the description of FIG. 3 for more details.)

도 2에서, 도면부호 10은 플라즈마가 발생되는 TF 코일을 나타내는 것으로, 진공용기로 둘러싸여져 있다. 또한, 도면부호 30은 본 발명의 카세트를 설치하기 위해 필요한 하나의 지지구조물이고, 도면부호 20은 진공용기(외벽)이며, 도면부호 21은 진공용기(내벽)를 나타낸다. In Fig. 2, reference numeral 10 denotes a TF coil in which plasma is generated, and is surrounded by a vacuum container. Further, reference numeral 30 denotes one support structure required for installing the cassette of the present invention, reference numeral 20 denotes a vacuum vessel (outer wall), and reference numeral 21 denotes a vacuum vessel (inner wall).

앞에서 언급된 카세트에 대해 간략히 설명하면, 핵융합장치에 결합되어 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 수집하여 여러 개(다채널)의 광 파이버로 입사시키도록 하는 광 수집계를 그 내부에 구비시키는 일련의 하우징(케이스)이라 할 수 있다. 하기에도 설명이 자세히 이루어지지만 여기서 간략히 설명하면 플라즈마에서 발생된 광이 효율적으로 카세트 내부에 있는 다수개의 광수집계로 입사되도록 다수개의 광수집계들이 하나의 다면체 형상의 윈도우에 체결(연결)되어 있다.Briefly, the above mentioned cassette has a light collection system which is coupled to the fusion device and collects light coming from various angles at various points of the hot plasma to be incident on multiple (multichannel) optical fibers. It can be said to be a series of housings (cases) provided in. Although a detailed description will be made below, in brief description, a plurality of light collection systems are fastened (connected) to one polyhedral window so that the light generated in the plasma is efficiently incident on the plurality of light collection systems inside the cassette.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 카세트와 그 카세트 내에 구비된 광 수집계를 동시에 나타내는 사시도, 평단면도, 정단면도이다.3A to 3C are a perspective view, a plan sectional view, and a front sectional view simultaneously showing a cassette and a light collection system provided in the cassette according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 카세트(800)는 카세트 하우징(810), 윈도우(820), 및 제 1 플랜지(830)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 3, a cassette 800 according to the present invention includes a cassette housing 810, a window 820, and a first flange 830.

카세트 하우징(810)은 전체적으로 내부가 중공이고 양측이 개방되며, 길이방향으로 긴 형상의 관이다. Cassette housing 810 is a hollow tube, open on both sides, and a long tube in the longitudinal direction.

본 발명에서는 도면에도 도시된 바와 같이, 카세트 하우징(810)의 일측부분의 관 직경(크기)이 카세트 하우징(810)의 타측부분의 관 직경보다 작게 설계하는 것이 바람직하다. 이는 카세트 하우징의 내부에 위치한 다수개(예: 5개)의 광 수집계가 구비되고, 각각의 광 수집계에는 수많은 광 파이버가 연결된다. 이러한 광 파이버들이 후단의 광 검출기(카세트의 외부에 위치함)로 안내되어지기 위해서는 카세트의 후측 부분의 직경이 큰 것이 바람직하다.In the present invention, as shown in the figure, it is preferable that the tube diameter (size) of one side of the cassette housing 810 is designed to be smaller than the diameter of the tube of the other side of the cassette housing 810. It is provided with a plurality of (eg five) light collection systems located inside the cassette housing, each of which is connected with a number of optical fibers. In order for these optical fibers to be guided to the rear end photodetector (located outside of the cassette), the diameter of the rear portion of the cassette is preferably large.

앞에서도 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 카세트의 일측과 타측이 핵융합장치와 체결(결합)하기 위한 구조로 이루어진다. 특히 본 발명에서는 카세트(800)의 타측에 핵융합장치(보다 정확하게는 핵융합장치의 진공용기 외벽을 가리킴)와 체결하기 위한 체결부(850)가 구비된다. As described above, in the present invention, one side and the other side of the cassette have a structure for fastening (coupling) with the fusion device. In particular, in the present invention, the other side of the cassette 800 is provided with a fastening portion 850 for fastening with the fusion device (more precisely pointing to the outer wall of the vacuum vessel of the fusion device).

본 발명에서는 카세트(800)의 내부(내측)에 윈도우(820), 제 1 플랜지, 및 광 수집계(200)가 위치하며, 이에 대한 보다 상세한 설명은 도 4 설명 부분에서 이루어진다. In the present invention, the window 820, the first flange, and the light collection system 200 are located inside (inside) of the cassette 800, and a detailed description thereof will be made in the description of FIG.

도면부호 840은 카세트의 일측을 커버링(Covering)하는 카세트 덮개로, 가운데 부분이 비어 있는 형태를 가진다.Reference numeral 840 is a cassette cover for covering one side of the cassette (Cover), the center portion is empty form.

도 4a는 카세트 내부에 위치하는 윈도우의 구조를 나타내고, 도 4b는 도 4a의 윈도우에 조리개가 결합된 상태의 도면이다. 또한, 도 5는 도 4b의 윈도우에 광 수집계가 결합된 상태의 도면이다.4A shows the structure of a window located inside the cassette, and FIG. 4B is a view in which an aperture is coupled to the window of FIG. 4A. 5 is a view of a state in which the light collection system is coupled to the window of FIG. 4B.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 윈도우(820)는 다면체 형상, 바람직하게는 사각뿔을 그 밑면에 평행하는 평면으로 잘라 꼭짓점이 있는 부분을 없애고 남은 부분으로 이루어지는 입체인 사각뿔대(네모뿔대) 형상이다. Referring to the drawings, the window 820 according to the present invention has a polyhedron shape, preferably a three-dimensional quadrangular pyramid (square pyramid) consisting of the remaining portions by cutting the quadrangular pyramid into a plane parallel to the bottom thereof, eliminating the portions having vertices. .

윈도우(820)의 재질은 석영 유리와 같은 투명체로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 플라즈마에서 방출되는 광은 투명체인 윈도우를 통과한 후, 광 수집계로 입사되게 된다.The material of the window 820 is preferably made of a transparent body such as quartz glass. As a result, the light emitted from the plasma passes through the transparent window, and then enters the light collection system.

본 발명에서는 사각뿔대 형상인 윈도우(820)의 측면 및 상면에 광 수집계(200)가 1개씩 각각 구비되는 것이 바람직하다. 이로써 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 광 수집계(200)를 통해 효율적인 광 수집이 가능해진다. 특히 본 발명에서는 사각뿔대 형태인 윈도우 측면의 기울임 정도를 적절히 조정함에 따라 보다 효율적인 광 수집이 가능해진다.In the present invention, it is preferable that each of the light collection system 200 is provided on each side and the upper surface of the square pyramid-shaped window 820. This enables efficient light collection through the light collection system 200 with light coming from various angles at various points of the high temperature plasma. Particularly, in the present invention, more efficient light collection is possible by appropriately adjusting the degree of inclination of the side of the window in the shape of a square pyramid.

상기에서 윈도우는 사각뿔대 형상이므로, 윈도우의 상면 및 하면은 평행을 이루고, 또한 카세트(길이방향으로 긴 관 형상임)의 길이방향에 대하여 45도 정도 비스듬하게 설치된다. 즉, 본 발명에서는 카세트 내부에 윈도우를 설치할 때, 사각뿔대 형상인 윈도우의 하면 및 상면이 카세트의 길이방향에 대하여 45도 정도 비스듬하게 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 플라즈마에서 발생되는 광은 사각뿔대 형상인 윈도우의 하면(광 수집계가 설치되지 않음)을 거쳐 윈도우의 상면 및 측면에 있는 광 수집계로 들어가게 된다.Since the window is in the shape of a square pyramid, the upper and lower surfaces of the window are parallel and are installed at an angle of about 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the cassette (long tubular shape in the longitudinal direction). That is, in the present invention, when installing the window inside the cassette, it is preferable that the lower and upper surfaces of the rectangular pyramid-shaped window are installed at an angle of about 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the cassette. Accordingly, the light generated in the plasma enters the light collection system on the upper and side surfaces of the window through the lower surface of the square pyramid shaped window (no light collection system is installed).

제 1 플랜지(830)는 윈도우(820)의 각 면에 설치되는 것으로, 하기 설명될 제 2 플랜지(윈도우 플랜지)와 결합하기 위한 것이다. 물론 제 1 플랜지와 제 2플랜지간의 결합은 결합수단(예: 볼트 결합 등)에 의해 이루어진다.The first flange 830 is installed on each side of the window 820, and is for coupling with a second flange (window flange) to be described below. Of course, the coupling between the first flange and the second flange is made by coupling means (eg bolt coupling, etc.).

제 2 플랜지(윈도우 플랜지)는 광 수집계의 일측에 형성되는데, 이러한 제 2 플랜지(윈도우 플랜지)에 대한 보다 상세한 설명은 하기 설명될 광 수집계 설명부분을 참조하기로 한다.A second flange (window flange) is formed on one side of the light collection system. For a more detailed description of this second flange (window flange), refer to the light collection system description described below.

도면부호 80은 광수집계로 들어오는 광량을 조절하는 셔터 및 상기 셔터를 구동시키는 엑츄에이터이다.Reference numeral 80 denotes a shutter for adjusting the amount of light entering the light collection system and an actuator for driving the shutter.

상기 광 수집계에 대해 설명하기 이전에, 플라즈마 상태 모니터링 시스템에 대해 살펴보기로 한다.Before describing the light collecting system, a plasma state monitoring system will be described.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 상태 모니터링 시스템을 나타내는 간략도이다.6 is a simplified diagram showing a plasma state monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 상태 모니터링(진단) 시스템은 광 수집계(200), 광 파이버(300), 집광렌즈(400), PMT(Photo Multiplier Tubes; 전자 증배관) 검출기(600), 및 컴퓨터(700)를 포함하여 이루어진다.Referring to the drawings, a plasma state monitoring (diagnosis) system according to the present invention includes a light collecting system 200, an optical fiber 300, a condenser lens 400, a PMT (Photo Multiplier Tubes) detector 600 , And computer 700.

광 수집계(200)는 고온의 플라즈마(100)의 다양한 지점에서 다양한 각도로 들어오는 광을 수집하여 여러 개(다채널)의 광 파이버(300)로 입사시키도록 하는 하나의 공초점 렌즈를 포함하는 장치이다. 즉, 본 발명에서는 광 수집계(200)의 후단에 다수(다채널)의 광 파이버(300)가 위치한다. 이러한 광 수집계(200)의 구조 등에 대한 상세한 설명은 하기에서 이루어진다. The light collection system 200 includes one confocal lens that collects light coming from various points of the high temperature plasma 100 at various angles and enters the light fibers 300. Device. That is, in the present invention, a plurality of (multi-channel) optical fibers 300 are located at the rear end of the light collection system 200. Detailed description of the structure and the like of the light collection system 200 will be made below.

본 발명에 따른 광 수집계(200)는 플라즈마(중성입자와 이온화된 입자가 동시에 존재) 중에서도 중성입자에서 나오는 광만을 수집하도록 하는 것이 바람직하다. 이는 하기 설명될 간섭필터를 사용함으로써 가능하다.The light collection system 200 according to the present invention preferably collects only light emitted from the neutral particles in the plasma (neutral particles and ionized particles are present at the same time). This is possible by using an interference filter to be described below.

광 파이버(300)는 광 수집계(200)의 후단에 위치하고, 다 수개 구비되어 광 수집계(200)의 공초점 렌즈를 통과한 각각의 광을 입사하게 된다. The optical fiber 300 is located at the rear end of the light collection system 200, and a plurality of optical fibers 300 are incident to each light passing through the confocal lens of the light collection system 200.

집광렌즈(400)는 각각의 광 파이버(300)를 통과한 광을 광 검출기로 집광시키는 장치로, 광 파이버(300)와 PMT 검출기(600) 사이에 위치한다.The condenser lens 400 is a device for condensing the light passing through each optical fiber 300 with the optical detector, and is located between the optical fiber 300 and the PMT detector 600.

PMT 검출기(600)는 집광렌즈(400)를 통과한 광을 전기신호로 변환시키는 장치를 말한다.The PMT detector 600 refers to a device that converts light passing through the condenser lens 400 into an electrical signal.

컴퓨터(700)는 PMT 검출기(600)의 출력신호를 입력받아 모니터링하는 장치이다.The computer 700 is an apparatus for receiving and monitoring the output signal of the PMT detector 600.

본 발명에서는 집광렌즈(400)의 후단에 위치하여, 모니터링하고자 하는 광(중성입자로부터 나오는 광)만 선택적으로 통과시키는 간섭필터(500)를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include an interference filter 500 positioned at a rear end of the condenser lens 400 and selectively passing only light (light emitted from neutral particles) to be monitored.

또한, 본 발명에서는 다수의 광파이버의 위치를 한꺼번에 고정시키는 수단을 더 포함할 수 있다. 이 수단은 하나의 하우징(하기의 '광 파이버 홀더'를 지칭함)을 이용하여 다수의 광파이버의 위치를 고정시킬 수 있다.In addition, the present invention may further include means for fixing the positions of the plurality of optical fibers at once. This means can use one housing (hereinafter referred to as 'optical fiber holder') to fix the position of multiple optical fibers.

상기와 같은 본 발명에 따른 중성입자 플라즈마 상태 모니터링 시스템은 플라즈마와 떨어진 외부에서 측정하여, 플라즈마에 직접적인 영향을 주지 않는 장점을 가지고 있으며, 주로 플라즈마 내에 존재하는 불순물의 종류와 양, 그리고 플라즈마 에지(edge) 부근에서 진공용기의 벽으로부터 유입되는 불순물의 양을 측정하는 데 사용된다.Neutral particle plasma state monitoring system according to the present invention as described above has the advantage that it does not directly affect the plasma, measured from the outside away from the plasma, mainly the type and amount of impurities present in the plasma, and the plasma edge It is used to measure the amount of impurities coming from the wall of the vacuum vessel in the vicinity of.

다음으로, 본 발명에 따른 플라즈마 상태 모니터링 시스템에 대한 동작설명을 하기로 한다.  Next, the operation of the plasma state monitoring system according to the present invention will be described.

즉, 플라즈마(100)의 다양한 지점(a~e)에서 다양한 각도로 나오는 광은 광수집계(200)의 공초점렌즈로 입사, 투과되어 다수개의 광파이버(300)로 입사된다. 공초점렌즈에 의해 각각의 광파이버로 입사된 광은 집광렌즈(400)에 의해 집광되고, 이 집광렌즈에 의해 모아진 광 중 일부 광(모니터링하고자 하는 광; 중성입자로부터 나오는 광)만 간섭필터(500)에 의해 선택적으로 투과되어 PMT 검출기(600)를 거치게 된다. 이 PMT 검출기(600)에서는 수신된 광을 전기신호로 변환시키고, 이 전기신호는 최종적으로 컴퓨터(700)로 입력되어 플라즈마(100)에서 방출되는 플라즈 마 특성(중성입자 분포의 균일성 등)이 모니터링되게 된다. 여기서, '중성입자 분포의 균일성'이라 함은, 플라즈마(100)의 다양한 지점(a~e)으로부터 나오는 중성입자 플라즈마의 균일함을 나타낸다.That is, light emitted at various angles from various points a to e of the plasma 100 is incident and transmitted through the confocal lens of the light collecting system 200 and is incident to the plurality of optical fibers 300. Light incident on each optical fiber by the confocal lens is collected by the condenser lens 400, and only some of the light collected by the condenser lens (light to be monitored; light emitted from the neutral particles) is interfering with the interference filter 500. It is selectively transmitted through) to pass through the PMT detector 600. The PMT detector 600 converts the received light into an electrical signal, and the electrical signal is finally input to the computer 700 and the plasma characteristics (uniformity of neutral particle distribution, etc.) emitted from the plasma 100 are Will be monitored. Here, "uniformity of neutral particle distribution" refers to the uniformity of the neutral particle plasma coming from various points a to e of the plasma 100.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 진단용 다채널 광 수집계를 나타내는 사시도, 평면도, 정면도 및 측면도이고, 도 8은 도 7a에서, 광파이버 홀더용 하부 플레이트의 홈에 광 파이버를 장착한 후, 광파이버 홀더용 상부 플레이트를 설치한 상태의 사시도이다.7A to 7D are a perspective view, a plan view, a front view, and a side view showing a multi-channel optical collection system for plasma diagnosis according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an optical fiber in a groove of a lower plate for an optical fiber holder in FIG. 7A. After attaching, the perspective view of the state which installed the top plate for optical fiber holders.

먼저, 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광 수집계(200)는 베이스 프레임(210), 렌즈 하우징(220)(220'), 포커싱 수단(230), 및 광 파이버 홀더(240)를 포함하여 이루어진다.First, referring to the drawing, the light collecting system 200 according to the present invention includes a base frame 210, lens housings 220 and 220 ′, focusing means 230, and an optical fiber holder 240. Is done.

베이스 프레임(210)은 본 발명 장치의 구성요소들을 하부에서 지지하는 프레임이다.Base frame 210 is a frame for supporting the components of the device of the present invention from the bottom.

렌즈 하우징(220)(220')은 베이스 프레임(210)의 상부 일측에 위치하고, 그 내측에는 공초점 렌즈가 구비된다.The lens housings 220 and 220 ′ are positioned on an upper side of the base frame 210, and a confocal lens is provided inside the lens housing 220 and 220 ′.

본 발명에서는 광 수집계에 들어가는 공초점 렌즈의 초점곡면을 따라 광파이버를 배열하도록 하는 것이 바람직하다. 이로써 동일한 위치의 광원에 대하여는 각 광 파이버가 동일한 광량을 받아들이도록 하였고, 이렇게 함으로써 플라즈마의 여러 지점에서 나오는 광의 세기 분포를 서로 상대적으로 비교가 가능하도록 한 것이다.In the present invention, it is preferable to arrange the optical fibers along the focal curve of the confocal lens entering the light collection system. This allows each optical fiber to receive the same amount of light with respect to the light source at the same position, thereby enabling comparison of the intensity distributions of the light emitted from various points of the plasma with each other.

공초점 렌즈는 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 들어오는 광을 수집하여 여러 개의 광 파이버(300)로 입사시키도록 하는 것으로, 일례로서, 세 개의 렌즈를 일렬로 배열 구성시킴으로써 정확한 공초점이 이루어지도록 할 수 있다. 물론 본 발명에서는 하나의 렌즈를 이용하여 공초점이 이루어지도록 할 수도 있지만, 상기의 일례처럼 세 개의 렌즈를 사용함으로써 보다 정확한 공초점이 이루어지도록 할 수 있다.The confocal lens collects light coming from various points of a high temperature plasma at various angles and injects them into several optical fibers 300. For example, three lenses are arranged in a row so that accurate confocals are achieved. Can be lost. Of course, in the present invention, it is possible to achieve confocal using one lens, but by using three lenses as in the above example, more accurate confocal can be achieved.

공초점 렌즈를 구성하는 세 개의 렌즈는 입사된 광에 대해 순서대로 반 볼록렌즈(221a), 오목렌즈(221b), 볼록렌즈(221c)이다. 여기서, 반 볼록렌즈(221a)는 입사부분이 볼록 형태로 이루어지고, 출력부분이 평면인 렌즈를 가리킨다. 또한, 오목렌즈는 양측이 들어간 형태를 가진 렌즈를 말하고, 볼록렌즈는 양측이 볼록한 형태를 가진 렌즈를 말한다.(하기 도 10a 내지 도 10f 설명부분 참조)The three lenses constituting the confocal lens are the semi-convex lens 221a, the concave lens 221b, and the convex lens 221c in order to incident light. Here, the semi-convex lens 221a refers to a lens in which the incident portion is convex and the output portion is flat. In addition, a concave lens refers to a lens having a form in which both sides are inserted, and a convex lens refers to a lens in which both sides are convex (see description of FIGS. 10A to 10F below).

포커싱 수단(230)은 공초점 렌즈를 통과한 광이 각각의 광 파이버에 입사되도록 초점을 맞추는 장치로, 상기 렌즈 하우징(220)을 x,y 방향으로 이동시키는 수단(231)(232)과, 렌즈 하우징(220)을 광 파이버 홀더 방향(z 방향)으로 이동시키는 수단(미도시됨)과, 렌즈 하우징(220)의 기울기(tilt)를 맞추는 수단(233a)(233b)과, 및 렌즈 하우징(220)을 회전시키는 수단(234)을 포함하여 이루어진다.Focusing means 230 is a device for focusing the light passing through the confocal lens to each optical fiber, the means for moving the lens housing 220 in the x, y direction (231, 232), Means (not shown) for moving the lens housing 220 in the optical fiber holder direction (z direction), means 233a and 233b for adjusting the tilt of the lens housing 220, and the lens housing ( And means 234 for rotating 220.

광 파이버 홀더(240)는 베이스 프레임(210)의 상부 타측에 위치하고, 렌즈 하우징의 후단에 위치하는 광 파이버의 위치를 고정시킨다.The optical fiber holder 240 is positioned at the other upper side of the base frame 210 and fixes the position of the optical fiber positioned at the rear end of the lens housing.

광 파이버 홀더(240)는 상부에 광파이버(300)를 안착(위치)시키기 위한 홈(241a)이 구비된 광파이버 홀더용 하부 플레이트(241), 광파이버 홀더용 하부 플 레이트의 홈(241a)에 광파이버(300)를 안착(위치)시켰을 때, 상측에서 광파이버 홀더용 하부 플레이트(241a) 및 광파이버(300)를 커버링하는 광파이버 홀더용 상부 플레이트(242), 및 광파이버 홀더용 하부 플레이트(241)와 광파이버 홀더용 상부 플레이트(242)를 결합시켜주는 수단을 포함하여 이루어진다.(도 7 및 도 8 참조)The optical fiber holder 240 includes an optical fiber holder in a lower plate 241 for an optical fiber holder and a groove 241a of a lower plate for an optical fiber holder having a groove 241a for seating (positioning) the optical fiber 300 thereon. When the 300 is seated (positioned), the lower plate 241a for the optical fiber holder and the upper plate 242 for the optical fiber holder covering the optical fiber 300 from the upper side, and the lower plate 241 for the optical fiber holder and the optical fiber holder Means for engaging the top plate 242 (see FIGS. 7 and 8).

광파이버 홀더용 하부 플레이트(241)와 광파이버 홀더용 상부 플레이트(242)를 결합시키는 수단은 다양하며, 그 일례로서 다음과 같다. 즉, 본 발명에서는 광파이버 홀더용 하부 플레이트(241)의 상부에 내주면이 나사산 형태로 이루어진 홈(도 7c의 도면부호 241'에 해당함)을 구비하고, 상기 홈과 연통되도록 광파이버 홀더용 상부 플레이트(242)에 나사산홀(도 7c의 도면부호 242'에 해당함)을 구비하며, 무두부 볼트(242a)를 이용하여 나사산홀(242')을 지나 홈(241')에 끼워 결합되도록 할 수 있다.Means for coupling the lower plate 241 for the optical fiber holder and the upper plate 242 for the optical fiber holder are various, as an example thereof. That is, in the present invention, the upper surface of the lower plate 241 for the optical fiber holder is provided with a groove (corresponding to reference numeral 241 'of FIG. 7C) in the form of a screw thread, and the upper plate 242 for the optical fiber holder to communicate with the groove. 7) is provided with a threaded hole (corresponding to reference numeral 242 'of FIG. 7C), and may be inserted into the groove 241' through the threaded hole 242 'using the headless bolt 242a.

본 발명에서는 베이스 프레임(210)의 상측에 위치하는 광 파이버 홀더(240) 및 렌즈 하우징(220)(220')뿐만 아니라 포커싱 수단(230)을 회전시키는 수단을 더 포함할 수 있다. 이 또한 앞에서 언급한 포커싱 수단과 유사한 기능(공초점렌즈를 통과한 광이 각각의 광 파이버에 입사되도록 함)을 한다.The present invention may further include means for rotating the focusing means 230 as well as the optical fiber holder 240 and the lens housings 220 and 220 'positioned on the upper side of the base frame 210. This also serves a function similar to the focusing means mentioned above, such that light passing through the confocal lens is incident on each optical fiber.

또한, 본 발명에서는 플라즈마 진단용 다채널 광 수집계를 다른 장치에 부착하기 위한 플랜지(250)를 더 구비할 수 있다. 이 플랜지(250)는 도면상에서 베이스 프레임의 일측에 위치하면서 베이스 프레임과 연결되어 있다.In addition, the present invention may further include a flange 250 for attaching the multi-channel light collection system for plasma diagnosis to another device. The flange 250 is located on one side of the base frame in the drawing and is connected to the base frame.

도 9는 광이 렌즈에 의해 집광된 후, 각각의 광 파이버로 입사된 모습을 보 여준 광수집계의 평면도이고, 도 10은 도 9의 공초점 렌즈부를 보다 상세히 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a plan view of a light collecting system showing a state in which light is incident on each optical fiber after light is collected by a lens, and FIG. 10 is a view illustrating the confocal lens unit of FIG. 9 in more detail.

도면을 참조하면, 본 발명에서는 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광은 광 수집계의 공초점 렌즈를 거쳐 여러 개(다채널)의 광 파이버로 입사된다.Referring to the drawings, in the present invention, light emitted at various angles at various points of a high temperature plasma is incident on a plurality of (multi-channel) optical fibers through a confocal lens of a light collection system.

공초점 렌즈는 앞에서도 설명한 바와 같이, 그 일례로서, 세 개의 렌즈를 일렬로 배열시킴으로 구현할 수 있는데, 그 세 개의 렌즈는 입사된 광에 대해 순서대로 반 볼록렌즈(221a), 오목렌즈(221b), 볼록렌즈(221c)이다. 여기서, 반 볼록렌즈(221a)는 입사부분이 볼록 형태로 이루어지고, 출력부분이 평면인 렌즈를 말한다.As described above, the confocal lens may be implemented by arranging three lenses in a row, and the three lenses are semi-convex lens 221a and concave lens 221b in order with respect to the incident light. And the convex lens 221c. Here, the semi-convex lens 221a refers to a lens in which the incident portion is formed in a convex shape and the output portion is flat.

플라즈마로터 방출된 광은 반 볼록렌즈(221a), 오목렌즈(221b),및 볼록렌즈(221c)를 순서대로 거치면서 집광되어 공초점 렌즈의 후단에 위치한 광 파이버에 들어가게 된다. 즉, 플라즈마(100)에서 방출되는 광이 공초점 렌즈(221)를 향해 아래에서 윗 방향(↗)으로 들어오는 광은 공초점 렌즈(221)를 거치면서 윗 부분에 있는 광 파이버(301)(302)에 들어가게 된다.(도 10b, 도 10c 참조) 또한, 플라즈마(100)에서 방출되는 광이 공초점 렌즈(221)를 향해 위에서 아래 방향(↘)으로 들어오는 광은 공초점 렌즈(221)를 거치면서 아래 부분에 있는 광 파이버(304)(305)에 들어가게 된다.(도 10e, 도 10f 참조) 또한, 플라즈마(100)에서 방출되는 광이 공초점 렌즈(221)를 향해 일직선(→)으로 들어오는 광은 공초점 렌즈(221)를 거치면서 중앙 부분에 있는 광 파이버(303)에 들어가게 된다.(도 10d 참조) The light emitted from the plasma is collected while passing through the convex lens 221a, the concave lens 221b, and the convex lens 221c in order to enter the optical fiber located at the rear end of the confocal lens. That is, the light emitted from the plasma 100 enters the confocal lens 221 from the bottom to the upper direction ↗ and passes through the confocal lens 221 and the optical fibers 301 and 302 in the upper portion. (See FIGS. 10B and 10C) Also, the light emitted from the plasma 100 enters the confocal lens 221 from the top to the bottom through the confocal lens 221. And the optical fibers 304 and 305 at the lower portion thereof (see FIGS. 10E and 10F). Also, light emitted from the plasma 100 enters a straight line (→) toward the confocal lens 221. The light enters the optical fiber 303 in the center portion through the confocal lens 221 (see FIG. 10D).

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.

도 1a 및 도 1b는 토카막 장치의 각 구조물을 나타내는 구성 상태도이다.1A and 1B are structural state diagrams showing respective structures of the tokamak device.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 카세트가 핵융합장치에이 결합된 상태를 보여주는 평단면도 및 정단면도이고, 도 2c는 카세트가 핵융합장치에 결합되고 있는 상태를 보여주는 도면이다. 2A and 2B are a plan sectional view and a front sectional view showing a state in which a cassette of the present invention is coupled to a fusion device, and FIG. 2C is a view showing a state in which a cassette is coupled to a fusion device.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 카세트와 그 카세트 내에 구비된 광 수집계를 나타내는 사시도, 평단면도, 정단면도이다.3A to 3C are a perspective view, a plan sectional view, and a front sectional view showing a cassette and a light collection system provided in the cassette according to an embodiment of the present invention.

도 4a는 카세트 내부에 위치하는 윈도우의 구조를 나타내고, 도 4b는 도 4a의 윈도우에 조리개가 결합된 상태의 도면이다.4A shows the structure of a window located inside the cassette, and FIG. 4B is a view in which an aperture is coupled to the window of FIG. 4A.

도 5는 도 4b의 윈도우에 광 수집계가 결합된 상태의 도면이다.FIG. 5 is a view illustrating a state in which a light collection system is coupled to the window of FIG. 4B.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 상태 모니터링 시스템을 나타내는 간략도이다.6 is a simplified diagram showing a plasma state monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 광 수집계에 대한 도면으로,7 to 10 is a view of a light collection system according to an embodiment of the present invention,

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 진단용 다채널 광 수집계를 나타내는 사시도, 평면도, 정면도 및 측면도이고,7A to 7D are a perspective view, a plan view, a front view, and a side view showing a multi-channel light collection system for plasma diagnosis according to an embodiment of the present invention;

도 8은 도 7a에서, 광파이버 홀더용 하부 플레이트의 홈에 광 파이버를 장착한 후, 광파이버 홀더용 상부 플레이트를 설치한 상태의 사시도이며,FIG. 8 is a perspective view of a state in which the optical fiber holder upper plate is installed after the optical fiber is mounted in the groove of the lower plate for the optical fiber holder in FIG. 7A;

도 9는 광이 렌즈에 의해 집광된 후, 각각의 광 파이버로 입사된 모습을 보여준 광수집계의 평면도이고,9 is a plan view of a light collecting system showing a state in which light is incident on each optical fiber after light is collected by a lens;

도 10은 도 9의 공초점 렌즈부를 보다 상세히 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating the confocal lens unit of FIG. 9 in more detail.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: TF코일 또는 PF 코일 20: 진공용기(외벽)10: TF coil or PF coil 20: Vacuum vessel (outer wall)

30: 지지구조물 100: 플라즈마30: support structure 100: plasma

200: 광 수집계 300: 광 파이버200: light collection system 300: optical fiber

400: 집광렌즈 500: 간섭필터400: condenser lens 500: interference filter

600: PMT 검출기 700: 컴퓨터600: PMT detector 700: computer

901: 핵융합장치 800: 카세트901 fusion device 800 cassette

810: 카세트 하우징 820: 윈도우810: cassette housing 820: window

830: 제 1 플랜지 840: 카세트 덮개830: first flange 840: cassette cover

850: 진공용기와의 결합부850: coupling portion with the vacuum container

Claims (11)

핵융합장치에 결합되어 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 수집하여 여러 개(다채널)의 광 파이버로 입사시키도록 하는 광 수집계를 그 내부에 구비시키는 카세트에 관한 것으로,The present invention relates to a cassette having a light collection system coupled to a fusion device and configured to collect light coming from various points of a high temperature plasma at various angles to be incident on a plurality of (multi-channel) optical fibers. 상기 카세트는,The cassette, 전체적으로 내부가 중공이고 양측이 개방된 관 형상으로, 일측 및 타측에 핵융합장치와 체결(결합)하기 위한 체결(결합)수단이 구비되는 카세트 하우징;A cassette housing having a hollow inside and an open side at both sides thereof, the cassette housing having fastening (coupling) means for fastening (coupling) with the fusion device at one side and the other side; 상기 카세트 하우징의 내측에 위치하고, 다면체 형상인 윈도우; 및A window located inside the cassette housing and shaped into a polyhedron; And 상기 윈도우의 각 면에 설치되는 제 1 플랜지를 포함하여 이루어지고,It comprises a first flange installed on each side of the window, 상기 광 수집계의 일측에는 제 2 플랜지가 형성되어 상기 제 1 플랜지와 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 수집계가 내장된 카세트.One side of the light collection system is a cassette having a light collection system, characterized in that the second flange is formed is coupled to the first flange. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 윈도우는 사각뿔대 형상이고, 상기 사각뿔대인 윈도우의 측면 및 상면에는 광 수집계가 1개씩 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 광 수집계가 내장된 카세트.The window has a rectangular pyramid shape, a cassette having a light collection system, characterized in that the light collection system is provided on each side and the upper surface of the square pyramid, respectively. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 카세트 내부에 윈도우를 설치할 때, 사각뿔대 형상인 윈도우의 하면 및 상면이 카세트의 길이방향에 대하여 45도 정도 비스듬하게 설치하는 것을 특징으로 하는 광 수집계가 내장된 카세트.When installing the window inside the cassette, the cassette having a light collection system, characterized in that the lower and upper surfaces of the rectangular pyramid-shaped window is installed at an angle of about 45 degrees to the longitudinal direction of the cassette. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 카세트의 타측에 구비되는 것으로, 카세트가 핵융합장치의 내측으로 안내되었을 때, 상기 카세트를 핵융합장치의 외측에 위치하는 진공용기에 결합하기 위한 결합수단(체결부)을 더 포함함을 특징으로 하는 광 수집계가 내장된 카세트.It is provided on the other side of the cassette, characterized in that it further comprises a coupling means (fastening portion) for coupling the cassette to the vacuum container located outside of the fusion device, when the cassette is guided inside the fusion device Cassette with built-in light collector. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 윈도우의 재질을 석영 유리와 같은 투명체로 하여, 플라즈마에서 방출되는 광이 투명체인 윈도우를 투과한 후, 광 수집계로 입사되도록 함을 특징으로 하는 광 수집계가 내장된 카세트.The material of the window is made of a transparent material such as quartz glass, the light emitted from the plasma is transmitted through the window, which is a transparent body, and then the light collection system has a built-in cassette, characterized in that the incident. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광 수집계는, The light collection system, 베이스 프레임;Base frame; 상기 베이스 프레임의 상부 일측에 위치하고, 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 수집하여 여러 개의 광 파이버로 입사시키도록 하는 공초점 렌즈를 포함하는 렌즈 하우징;A lens housing positioned on an upper side of the base frame, the lens housing including a confocal lens configured to collect light exiting at various angles from various points of the high temperature plasma and incident light into a plurality of optical fibers; 상기 공초점 렌즈를 통과한 광이 각각의 광 파이버에 입사되도록 초점을 맞 추는 포커싱 수단; Focusing means for focusing the light passing through the confocal lens to be incident on each optical fiber; 상기 베이스 프레임의 상부 타측에 위치하고, 상기 광 파이버의 위치를 고정시키는 광 파이버 홀더; 및An optical fiber holder positioned on the other side of the base frame and fixing the position of the optical fiber; And 상기 베이스 프레임의 일측에 형성되어 윈도우의 제 1 플랜지와 결합되는 제 2 플랜지;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 수집계가 내장된 카세트.And a second flange formed on one side of the base frame and coupled to the first flange of the window. 제 6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 광 수집계에 들어가는 공초점 렌즈의 초점 곡면을 따라 광파이버를 배열하도록 하여, 동일한 위치의 광원에 대하여는 각각의 광 파이버가 동일한 광량을 받아들이도록 하고, 이렇게 함으로써 플라즈마의 여러 지점에서 나오는 광의 세기 분포를 서로 상대적으로 비교가 가능하도록 함을 특징으로 하는 광 수집계가 내장된 카세트.The optical fibers are arranged along the focal curve of the confocal lens entering the light collection system, so that each optical fiber receives the same amount of light for the light source at the same position, thereby intensifying the intensity distribution of the light emitted from various points of the plasma. A cassette having a built-in light collection system, characterized in that the comparison is possible relative to each other. 핵융합장치에 결합되어 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 수집하여 여러 개(다채널)의 광 파이버로 입사시키도록 하는 광 수집계를 그 내부에 구비시키는 카세트에 관한 것으로,The present invention relates to a cassette having a light collection system coupled to a fusion device and configured to collect light coming from various points of a high temperature plasma at various angles to be incident on a plurality of (multi-channel) optical fibers. 상기 카세트는,The cassette, 전체적으로 내부가 중공이고 양측이 개방된 관 형상으로, 일측 및 타측에 핵융합장치와 체결(결합)하기 위한 체결(결합)수단이 구비되는 카세트 하우징;A cassette housing having a hollow inside and an open side at both sides thereof, the cassette housing having fastening (coupling) means for fastening (coupling) with the fusion device at one side and the other side; 상기 카세트 하우징의 내측에 위치하고, 다면체 형상인 윈도우; 및A window located inside the cassette housing and shaped into a polyhedron; And 상기 윈도우의 각 면에 설치되는 제 1 플랜지를 포함하여 이루어지고,It comprises a first flange installed on each side of the window, 상기 광 수집계의 일측에는 제 2 플랜지가 형성되어 상기 제 1 플랜지와 결합이 이루어지며,One side of the light collection system is formed with a second flange is coupled to the first flange, 상기 윈도우는 사각뿔대 형상이고, 상기 사각뿔대인 윈도우의 측면 및 상면에는 광 수집계가 1개씩 각각 구비되고,The window is in the shape of a square pyramid, each side of the square pyramid and the upper surface is provided with one light collection system, 상기 카세트의 타측에 구비되는 것으로, 카세트가 핵융합장치의 내측으로 안내되었을 때, 상기 카세트를 핵융합장치의 외측에 위치하는 진공용기에 결합하기 위한 결합수단(체결부)을 더 포함함을 특징으로 하는 광 수집계가 내장된 카세트.It is provided on the other side of the cassette, characterized in that it further comprises a coupling means (fastening portion) for coupling the cassette to the vacuum container located outside of the fusion device, when the cassette is guided inside the fusion device Cassette with built-in light collector. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 광 수집계는, The light collection system, 베이스 프레임;Base frame; 상기 베이스 프레임의 상부 일측에 위치하고, 고온의 플라즈마의 다양한 지점에서 다양한 각도로 나오는 광을 수집하여 여러 개의 광 파이버로 입사시키도록 하는 공초점 렌즈를 포함하는 렌즈 하우징;A lens housing positioned on an upper side of the base frame, the lens housing including a confocal lens configured to collect light exiting at various angles from various points of the high temperature plasma and incident light into a plurality of optical fibers; 상기 공초점 렌즈를 통과한 광이 각각의 광 파이버에 입사되도록 초점을 맞추는 포커싱 수단; Focusing means for focusing the light passing through the confocal lens to be incident on each optical fiber; 상기 베이스 프레임의 상부 타측에 위치하고, 상기 광 파이버의 위치를 고정시키는 광 파이버 홀더; 및An optical fiber holder positioned on the other side of the base frame and fixing the position of the optical fiber; And 상기 베이스 프레임의 일측에 형성되어 윈도우의 제 1 플랜지와 결합되는 제 2 플랜지;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 수집계가 내장된 카세트.And a second flange formed on one side of the base frame and coupled to the first flange of the window. 제 9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 광 수집계에 들어가는 공초점 렌즈의 초점 곡면을 따라 광파이버를 배열하도록 하여, 동일한 위치의 광원에 대하여는 각각의 광 파이버가 동일한 광량을 받아들이도록 하고, 이렇게 함으로써 플라즈마의 여러 지점에서 나오는 광의 세기 분포를 서로 상대적으로 비교가 가능하도록 함을 특징으로 하는 광 수집계가 내장된 카세트.The optical fibers are arranged along the focal curve of the confocal lens entering the light collection system, so that each optical fiber receives the same amount of light for the light source at the same position, thereby intensifying the intensity distribution of the light emitted from various points of the plasma. 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