KR101249240B1 - Spectrometer used for diagnosing plasma of kstar apparatus - Google Patents

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Abstract

KSTAR 장치의 플라즈마 진단에 이용되는 스펙트로미터가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 스펙트로미터는 KSTAR 장치 내부의 플라즈마로부터 방출되는 전자기파가 입사되는 슬릿, 슬릿을 통해 입사된 전자기파를 반사시켜 평행광으로 변화시키는 제1 미러, 제1 미러에 의해 반사된 평행광을 파장별로 분산시키는 회절부, 회절부에 의해 파장별로 분산된 평행광을 반사시키는 제2 미러, 2차원 포토 다이오드 어레이를 포함하고, 2차원 포토 다이오드 어레이에 제2 미러에 의해 반사된 평행광이 수신된 경우, 수신된 평행광에 대응하는 검출 신호를 생성하는 검출부 및 검출 신호를 이용하여 플라즈마의 상태를 분석 및 진단하는 신호 처리 장치를 포함한다. Disclosed are a spectrometer used for plasma diagnosis of a KSTAR device. The spectrometer according to an embodiment of the present invention is a slit into which electromagnetic waves emitted from a plasma inside a KSTAR apparatus are incident, a first mirror reflecting electromagnetic waves incident through the slit, and converted into parallel light, parallel reflected by the first mirror A diffraction section for dispersing light for each wavelength, a second mirror for reflecting parallel light scattered for each wavelength by the diffraction section, and a two-dimensional photodiode array, wherein the parallel light reflected by the second mirror on the two-dimensional photodiode array And a detection unit for generating a detection signal corresponding to the received parallel light, and a signal processing device for analyzing and diagnosing the state of the plasma by using the detection signal.

Description

KSTARA 장치의 플라즈마 진단에 이용되는 스펙트로미터{SPECTROMETER USED FOR DIAGNOSING PLASMA OF KSTAR APPARATUS}SPECTROMETER USED FOR DIAGNOSING PLASMA OF KSTAR APPARATUS

본 발명의 실시예들은 KSTAR 장치의 플라즈마 진단에 이용되는 스펙트로미터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 포토 다이오드 어레이를 이용하여 플라즈마에서 방출되는 전자기파를 실시간으로 고속 검출할 수 있는 스펙트로미터에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to a spectrometer used for plasma diagnosis of a KSTAR device, and more particularly, to a spectrometer capable of high-speed detection of electromagnetic waves emitted from a plasma in real time using a photodiode array.

물질을 수억 도까지 가열하게 되면 분자 상태의 기체에서 전자가 하나 둘씩 떨어져 나가 음전하를 띠는 전자와, 양전하를 띠는 이온으로 분리되며 이러한 상태를 플라즈마라고 한다. 이처럼 플라즈마가 전하를 띠는 입자들로 이루어졌다는 점에 착안하여 강력한 자기장을 가하여 하전입자들이 그 주위를 맴돌게 함으로써 플라즈마를 공중에 띄워놓고 가열하는 것이 토카막에 적용되는 자기 구속 핵융합 방식이다. When the material is heated to hundreds of millions of degrees, electrons are separated one by one from the molecular gas and separated into negatively charged electrons and positively charged ions. This state is called plasma. In view of the fact that the plasma is composed of charged particles, it is a self-constrained nuclear fusion method applied to the Toka film by applying a strong magnetic field to cause the charged particles to hover around so that the plasma is floated in the air and heated.

한국형 토카막 장치로는 KSTAR(KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) 장치가 있다. 여느 토카막 장치와 마찬가지로, KSTAR 장치 역시 플라즈마 진단이 중요하다. 이를 위해 다양한 플라즈마 진단 장치가 있으며, 그 중 하나로 분광 진단 방식을 이용되는 스펙트로미터(spectrometer)가 있을 수 있다. Korean tokamak device is a KSTAR (KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) device. As with any Tokamak device, plasma diagnostics are important for KSTAR devices. To this end, there are a variety of plasma diagnostic apparatus, one of which may be a spectrometer (spectrometer) using a spectroscopic diagnostic method.

스펙트로미터는 KSTAR 장치 내부의 플라즈마에서 방출되는 다양한 파장의 전자기파를 측정하는 장치이며, 전자기파를 검출하는 구성으로 CCD(Charge Coupled Device, 전하결합소자) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor, 상보형금속산화반도체) 를 포함한다. 특히, CCD의 경우, 복수의 픽셀 영역을 포함하며, 복수의 픽셀 영역 내의 전하량 변화를 전기적 신호로 변환한다. 이 과정에서, CCD는 동일한 수직 열에 배열된 픽셀 영역의 전기적 신호를, 인접하여 연결된 수직의 쉬프트 레지스터(shift resister)를 통해 이동시킨 후, 수평의 쉬프트 레지스터를 통해 행 단위로 출력한다. 즉, CCD의 경우, 복수의 픽셀에 대한 전기적 신호를 순차적으로 판독하기 때문에, 동일 시점에 발생된 전자기파라 하더라도 CCD에서 전자기파를 검출하는 시점은 복수의 픽셀 별로 차이가 있다. 다시 말해, 동일 시점에 방출된 전자기파를 촬영하더라도, 복수의 픽셀 영역의 위치에 따라 복수의 픽셀 영역의 검출에 다소 시간차가 발생할 수 있다. 따라서, 전자기파의 정확한 검출이 어려울 수 있으며, 심한 경우 모션 블러(motion blur) 현상이 발생할 수도 있다. 전자기파 검출 과정에서 시간차를 보상해주기 위해서는 별도의 셔터를 사용하여 일정 시간 후에는 CCD가 빛을 받아들이지 않도록 하거나, 또는 추가적인 신호 처리 작업이 수반될 수 있다. 그러나, 이 같은 방법들은 근본적인 해결책이 될 수 없으며, 특히, 추가적인 신호 처리 작업의 경우 플라즈마에서 방출되는 전자기파를 실시간으로 고속 측정하는 것이 어렵다.
Spectrometer is a device that measures electromagnetic waves of various wavelengths emitted from plasma inside KSTAR device. It is a component that detects electromagnetic waves and charge coupled device (CCD) or complementary metal oxide semiconductor (CMOS). ) In particular, the CCD includes a plurality of pixel regions, and converts a change in the amount of charge in the plurality of pixel regions into an electrical signal. In this process, the CCD shifts electrical signals of pixel regions arranged in the same vertical column through adjacent shift resistors, which are adjacently connected, and then outputs them in rows through horizontal shift registers. That is, in the case of a CCD, since electrical signals for a plurality of pixels are sequentially read, even when electromagnetic waves are generated at the same time point, the time point at which the CCD detects the electromagnetic waves is different for each of the plurality of pixels. In other words, even when the electromagnetic waves emitted at the same time point are photographed, a time difference may occur in the detection of the plurality of pixel regions depending on the positions of the plurality of pixel regions. Therefore, accurate detection of electromagnetic waves may be difficult and, in severe cases, motion blur may occur. To compensate for the time difference in the electromagnetic wave detection process, a separate shutter may be used to prevent the CCD from receiving light after a certain time, or may be accompanied by additional signal processing. However, these methods are not a fundamental solution, and in particular, for further signal processing operations, it is difficult to measure high-speed, electromagnetic waves emitted from the plasma in real time.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 포토 다이오드 어레이를 이용하여 플라즈마에서 방출되는 전자기파를 실시간으로 고속 검출할 수 있는 스펙트로미터를 제공하기 위한 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a spectrometer capable of detecting a high-speed electromagnetic wave emitted from a plasma in real time using a photodiode array.

본 발명의 일 실시예에 따른 KSTAR 장치의 플라즈마 진단에 이용되는 스펙트로미터는 상기 KSTAR 장치 내부의 플라즈마로부터 방출되는 전자기파가 입사되는 슬릿, 상기 슬릿을 통해 입사된 전자기파를 반사시켜 평행광으로 변화시키는 제1 미러, 상기 제1 미러에 의해 반사된 평행광을 파장별로 분산시키는 회절부, 상기 회절부에 의해 파장별로 분산된 평행광을 반사시키는 제2 미러, 2차원 포토 다이오드 어레이를 포함하고, 상기 2차원 포토 다이오드 어레이에 상기 제2 미러에 의해 반사된 평행광이 수신된 경우, 상기 수신된 평행광에 대응하는 검출 신호를 생성하는 검출부 및 상기 검출 신호를 이용하여 상기 플라즈마의 상태를 분석 및 진단하는 신호 처리 장치를 포함한다. Spectrometer used in the plasma diagnosis of the KSTAR device according to an embodiment of the present invention is a slit to which electromagnetic waves emitted from the plasma inside the KSTAR device is incident, reflecting the electromagnetic waves incident through the slit to change to parallel light A first mirror, a diffraction unit for dispersing the parallel light reflected by the first mirror for each wavelength, a second mirror for reflecting the parallel light scattered for each wavelength by the diffraction unit, and a two-dimensional photodiode array; When the parallel light reflected by the second mirror is received in the dimensional photodiode array, a detection unit generating a detection signal corresponding to the received parallel light and analyzing and diagnosing the state of the plasma using the detection signal. And a signal processing device.

일측에 따르면, 상기 2차원 포토 다이오드 어레이는, 서로 전기적으로 분리된 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극을 포함하는 회로 기판, 상기 회로 기판 상에서, m개(행)×n개(열)(m, n은 2 이상의 정수임)의 매트릭스 형태로 배열된 복숙 개의 포토 다이오드 소자를 포함하고, 상기 매트릭스 형태로 배열된 상기 복수 개의 포토 다이오드 소자는 상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극에 개별적으로 연결될 수 있다. According to one side, the two-dimensional photodiode array, a circuit board comprising a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes electrically isolated from each other, m (rows) x n (columns) on the circuit board and a plurality of photodiode elements arranged in a matrix form of (m, n is an integer of 2 or more), wherein the plurality of photodiode elements arranged in the matrix form include the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes. Can be individually connected to the

본 발명의 실시예들에 따르면, 스펙트로미터는 포토 다이오드 어레이를 검출 구성으로 이용함으로써, 플라즈마에서 방출되는 전자기파를 실시간으로 고속 검출할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the spectrometer can detect the electromagnetic waves emitted from the plasma at high speed in real time by using the photodiode array as a detection configuration.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스펙트로미터의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 검출부의 구조를 나타내는 도면이다.
1 is a view showing the structure of a spectrometer according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the structure of a detector according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스펙트로미터의 구조를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the structure of a spectrometer according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 한국형 토카막 장치인 KSTAR(KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) 장치는 자기장을 이용하여 플라즈마를 구속한다. 그러나, 자기장을 이용하더라도, 플라즈마는 불안정한 상태를 유지하려고 한다. 따라서, 플라즈마를 지속적으로 관찰하고, 안정한 상태로 유지시켜줘야 한다. 이를 위해 KSTAR 장치에 다양한 플라즈마 진단 장치를 배열 또는 설치하여 플라즈마를 진단하는 것이 중요하다. Referring to FIG. 1, a KSTAR (KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) device, which is a Korean-type tokamak device, constrains plasma using a magnetic field. However, even with the use of a magnetic field, the plasma tries to remain unstable. Therefore, the plasma must be continuously observed and maintained in a stable state. For this purpose, it is important to arrange or install various plasma diagnostic devices in the KSTAR device to diagnose plasma.

KSTAR 장치의 내부에 발생된 플라즈마에서 얻을 수 있는 가장 큰 정보는 자체적으로 방출하는 다양한 파장의 전자기파이다. 플라즈마 내부에서는 입자들이 끊임없이 움직이고 서로 반응하면서 에너지를 얻거나 잃는데, 이 과정에서 전자기파를 주고 받는다. 이러한 전자기파 중 일부가 바깥쪽으로 방출되고, 이렇게 방출된 전자기파는 플라즈마의 내부 상태를 알 수 있는 중요한 정보가 된다. 이 같이 플라즈마에서 방출되는 다양한 파장의 전자기파를 측정하는 방법으로, 분광 진단 방식이 이용된다. 분광 진단 방식에는 전자기파를 검출하고 검출된 전자기파에 대응하는 검출 신호를 생성하는 스펙트로미터(100)가 이용될 수 있다. The biggest information that can be obtained from the plasma generated inside the KSTAR device is electromagnetic waves of various wavelengths emitted by themselves. Inside the plasma, particles move and react with each other to gain or lose energy, which in turn sends and receives electromagnetic waves. Some of these electromagnetic waves are emitted to the outside, the electromagnetic waves are important information to know the internal state of the plasma. As such a method of measuring electromagnetic waves of various wavelengths emitted from the plasma, a spectroscopic diagnostic method is used. The spectrometer 100 may detect an electromagnetic wave and generate a detection signal corresponding to the detected electromagnetic wave.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스펙트로미터(100)는 슬릿(110), 제1 미러(120), 회절부(130), 제2 미러(140), 검출부(150) 및 신호 처리 장치(160)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the spectrometer 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a slit 110, a first mirror 120, a diffraction unit 130, a second mirror 140, a detector 150, and a signal. A processing device 160.

플라즈마에서 방출되는 전자기파는 슬릿(110)을 통과하면서 원뿔형으로 퍼지게 되며, 제1 미러(120)에 의해 반사되는 과정에서 평행광으로 바뀐다. 이 평행광은 회절부(130)로 진행하며, 회절부(130)에 의해 파장별로 분산된다. 이 같이 파장별로 분산된 광은 제2 미러(140)로 진행하며, 제2 미러(140)에 의해 반사되어 검출부(150)로 전달된다. Electromagnetic waves emitted from the plasma are conical spread while passing through the slit 110 and are converted into parallel light in the process of being reflected by the first mirror 120. The parallel light proceeds to the diffraction section 130 and is dispersed for each wavelength by the diffraction section 130. As such, the light dispersed for each wavelength passes to the second mirror 140, is reflected by the second mirror 140, and is transmitted to the detector 150.

검출부(150)는 상술한 바와 같이, "반사-회절-반사"의 과정을 거친 전자기파(평행광)를 검출하여 그에 대응하는 검출 신호를 생성한다. 이 검출 신호는 플라즈마의 분포, 온도, 밀도 및 이외에 플라즈마의 상태를 알 수 있는 다양한 특성들을 나타내는 신호일 수 있다. As described above, the detector 150 detects electromagnetic waves (parallel light) that have undergone the process of "reflection-diffraction-reflection" and generates a detection signal corresponding thereto. This detection signal may be a signal indicating various characteristics of the plasma distribution, temperature, density, and other states of the plasma.

검출부(150)는 제2 미러(140)에 의해 반사된 평행광들을 검출하는 것으로, 포토 다이오드 어레이로 이루어진다. 검출부(150)와 관련해서는 도 2를 이용하여 구체적으로 설명한다. The detector 150 detects parallel lights reflected by the second mirror 140 and is formed of a photodiode array. The detection unit 150 will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 검출부의 구조를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing the structure of a detector according to an embodiment of the present invention.

앞서 설명한 바와 같이, 검출부(150)는 2차원 포토 다이오드 어레이로 이루어진다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 포토 다이오드 어레이는 회로 기판(151) 및 회로 기판(151) 상에 2차원 배열된 복수 개의 포토 다이오드 소자(152)를 포함한다. 회로 기판(151) 상에서, 복수 개의 포토 다이오드 소자(152)는 m개(행)×n개(열)(m, n은 2 이상의 정수임)가 포함되고, 이들은 매트릭스 형태로 배열된다. 하나의 포토 다이오드 소자(152)는 하나의 픽셀이 될 수 있으며, 포토 다이오드 소자(152)의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다. As described above, the detector 150 is formed of a two-dimensional photodiode array. That is, as shown in FIG. 2, the photodiode array includes a circuit board 151 and a plurality of photodiode elements 152 arranged two-dimensionally on the circuit board 151. On the circuit board 151, the plurality of photodiode elements 152 includes m (rows) x n (columns) (m, n being an integer of 2 or more), which are arranged in a matrix form. One photodiode element 152 may be one pixel, and the number of photodiode elements 152 may be changed as necessary.

또한, 회로 기판(151)은 복수의 제1 전극(151a) 및 복수의 제2 전극(151b)를 포함한다. 2차원 배열된 포토 다이오드 소자(152)는 복수의 제1 전극(151a) 및 복수의 제2 전극(151b)에 개별적으로 연결된다. 예를 들어, 어느 하나의 포토 다이오드 소자(152)는 인접한 하나의 제1 전극(151a)과 하나의 제2 전극(151b)에 일대일로 연결될 수 있다. 따라서, 회로 기판(151)은 복수의 제1 전극(151a) 및 제2 전극(151b) 각각에 연결된 포토 다이오드 소자(152)에 개별적인 제어 신호를 전달할 수 있으며, 반대로 포토 다이오드 소자(152)로부터 생성된 검출 신호를 동시 생성하여 병렬적인 신호로 신호 처리 장치(160)에 전달할 수 있다. 즉, 복수의 포토 다이오드 소자(152)는 전기적으로 서로 분리되어 제어 및 동작되며, 각각의 검출 신호를 동시에 생성하며 병렬적인 신호로 신호 처리 장치(160)에 전달하기 때문에, 각 포토 다이오드 소자(152) 간의 검출 신호 생성에 시간차가 발생하지 않는다. 이를 위해서, 회로 기판(151)에 포함된 복수의 제1 전극(151a) 및 복수의 제2 전극(151b)이 신호 처리 장치(160)에 병렬적으로 연결되어 있을 수 있다.In addition, the circuit board 151 includes a plurality of first electrodes 151a and a plurality of second electrodes 151b. The two-dimensionally arranged photodiode device 152 is individually connected to the plurality of first electrodes 151a and the plurality of second electrodes 151b. For example, any one photodiode element 152 may be connected one-to-one to one adjacent first electrode 151a and one second electrode 151b. Accordingly, the circuit board 151 may transmit individual control signals to the photodiode elements 152 connected to each of the plurality of first electrodes 151a and the second electrodes 151b, and vice versa. The generated detection signals may be simultaneously generated and transmitted to the signal processing device 160 as parallel signals. That is, since the plurality of photodiode elements 152 are electrically controlled and operated separately from each other, each of the photodiode elements 152 is generated simultaneously and transmitted to the signal processing device 160 as a parallel signal. There is no time difference in the generation of the detection signal. To this end, the plurality of first electrodes 151a and the plurality of second electrodes 151b included in the circuit board 151 may be connected to the signal processing device 160 in parallel.

따라서, 스펙트로미터(100)는 검출 신호와 관련하여 시간차 발생에 따른 별도의 신호 처리 작업이 수반되지 않으므로, 플라즈마에서 방출되는 전자기파를 실시간으로 고속 검출하여, 그에 대응하는 검출 신호를 생성할 수 있게 된다. Therefore, since the spectrometer 100 does not require a separate signal processing operation in accordance with the occurrence of the time difference with respect to the detection signal, it is possible to quickly detect the electromagnetic wave emitted from the plasma in real time, and generate a detection signal corresponding thereto. .

신호 처리 장치(160)는 검출부(150)로부터 검출 신호를 이용하여 플라즈마의 상태를 분석/진단한다. 구체적으로, 검출 신호의 세기에 따라 플라즈마의 분포, 온도, 밀도 및 이외에 플라즈마의 상태를 알 수 있는 다양한 특성들을 분석하고, 분석 결과를 기반으로 플라즈마의 상태를 진단할 수 있다. The signal processing apparatus 160 analyzes / diagnoses the state of the plasma by using the detection signal from the detector 150. Specifically, according to the intensity of the detection signal, it is possible to analyze the plasma distribution, temperature, density, and various other characteristics of knowing the state of the plasma, and to diagnose the state of the plasma based on the analysis result.

신호 처리 장치(160)는 도 1에 도시된 것과 같이, 스펙트로미터(100)에 장착되어 스펙트로미터(100)의 일 구성이 될 수도 있으며, 스펙트로미터(100)와 별개의 장치가 될 수도 있다. As shown in FIG. 1, the signal processing device 160 may be mounted on the spectrometer 100 to be one component of the spectrometer 100, or may be a separate device from the spectrometer 100.

또한, 신호 처리 장치(160)는 검출 신호를 기반으로 한 플라즈마의 상태에 대한 분석 결과 또는 진단 결과를 표시하기 위한 디스플레이 화면을 포함할 수 있다. 따라서, 작업자는 디스플레이 화면을 통해 플라즈마의 상태에 대한 분석 결과 또는 진단 결과를 모니터링할 수 있다.
In addition, the signal processing apparatus 160 may include a display screen for displaying an analysis result or a diagnosis result of the state of the plasma based on the detection signal. Therefore, the operator may monitor the analysis result or the diagnosis result of the state of the plasma through the display screen.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
As described above, although the present invention has been described with reference to the limited embodiments and the drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

100: 스펙트로미터
110: 슬릿
120: 제1 미러
130: 회절부
140: 제2 미러
150: 검출부
151: 회로 기판
151a: 제1 전극
151b: 제2 전극
152: 포토 다이오드 소자
160: 신호 처리 장치
100: spectrometer
110: slit
120: first mirror
130: diffraction section
140: second mirror
150: detector
151: circuit board
151a: first electrode
151b: second electrode
152: photodiode device
160: signal processing device

Claims (2)

삭제delete KSTAR 장치의 플라즈마 진단에 이용되는 스펙트로미터에 있어서,
상기 KSTAR 장치 내부의 플라즈마로부터 방출되는 전자기파가 입사되는 슬릿;
상기 슬릿을 통해 입사된 전자기파를 반사시켜 평행광으로 변화시키는 제1 미러;
상기 제1 미러에 의해 반사된 평행광을 파장별로 분산시키는 회절부;
상기 회절부에 의해 파장별로 분산된 평행광을 반사시키는 제2 미러;
2차원 포토 다이오드 어레이를 포함하고, 상기 2차원 포토 다이오드 어레이에 상기 제2 미러에 의해 반사된 평행광이 수신된 경우, 상기 수신된 평행광에 대응하는 검출 신호를 생성하는 검출부; 및
상기 검출 신호를 이용하여 상기 플라즈마의 상태를 분석 및 진단하는 신호 처리 장치를 포함하는 스펙트로미터로서,
상기 2차원 포토 다이오드 어레이는,
서로 전기적으로 분리된 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극을 포함하는 회로 기판;
상기 회로 기판 상에서, m개(행)×n개(열)(m, n은 2 이상의 정수임)의 매트릭스 형태로 배열된 복수 개의 포토 다이오드 소자
를 포함하고,
상기 매트릭스 형태로 배열된 상기 복수 개의 포토 다이오드 소자는 포토 다이오드 소자(152)로부터 생성된 검출 신호를 동시 생성하여 병렬적인 신호로 신호 처리 장치(160)에 전달하도록, 상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극에 개별적으로 연결된 것을 특징으로 하는 스펙트로미터.

In the spectrometer used for the plasma diagnosis of the KSTAR device,
A slit into which electromagnetic waves emitted from the plasma inside the KSTAR apparatus are incident;
A first mirror reflecting electromagnetic waves incident through the slit to change into parallel light;
A diffraction unit dispersing the parallel light reflected by the first mirror for each wavelength;
A second mirror reflecting parallel light dispersed for each wavelength by the diffraction unit;
A detector including a 2D photodiode array and generating a detection signal corresponding to the received parallel light when the parallel light reflected by the second mirror is received by the 2D photodiode array; And
A spectrometer comprising a signal processing device for analyzing and diagnosing the state of the plasma using the detection signal,
The two-dimensional photodiode array,
A circuit board including a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes electrically separated from each other;
On the circuit board, a plurality of photodiode elements arranged in a matrix form of m (rows) x n (columns) (m, n is an integer of 2 or more).
Including,
The plurality of photodiode elements arranged in the matrix form simultaneously generate the detection signals generated from the photodiode element 152 and transmit the detected signals to the signal processing device 160 as parallel signals. The spectrometer is connected to a plurality of second electrodes individually.

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