KR20230015525A - 고온 플라즈마에서의 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정 - Google Patents

고온 플라즈마에서의 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정 Download PDF

Info

Publication number
KR20230015525A
KR20230015525A KR1020237002350A KR20237002350A KR20230015525A KR 20230015525 A KR20230015525 A KR 20230015525A KR 1020237002350 A KR1020237002350 A KR 1020237002350A KR 20237002350 A KR20237002350 A KR 20237002350A KR 20230015525 A KR20230015525 A KR 20230015525A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic field
frc
plasma
scattered light
collected
Prior art date
Application number
KR1020237002350A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102640578B1 (ko
Inventor
디파크 케이 굽타
리차드 이그나스
케네스 에이치 노르직
Original Assignee
티에이이 테크놀로지스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 티에이이 테크놀로지스, 인크. filed Critical 티에이이 테크놀로지스, 인크.
Publication of KR20230015525A publication Critical patent/KR20230015525A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102640578B1 publication Critical patent/KR102640578B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H01J37/32669—Particular magnets or magnet arrangements for controlling the discharge
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21B—FUSION REACTORS
    • G21B1/00—Thermonuclear fusion reactors
    • G21B1/11—Details
    • G21B1/23—Optical systems, e.g. for irradiating targets, for heating plasma or for plasma diagnostics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0224—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using polarising or depolarising elements
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21B—FUSION REACTORS
    • G21B1/00—Thermonuclear fusion reactors
    • G21B1/05—Thermonuclear fusion reactors with magnetic or electric plasma confinement
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21B—FUSION REACTORS
    • G21B1/00—Thermonuclear fusion reactors
    • G21B1/05—Thermonuclear fusion reactors with magnetic or electric plasma confinement
    • G21B1/052—Thermonuclear fusion reactors with magnetic or electric plasma confinement reversed field configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/0006—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature
    • H05H1/0012—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature using electromagnetic or particle radiation, e.g. interferometry
    • H05H1/0025—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature using electromagnetic or particle radiation, e.g. interferometry by using photoelectric means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/02—Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma
    • H05H1/10—Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied magnetic fields only, e.g. Q-machines, Yin-Yang, base-ball
    • H05H1/11—Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied magnetic fields only, e.g. Q-machines, Yin-Yang, base-ball using cusp configuration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10—Nuclear fusion reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 고온 플라즈마들에서 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정들을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들을 제공한다.

Description

고온 플라즈마에서의 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정{NON-PERTUBATIVE MEASUREMENTS OF LOW AND NULL MAGNETIC FIELD IN HIGH TEMPERATURE PLASMAS}
본 명세서에 설명된 발명의 주제는 일반적으로 자기 진단, 보다 구체적으로 고온 플라즈마들에서 저 자기장(low magnetic field) 및 비 자기장(null magnetic field)의 비 섭동적 측정(non-pertubative measurements)을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
핵융합(nuclear fusion)을 달성하기 위해서는 고온 플라즈마가 필수적이며, 따라서 융합 에너지(고온은 100 eV 또는 1 백만도 이상의 이온 온도로서 정의되고; 일반적으로 매우 높은 온도(예를 들어, 별들 및 핵 융합 반응기들에서) 및/또는 저압(예를 들어, 상부 대기 및 형광 램프들에서)에서 전체 전하를 거의 또는 전혀 생성하지 않는 비율로 양이온, 자유 전자 및 중성자로 구성된 이온화된 가스로서 정의된 플라즈마)가 생성되어야 한다. 고온은 재료 그 자체를 손상시키지 않고 플라즈마 품질(온도 자체를 포함함)을 심각하게 저하시키지 않으면서 그러한 플라즈마들을 제한하거나 심지어는 조사할 수 있는 모든 고체 재료의 물리적 접촉, 인공 또는 자연적 접촉을 금지한다. 고온 플라즈마들은 외부 자기장 코일들과 플라즈마에 흐르는 전류의 조합에 의해 생성된 자기장 구성들을 사용하여 일반적으로 제한된다. 자기 제한(magnetic confinement)은 고온 플라즈마를 벽으로부터 멀리 유지한다. 이는 융합 품질의 고온 플라즈마의 오염 및 분해를 최소화하는데 필수적이다. 플라즈마에 흐르는 전류는 자기장을 생성하기 때문에, 플라즈마 내부의 순 자기장 진폭 및 방향은 플라즈마가 없는 자기장과 실질적으로 상이할 수 있다(진공 필드로 알려진 외부 코일들로 인한 경우에만). 융합 등급의 고온 플라즈마의 내부 자기장 측정은 플라즈마 제한 및 품질에 대한 중요한 정보를 제공할 뿐만 아니라, 플라즈마 위치 및 불안정성의 제어를 위해 외부 필드 코일들에 의해 생성된 자기장을 신속하게 조정하기 위한 능동 피드백 제어를 위한 입력으로서 사용될 수 있다.
고온은 또한 임의의 고체 프로브를 플라즈마에 삽입하면 프로브가 손상될 뿐만 아니라 플라즈마를 열화시키기 때문에 플라즈마 내부의 실험적 진단(예를 들어, 국부 자기장의 측정)에 대한 도전이 제기된다. 이들 플라즈마들의 진단은 비섭동적(non-perturbative)일 필요가 있다. 결과적으로, 플라즈마 그 자체에 의해 방출되거나 또는 플라즈마(예를 들어, 레이저)에 주입되는 광의 특성의 변화에 기초한 진단 기술들은 실험 플라즈마 물리학에서 보편적이다.
양 베타(β)는 온도와 자기장으로 인한 힘들의 균형을 나타내는 플라즈마 열 압력 대 자기 압력의 비율로서 플라즈마 물리학에서 일반적으로 정의된다. 토카막(Tokamak) 및 스텔러레이터(Stellarators)와 같은 저 베타(β~0.1) 고온 플라즈마 디바이스들은 높은 자기장(~ 104 가우스)에서 동작한다. 이들 디바이스들에서, 내부 자기장은 전형적으로 킬로 가우스 이상이며, 따라서 예를 들어, 제만 효과(Zeeman effect), 패러데이 회전(Faraday rotation), 모티널 스탁 효과(Motional Stark effect) 등의 물리학 원리들에 기초한 진단 방법들이 사용된다. 이러한 진단 방법들의 경우, 신호가 자기장 강도에 비례하고, 그에 따라서 낮은 자기장과와 비교하여 높은 자기장을 측정하는 것은 보다 더 용이하다.
융합 플라즈마에 대한 또 다른 대중적인 접근법은 고압 베타 플라즈마를 사용하는 것으로서, 자기 압력에 대한 플라즈마 압력의 비율은 예를 들어, FRC(Field-Reversed-Configuration) 플라즈마 및 자기 커스프 플라즈마(Magnetic Cusps plasmas)와 같이 1에 가깝다(β~1). 고 베타 플라즈마 구성에서, 자기장 세기는 낮고(~ 수백 가우스) 플라즈마 내에서 제로가 된다. 따라서, 이러한 저 베타 플라즈마의 경우, 전술한 진단 방법들은 제한되거나 또는 정보를 전혀 제공하지 않는다. 일부 연구자들은 이러한 진단 기술들의 물리학 및 기술의 한계를 단지 제한된 성공으로만 충족시키도록 제시할 것을 제안하였다. 높은 베타 고온 플라즈마에서 널 위치, 자기장드 반전 또는 저 자기장을 측정하는 신뢰성 있고 입증된 시스템 및 방법은 여전히 존재하지 않는다.
높은 베타 플라즈마는 실질적으로 감소된 자기장 요구로 인해 융합에 경제적으로 매력적인 접근법을 제공한다. 최근의 고온의 첨단 빔 구동 FRC 플라즈마(예를 들어, WO2013/074666 및 WO2015/048092 참조)의 발달 및 출현은 이 접근법을 더욱 매력적인 것으로 만들었다. 또한 융합 파라미터들까지 확장 가능한 FRC 플라즈마(및 기타 높은 베타 플라즈마들)에 대한 내부 자기장 진단의 필요성을 재강조한다.
따라서, 고온 플라즈마에서 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들을 제공하는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 제공되는 다양한 실시예들은 일반적으로 고온 플라즈마들에서 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. FRC들 및 자기 커스프 자기장 구성들을 포함하는 고온 플라즈마에서 저 자기장을 측정하기 위한 예시적인 진단 기술이 본 명세서에 제시되었다. 이 비 섭동적 기술은 자기장 반전, 자기장 진폭, 공간 프로필 및 방향 뿐만 아니라 제로 자기장(null) 위치 및 그 형상을 측정할 수 있다. 자기장의 실시간 측정은 FRC 위치 및 불안정성의 능동 피드백 제어에 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들의 다른 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들은 다음의 도면들 및 상세한 설명을 검토하면 당업자에게 명백하게 될 것이다.
구조물 및 동작을 포함하는 예시적인 실시예들의 세부 사항은 동일한 참조 번호들이 동일한 부품들을 나타내는 첨부된 도면들의 연구에 의해 부분적으로 수집될 수 있다. 도면들의 구성 요소들은 반드시 축척된 것은 아니며, 대신 개시의 원리들을 설명할 때 강조된다. 더욱이, 모든 도해는 개념들을 전달하기 위한 것이며, 여기서 상대적인 크기들, 형상들 및 다른 상세한 속성들은 문자 그대로 또는 정확하게 보다는 개략적으로 도시될 수 있다.
도 1a는 FRC 축방향 자기장(Bz)의 축방향 도면을 도시한다.
도 1b는 FRC 자기장 구성에 대한 이론적인 축 방향 자기장(Bz) 프로파일을 도시한다.
도 2는 외부 조명된 광원을 갖는 FRC 축 방향 자기장(Bz)의 축 방향 도면을 도시한다.
도 3은 자기 조명을 갖는 FRC 축 방향 자기장(Bz)의 축방향 도면을 도시한다.
도 4는 필드 축 FRC 플라즈마를 따른 한르 효과(Hanle effect)로 인한 예시적인 편광 분율을 도시한다.
도 5는 외부 조명을 갖는 축 방향 자기장(Bz)의 예시적인 방사상도를 도시한다.
도 6은 자체 조명을 갖는 축 방향 자기장(Bz)의 예시적인 방사상도를 도시한다.
도 7은 방사상도를 갖는 예시적인 편광 분율을 도시한다.
도 8은 본 개시의 실시예들과 함께 사용하기 위한 예시적인 측정 시스템 개략도를 도시한다.
도 9는 본 개시의 실시예들에 따른 측정된 이론적인 스톡스 벡터 신호들(Q 및 U)과 자기장의 변화의 비교를 도시한다.
도 10은 본 개시의 외부 조명된 실시예들에 따른 분광 편광계(spectro-polarimeter)를 포함하는 시스템을 도시한다.
도 11은 본 개시의 자체 조명된 실시예들에 따른 분광 편광계를 포함하는 시스템을 도시한다.
유사한 구조물 또는 기능의 소자들은 도면 전체에 걸쳐 예시적인 목적으로 유사한 참조 번호들로 일반적으로 표시된다는 것을 유의해야 한다. 도면들은 단지 바람직한 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위한 것임을 유의해야 한다.
이하에 설명된 각각의 추가적인 특징들 및 교시들은 고온 플라즈마들에서 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정들을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들을 제공하기 위해 개별적으로 또는 다른 특징들 및 교시들과 함께 이용될 수 있다. 이들 추가적인 특징들 및 교시들 중 다수를 개별적으로 및 조합하여 사용하는 본 명세서에 기술된 실시예들의 대표적인 예시들은 이제 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 이 상세한 설명은 본 발명의 교시들의 바람직한 양태들을 실시하기 위한 상세한 설명을 당업자에게 교시하기 위한 것이며, 본 개시의 범위를 제한하고자 의도되는 것은 아니다. 따라서, 이하의 상세한 설명에 개시된 특징들 및 단계들의 조합은 가장 넓은 의미로 본 개시를 실시하는데 필수적이지 않을 수 있으며, 단지 본 발명의 교시들의 대표적인 예시들을 설명하기 위해 단지 교시된다.
또한, 대표적인 예시들 및 종속항들의 다양한 특징들은 본 발명의 교시의 추가적인 유용한 실시예들을 제공하기 위해 구체적으로 및 명시적으로 열거되지 않은 방식으로 결합될 수 있다. 또한, 상세한 설명 및/또는 청구범위에 개시된 모든 특징들은 실시예들 및/또는 청구항에서의 특징들의 구성들의 청구된 주제를 독립적으로 제한하기 위한 목적 뿐만 아니라 원래의 개시의 목적을 위해 서로 개별적으로 및 독립적으로 개시되도록 의도된다. 또한 엔티티들의 그룹들의 모든 가치 범위 또는 표시는 청구된 발명의 주제를 제한하기 위한 목적 뿐만 아니라 최초 개시의 목적으로 모든 가능한 중간 가치 또는 중간 엔티티를 개시함을 명시적으로 언급한다.
본 명세서에서 제공되는 다양한 실시예들은 일반적으로 고온 플라즈마들에서 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정들을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. FRC(Field-Reversed-Configuration) 플라즈마 및 자기 커스프 플라즈마(Magnetic-Cusp plasmas)를 포함하는 고온 실험실 플라즈마에서 저 자기장을 측정하기 위한 예시적인 진단 기술이 본 명세서에 제공된다. 이 비 섭동적 기술은 자기장 진폭, 공간 프로파일 및 방향 뿐만 아니라 제로 자기장(null) 위치 및 형상을 측정할 수 있다.
한르 효과(Hanle effect)로 알려진 물리학 현상은 자기장의 존재 하에서 산란된 공진 라인 방사선의 선형 편광의 변형 예를 설명한다. 원자에서 산란된 입사 라인 방사선(J = 1의 더 높은 레벨과 J = 0의 더 낮은 레벨의 총 각 운동량과 함께)은 자기장이 없는 경우(예를 들어, 입사각에 수직으로 보았을 때) 선형으로 편광된다. 그러나, 자기장을 인가하면, 산란된 광은 주로 탈분극된다.
양자 물리학 관점에서, 한르 효과는 자기장이 제로인 레벨 교차 현상의 특수한 경우이다. 열화된 서브 레벨로부터 방출된 방사선은 간섭성이 있고, 한 방향으로 선형적으로 편광된 광을 제공하도록 파괴적으로 간섭한다. 자기장을 인가하면 열화는 산란된 광의 탈분극에 이르게 하는 자연 폭보다 큰 양에 의해 제만 하위 레벨의 분리로 상승된다.
자기 한정 플라즈마의 편광 한르 신호의 존재는, 예를 들어 FRC 플라즈마 또는 커스프 플라즈마는 그 자체가 거의 제로 자기장 또는 널 위치의 존재를 제안할 수 있다. 예를 들면 이미징 또는 다중 코드 보기와 같은 공간적으로 해결된 측정값을 사용하여, 자기장 프로파일과 함께 널과 그 모양의 반경 위치가 얻어질 수 있다. 스톡스 벡터의 2-D 이미징은 공간 분해능으로 전체 편광 세부 사항을 갖도록 배치될 수 있다. 스톡스 벡터는 광의 편광을 수학적으로 처리하기 위해 1852년 스톡스에 의해 개발된 공식으로 직접 측정될 수 있다.
한르 효과는 자기장이 있는 곳에서 산란된 공진 라인 방사선의 선형 편광을 변형한다. 메인 플라즈마 이온 또는 불순물 이온으로부터의 라인 방사선은 한르 효과의 전이 조건들을 만족하는 한 측정에 사용될 수 있다.
FRC 플라즈마에서, 상이한 원소의 전하 상태는 전자 온도(Te) 및 밀도(ne) 방사형 프로파일에 의존하기 때문에 상이한 방사형 프로파일들을 갖는다. 전형적으로 높은 Te 및 ne 영역에 있는 영에서 또는 영 근처의 저 자기장드 영역에 존재하는 전하 상태가 선택될 필요가 있다. 또한, 레벨의 선택은 형광 라인이 외부 광원, 일반적으로 레이저를 사용하여 여기될 수 있어야 한다.
공지된 불순물들은 레이저로 형광으로서 여기될 수 있는 한르 라인을 제공하도록 플라즈마에 부가될 수 있다. 불순물들을 추가하면 레이저가 사용 가능한 라인을 선택할 수 있는 옵션도 제공된다. 이 예시로는 상업적으로 이용 가능한 He-Ne 레이저로 여기될 수 있는 레벨들을 제공하는 네온 또는 헬륨-네온 혼합물의 주입이 있다.
축 방향 자기장 및 널 위치(null location)의 위치를 측정하기 위해 FRC 플라즈마들의 특정 적용을 위해, 외부 방사선(예를 들어, 레이저)은 방사상 방향으로부터 플라즈마를 조명한다. 산란된 공진 광 신호는 반경 방향 또는 축 방향에서의 수직면에서 관측될 수 있다. 신호의 관측된 선형 편광은 입사광 및 널 위치가 교차하는 위치에서만 정점을 이루며 널 위치의 위치를 제공한다. 전술한 예시와 마찬가지로, 편광 분율은 자기장 세기 등을 제공할 수 있다.
FRC 플라즈마에서, 널 위치는 중심으로부터 떨어져 있으며, 따라서 FRC로부터의 광 방사선은 비대칭적으로 널을 조명한다. 자체 조명은 널 근처에서 산란된 공진 신호를 제공하기에 충분할 수 있으며, 따라서 외부 조명원에 대한 필요성을 완전히 제거한다. 또한, 이 자체 조명 기법을 사용하여 피크 산란된 공진 편광 신호들을 이미징하면, 널 필드의 형상(또는 이미지), 따라서 워블 모드 및 회전 불안정성에 관한 정보를 제공할 것이다. 방사상도를 사용하여, FRC 플라즈마 길이는 또한 FRC 플라즈마의 길이를 따라 2개의 x 지점 커스프에서 편광된 신호의 위치들 사이의 거리를 측정함으로써 측정될 수 있다.
일 예시에서, 플라즈마 원자들로부터의 산란된 신호는 플라즈마 상에 입사된 외부 광의 수직 방향으로 수집될 수 있다. 관측되어 산란된 공진 신호는 자기장이 없을 때 완전히 선형으로 편광된다. 그러나, 자기장의 증가로 인해 편광 분율은 감소하고 더 높은 자기장에서 완전히 사라진다. 자기장 감도의 범위는 플라즈마 원자의 선택된 라인 방사선의 방사율에 의존할 것이다. 편광 각도의 변화는 자기장의 방향을 제공할 것이다. 공간 측정 또는 정점 편광의 이미징은 제로 자기장(널) 위치 및 그 형상의 위치를 제공할 것이다.
자기장이 전형적으로 낮고 널 필드가 존재하는 플라즈마의 코어 영역에서는 전자 온도가 높고, 그에 따라서 그들의 낮은 이온화 에너지로 인하여 높은 전자 온도 영역에서는 보통 수소 중성자의 존재가 가능하지 않는다. 그러나, 최근에 고 에너지 중성자(수소) 빔(예를 들어, WO2013/074666 및 WO2015/048092 참조)의 주입으로 향상된 빔 구동 FRC 플라즈마들이 생성되었다. FRC 플라즈마들에서 주입된 중성자 빔은 플라즈마 이온으로 전하 교환(charge-exchanged)됨에 따라 플라즈마의 코어 영역에서 고 에너지 빔 중성자(7 - 20 keV) 뿐만 아니라 따뜻한 온도(~ 0.5 - 1 keV)의 수소 중성자를 제공한다. 이러한 (따뜻하고 높은 에너지의) 여기된 중성자로부터의 방사선은 한르 효과를 측정하는데 사용될 수 있다.
또한, 불순물들을 완전히 이온화하고 부분적으로 이온화하는 전하 교환 과정은 일반적으로 고온 플라즈마에 존재할 가능성이 낮거나 전혀없는 전하 상태 및 전이를 제공한다. 예를 들어, 고전력 레이저 다이오드는 고온의 코어에서 수소 중성자로부터 형광 신호를 여기시키기 위해 사용될 수 있는 Balmer-alpha 라인(656.1 nm) 근처에서 사용할 수 있다. 또한, 변조된 수소 중성자 빔을 사용하여 측정을 추가로 제어하고 향상시킬 수 있다.
전자 충격에 의해 여기되는 레이저 이외에, 큰 배경 한르 라인 신호가 또한 존재하는 경우, 레이저 여기 신호는 레이저 빔을 초핑 또는 변조함으로써 큰 배경으로부터 분리될 수 있다. 레이저들은 방향이 좋고 분산이 적으며 스펙트럼 폭이 좁고 사용 가능한 고강도로 인해 조명원에 대한 양호한 선택이다. 다양한 고정 파장 및 조정 가능한 레이저가 시판되고 있지만, 원하는 파장에서 레이저를 갖는 것이 항상 가능하거나 경제적인 것은 아니다. 따라서, 선택 및 레이저 라인 뿐만 아니라 한르 라인은 동시에 수행될 필요가 있다. 한르 신호에 대해서는 2개의 광자 형광도 고려될 수 있다.
충돌이 많으면, 흡수 및 방출 과정이 서로 상관 관계가 없어져, 자기장이 없는 경우에도 산란된 광을 탈분극시키고 한르 효과의 양자 간섭을 파괴한다. 전형적인 FRC 플라즈마들(ne ~ 1013 cm-3, Te ~ 100 eV)의 경우, 전자-이온 충돌 주파수는 ~ 105 s-1이며, 이는 전형적인 방사율(또는 아인슈타인 계수)보다 작은 크기인 A ~ 108 s-1이었고, 이는 충돌로 인한 탈분극이 무시될 수 있음을 암시한다. 고밀도 플라즈마의 경우, 한르 신호의 충돌 확장은 주로 저 자기장의 진폭을 정확하게 측정할 필요가 있을 수 있다.
도 1a는 FRC 축방향 자기장(Bz)(100)의 축 방향 도면을 도시한다. 도 1b는 FRC 플라즈마에 대한 이론적인 축 방향 자기장(Bz) 프로파일을 도시한다. FRC 플라즈마에서, 반경 방향을 따라 자기장(100)은 FRC 플라즈마 반경(101)으로 알려진 마지막 폐쇄 플럭스 표면(Rs)에 가장 근접한다. 축 방향 자기장(Bz)(100)은 FRC 플라즈마 내부에서 서서히 감소하고 널 위치(R0)(102)에서 사라진다. 널 반경(102)의 내부에서, 축 방향 자기장(100)의 크기는 널 외부와 비교하여 반대 방향으로 증가하고, FRC 플라즈마의 중심에서 피크를 이룬다. 반대 방향의 내부 및 외부 필드 라인은 일부 축 방향 거리(X-지점이라 칭함)에서 접속되어 FRC 플라즈마 길이를 정의한다.
도 2는 외부 조명된 광원을 갖는 FRC 축 방향 자기장(Bz)(200)의 축 방향 도면을 도시한다. 예시적인 진단 설정에서, 강렬한 광원(201), 예를 들어 선택된 파장의 레이저가 널 위치(202, 203)를 포함하는 방사상으로 변화하는 축 방향 자기장(200)을 가로 질러 FRC 자기장에 방사상으로 주입된다. 공진 라인 산란된 광은 축 방향 도면에서 수집된다. 한르 효과로 인해, 널 위치에서 또는 그 부근에서만 선형으로 편광된 신호가 관찰되어 널의 반경 위치(202, 203)를 제공한다. 광 조명 및 수집의 이와 같이 간단한 기하학적 구조에 대해, 편광 방정식은 다음의 수학식 1과 같이 기록될 수 있다.
Figure pat00001
여기서 H = ω p/A는 결합된 전자의 라모르 주파수와 아인시타인의 계수 또는 이온의 방사선율이다. 편광도의 측정은 자기장의 함수이기도 한 라모르 주파수의 값을 제공한다. H는 자기장과 아인슈타인의 방사선 계수의 비율에 효율적으로 비례한다. 이를 통해 낮은 자기장을 측정할 수 있다.
도 4는 필드 축 FRC 플라즈마들을 따른 한르 효과로 인한 예시적인 편광 분율을 도시한다. 그 변화는 도 1b에 주어진 FRC 축 방향 자기장(100)의 반경을 따라 편광 분율의 도 4에 도시된다. 자기 널 위치에서만 편광 신호가 피크이다. 이것은 공간적으로 해결된 측정을 위한 널 필드의 위치를 제공할 수 있다. 도 4에서, BH = 20G(401) 및 BH = 100G(402)에 대한 편광 비율이 표시된다.
또한, 편광 방향은 또한 자기장의 방향을 제공하는 각도 α = 0.5 tan-1 (2H)만큼 제로 필드 편광에 대해 회전한다. 자기장의 방향은 수학식 1에 의해 주어지는 한르 신호가 포화되는 높은 자기장에서도 측정될 수 있다. 이것은 측정 위치에서의 전계 강도와 관계없이 잠정적인 널 위치의 양쪽에 각각 2개의 공간 위치에서 측정을 수행하여 자기장 반전의 존재를 확인할 수 있는 고유한 기능을 이 방법에 제공한다. FRC 자기장에서 기계의 중심 부근과 가장자리 부근의 측정이 자기장 반전에 대한 확인을 제공할 수 있다.
도 3은 자체 조명을 갖는 FRC 축 방향 자기장(Bz)(300)의 축 방향 도면을 도시한다. 축 방향 도면, 즉 관측 또는 신호 수집 포트가 FRC 축 방향 자기장(300)의 축 방향을 따르는 경우, FRC 축 방향 자기장(300)은 도 3에 도시된 바와 같은 원형 구조물로서 볼 수 있다.
원형 대칭을 갖는 FRC 자기장에서, FRC 자기장의 중심을 제외한 모든 위치는 FRC 플라즈마 자체로부터 이방성 입사 방사선을 수신한다. 이것은 방위각으로 대칭적인 분포 때문에 모든 불순물과 주 이온 라인 방사선에 대해 사실이다. 이 비대칭 조명은 외부 조명원이 필요 없이 한르 효과를 관찰하기에 충분할 수 있다. 또한, 외부 조명원의 사용으로 관찰할 수 있는 널 상의 2개의 위치 대신에, 편광 신호는 방위각 방향의 편광과 함께 전체 널 위치 원을 따라 피크를 이룰 것이다. 이것은 전체 널 위치 원을 동시에 이미징할 수 있는 가능성을 제공하고, 따라서 내부 자성 구조를 기반으로 FRC 플라즈마 중심 위치 및 모양을 직접 측정할 수 있다. 시변 신호들로 이것은 n = 1 워블 모드 및 n = 2 회전 불안정성에 관한 중요한 정보를 제공할 수 있다.
광 수집의 축 방향 기하학적 구조에 대해, 편광 방정식은 전술한 수학식 1과 같이 기록될 수 있다. 편광도의 측정은 자기장의 함수이기도 한 라모르 주파수의 값을 제공한다. H는 자기장과 아인슈타인의 방사선 계수의 비율에 효율적으로 비례한다. 이를 통해 낮은 자기장을 측정할 수 있다. 도 4는 도 1b에 주어진 FRC 축 방향 자기장(100)의 반경을 따른 편광 분율의 변화를 도시한다. 자성 널 위치에서만 편광 신호가 피크이다. 이것은 공간적으로 측정된 해결된 측정을 위한 널 자기장의 위치를 제공할 수 있다.
또한, 편광 방향은 자기장의 방향을 제공하는 각도 α = 0.5 tan-1 (2H)만큼 제로 필드 편광에 대해 회전한다. 자기장의 방향은 수학식 1에 의해 주어지는 한르 신호가 포화되는 높은 자기장에서도 측정될 수 있다. 이것은 측정 위치에서의 전계 강도와 관계없이 잠정적인 널 위치의 양쪽에 각각 2개의 공간 위치에서 측정을 수행하여 자기장 반전의 존재를 확인할 수 있는 고유한 기능을 이 방법에 제공한다. FRC 자기장에서 기계의 중심 부근과 가장자리 부근의 측정이 자기장 반전에 대한 확인을 제공할 수 있다.
도 5는 외부 조명을 갖는 FRC 축 방향 자기장(Bz)(500)의 예시적인 방사상도를 도시한다. 선형 FRC 플라즈마 기계의 축 방향 도면은 항상 또는 적어도 쉽게 사용할 수 있는 것은 아니다. 여러 번 진단을 위해 선호되는(또는 유일한) 옵션은 방사형 도면에서 신호를 관찰하는 것이다. 이와 같은 상황(반경 방향으로부터 입사하는 외부 조명(501), 예를 들어, 레이저로)에 대해, 동일한 반경 평면에서 입사 방사선 방향에 수직인 관측 도면들이 도 5에 도시된 바와 같이 선택될 수 있다. 이러한 배열에서, 자기장은 산란(또는 관측) 평면에 수직으로 지향된다. 이 진단 구조의 경우, 수학식 1 대신에 분수 선형 편광이 다음의 수학식 2에 의해 제공된다.
Figure pat00002
여기서, 축 방향 도면들의 관측 사례(수학식 1)와 비교하여 편광의 변화 범위는 단지 3 분의 2이다. 그러나, 선형 편광 방향의 변화는 발생하지 않으며, 제로 필드 널(502, 503)의 위치는 동일하게 양호한 공간 해상도로 여전히 발견될 수 있다.
도 6은 자체 조명을 갖는 축 방향 자기장(Bz)(600)의 예시적인 방사상도면을 도시한다. 선형 FRC 플라즈마 기계의 축 방향 도면은 항상 또는 적어도 쉽게 사용할 수 있는 것은 아니다. 여러 번 진단을 위해 선호되는(또는 유일한) 옵션은 방사형 도면에서 신호를 관찰하는 것이다. 이와 같은 상황에 대해, 방사형 평면에서의 관측 도면들이 선택될 수 있다. 이러한 배열에서, 자기장은 산란(또는 관측) 평면에 수직으로 지향된다. 이러한 관점에서, 축 방향 도면 관측의 사례(수학식 1)와 비교하여 편광의 변화 범위는 작다. 그러나, 선형 편광 방향의 변화는 발생하지 않으며, 신호는 여전히 필드 널 위치(601, 602)에서 피크를 이룬다. 제로 필드 널의 위치는 양호한 공간 해상도로 여전히 발견될 수 있다.
도 7은 외부 조명을 갖는 예시적인 방사형 도면 사례에 대한 예시적인 편광 신호 프로파일을 도시한다. BH = 20G(701) 및 BH = 100G(702)에 대한 편광 분율과 자기장(703)이 도시된다.
주어진 광 조명의 기하학적 구조, 산란광 수집, 및 자기장에 대한 한르 신호의 이론적 추정을 위해 한르 위상 행렬이 계산된다. 그런 다음 위상 행렬을 스톡스 벡터의 추정에 사용할 수 있으며, 이는 차례로 분율 편광, 회전 각도, 및 기타 파라미터들의 이론적 추정을 제공한다. 실험적으로 편광된 광의 다양한 구성 요소를 측정하고 구성 요소를 코밍하면 이론적 추론과 비교하고 자기장에 대해 원하는 정보를 제공하는 데 사용할 수 있는 스톡스 벡터를 제공할 수 있다. 전형적으로, 복굴절 결정 또는 편광판을 사용하여 다양한 편광 성분들을 수집한다.
도 8은 본 개시의 실시예들과 함께 사용하기 위한 예시적인 측정 시스템 도식(800)을 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, DC 플라즈마(810)는 근위 단부 전극(801A) 및 말단 단부 전극(801B), 및 약 20 인치의 길이를 갖는 플라즈마 관(801)에서 생성된다. 플라즈마(810)는 약 2 토르에서 네온 가스를 사용하여 생성된다. 플라즈마 관(801)의 일 단부(예를 들어, 말단 단부 전극(801B))에 근접하게 위치한 헬름홀츠 코일(802A, 802B)은 화살표(803)에 의해 도시된 방향으로 자기장을 생성하는데 사용된다. 광 신호는 헬름홀츠 코일(802A, 802B) 아래에 위치하며 자기장의 영향을 받는 소량의 플라즈마(811)로부터 수집된다. 플라즈마 관 내의 플라즈마(810)의 나머지는 헬름홀츠 코일(802A, 802B) 아래에서 플라즈마(811)를 조명하는 조명원으로서 작용한다. 한르 효과를 나타내는 네온의 다수의 라인을 사용할 수 있지만, 측정을 위해 626.6 nm 라인을 분리하는데 단색광기(807)가 사용된다. 626.6 nm 라인은 전자 여기(electron excitation)로 인해 플라즈마에서 직접 방출되며 공진 산란(resonance scattering)으로 인해 한르 신호도 발생한다. 동일한 파장의 광이 산란되면, 한르 신호는 플라즈마로부터의 큰 배경과 함께 한르 검출을 어렵게 만든다. 신호 분리는 회전 편광기(809)와 결합된 위상 고정 증폭기(806)를 사용함으로써 달성된다. 플라즈마(811)로부터의 광은 단색광기(807)에 들어가기 전에 회전 편광기(809)를 통과한다. 단색광기(807)는 스톡스 벡터 또는 편광 성분을 측정한다. 위상 고정 증폭기(806)로부터의 신호들은 추가적인 분석 및 플로팅을 위해 디지털화된다. 여기에 사용된 하드웨어의 집합은 스펙트럼 분광된 라인의 편광 성분 또는 스톡스 벡터를 제공할 수 있는 분광 편광계(804)로서 효율적으로 동작한다. 요구에 따라 분광 편광계(804)를 만드는 여러 가지 방법이 있다. 분광 편광계(804)는 또한 PMT 모듈(808) 및 프로그램 함수 발생기(805)를 포함한다.
도 9는 본 개시의 실시예들에 따라 측정된 이론적인 스톡스 벡터 신호(Q 및 U)와 자기장의 변화를 비교한 도면이다. 실시예들에서, 별도의 조명원(예를 들어, 레이저)이 조사에서 플라즈마의 일부를 조명하는데 사용되지 않는다. 플라즈마 관 자체의 길이를 따라 플라즈마에 의해 방출된 광은 신호가 수집되는 곳에서 헬름홀츠 코일 아래의 플라즈마 부분을 조명한다. 따라서, 자기장 방향에 대한 플라즈마 관의 기하학적 구조(또는 길이)는 조명 방향을 제공한다. 도 9는 자기장이 시야 방향을 따라 정렬되고 조명 방향(또는 플라즈마 관의 길이)에 수직인 자기장 사례의 경우, 신호 I의 강도에 대해 정규화된 2개의 스톡스 파라미터들인 Q 및 U를 도시한다. 자기장은 신호를 수집하기 위해 양의 방향에서 음의 방향으로 변화한다. 도 9는 실험 곡선으로 그려진 이론적인 데이터를 도시하며, 둘 사이의 좋은 일치를 나타낸다. 벡터 성분 Q 피크 및 벡터 U는 제로 자기장에서 제로로 진행하는 것을 알 수 있으므로, FRC 자기장에서 필드 널의 위치에 관한 정보를 제공하는 능력을 나타낸다. 낮은 필드, 예를 들어 20 가우스 이하의 경우, 필드 강도는 이들 벡터를 사용하여 추정될 수 있다. 자기장의 방향에 대한 벡터 U의 비대칭은 자기장의 방향을 측정할 수 있게 한다. 벡터 U와 벡터 Q의 비율은 다시 자기장의 방향을 제공하는 편광 각도의 변화를 제공한다.
작은 방위각 자기장(Bθ)이 FRC 자기장에 존재할 수 있다. 이 방위각 자기장에 대한 지식 또한 매우 바람직한다. 전술한 방법은 자기장의 3 차원 벡터 성분을 제공하도록 확장될 수 있다. (i)동일한 양의 플라즈마에 대해, 다수의 직각에 가까운 도면을 사용함으로써, (ii)상이한 감도(예를 들어, H ~ 1 및 H ≫ 1)를 갖는 2개 이상의 공진 방사선 라인들을 사용함으로써 달성될 수 있다. 다수의 도면을 사용하는 이전의 방법은 융합 스케일 플라즈마 디바이스에서 적절한 도면의 접근 가능성이 부족하기 때문에 실제로 어렵다. 나중의 방법들은 다소 복잡한 이론적인 처리 외에도 다수의 한르 라인들을 찾을 필요가 있다. 그러나, 조명 광의 편광이 제어될 수 있다면 이론적인 문제는 단순화된다. 이러한 기술들은 FRC 플라즈마에서 축 방향 및 방위각 자기장의 측정을 동시에 제공할 수 있다.
실시예들에서, 고온 FRC 플라즈마에 대한 계측은 고온 FRC 플라즈마에 대한 다음의 측정을 제공하는 기구를 포함한다:
- 자기장 반전 및 그 시간 진화의 존재의 증명
- 자기장 널 및 그 시간 진화의 반경 위치
- 순 자기장 및 그 시간 진화의 벡터 자기장 방향의 공간적 프로파일
이들 각각의 측정 및 그 이상은 본 명세서에 설명된 시스템 및 방법들에 의해 달성될 수 있다. 도 10 및 도 11은 분광 편광계의 설계 및 FRC 플라즈마 디바이스 상의 의도된 구현을 도시한다.
도 10은 본 개시의 외부 조명된 실시예들에 따른 분광 편광계를 포함하는 시스템을 도시한다. 고속 이미징 CCD 카메라가 있는 분광계는 분광 편광계를 만들기 위해 변형되었다. 통상적으로, 파장은 CCD의 수평축 방향을 따라 이미징된다. 스펙트럼 기간은 벡터 자기장 측정을 위해 동시에 측정해야 하는 다수의 파장을 통합할 만큼 충분히 넓다. 자기장 널을 포함하는 플라즈마의 방사 범위는 CCD의 수직 방향을 따라 이미징된다. 수직 방향의 광은 복굴절 결정 또는 유사한 특성 재료/성분을 사용하여 직교 편광으로 더 분할된다.
상이한 편광 및 서로 작은 거리로 분리된 3개의 레이저 빔들, 그렇지 않으면 동일한 파장 및 다른 특성들은 예를 들어 측면으로부터 FRC 플라즈마에서 반경 방향으로 주입된다. 분광 편광계는 또한 이들 3개의 레이저 빔들을 이미지화하기 위해 3개의 슬릿을 가질 수 있다. 각각의 슬릿과 레이저 조합은 다른 2개로 분리된 고유의 스펙트럼 라인을 제공할 것이다. 주입된 레이저 빔은 2개의 위치의 FRC 자기장에서 널 위치와 교차한다. 반경 방향을 따라 이들 빔들의 경로는 필요한 공간 해상도로 CCD의 수직 방향으로 이미징된다. 분광 편광계는 반경 방향을 따라 1 차원 공간 해상도를 갖는 2개의 직교 편광 및 3개 이상의 스펙트럼 라인들의 3개의 입력 편광의 조합을 제공한다. 고속의 프레임 카메라는 필요한 시간 해상도로 측정을 제공한다.
널 위치 외에도, FRC 플라즈마에서 자기장이 사라지는 또 다른 지점은 축 방향을 따라 FRC의 에지 근처의 X 지점이다. X 지점 사이의 거리는 FRC의 길이를 정의한다. 본 명세서에 제시된 방법들은 X 지점 위치와 FRC의 길이를 측정한다. FRC에서 길이는 시간이 지나면서 줄어들 수 있다. 이것은 반경 방향으로 주입된 단일 레이저 빔을 사용하여 X 지점을 조명하기 위해 고정된 축 방향 위치에 위치시키는 것을 어렵게 만든다. 실시예들에서, 레이저 빔은 X 지점을 동시에 조명할 수 있도록 축 방향으로 주입되고, FRC 자기장의 수축 동안 지속적으로 조명된다. 조명을 위한 또 다른 접근법은 방사형으로 주입된 레이저의 다중 레이저 또는 시트들의 사용을 포함할 수 있다. 어느 경우에나, 주입된 레이저에 직각이고 전술한 방사상 도면과 유사한 방사상 도면이 신호를 수집하는데 사용될 수 있다.
도 11은 본 개시의 자체 조명된 실시예들에 따른 분광 편광계를 포함하는 시스템을 도시한다. 고속 이미징 CCD 카메라가 장착된 분광계는 분광 편광계를 만들기 위해 변경되었다. 통상적으로, 파장은 CCD의 수평축 방향을 따라 이미징되어 있다. 스펙트럼 기간은 벡터 자기장 측정을 위해 동시에 측정해야 하는 다수의 파장들을 통합할 만큼 충분히 넓다. 자기장 널을 포함하는 플라즈마의 방사 범위는 CCD의 수직 방향을 따라 이미징된다. 수직 방향의 광은 복굴절 결정 또는 유사한 특성 재료/성분을 사용하여 직교 편광으로 더 분할된다. 이 장비는 반경 방향을 따라 1 차원 공간 해상도를 갖는 2개의 직교 편광 및 다중 스펙트럼 라인들의 조합을 제공할 수 있다. 고속의 프레임 카메라는 필요한 시간 해상도로 측정을 제공할 수 있다. 신호는 FRC 자기장의 축방향 도면 또는 방사상도로 수집할 수 있다. 분광계 슬릿은 신호를 수집하기 위해 적절한 위치와 방향에서 플라즈마 위에 이미징되어야 한다. 축 방향 도면에 대해, 슬릿(1101)은 널의 모든 가능한 위치를 커버하는 방사상을 따라 정렬될 것이다. 방사상 도면의 경우, 슬릿(1102)은 또한 반경 방향을 따라 정렬될 것이다.
널 위치 외에도, FRC 플라즈마에서 자기장이 사라지는 또 다른 지점은 축 방향을 따라 FRC 플라즈마의 에지 근처의 X 지점이다. X 지점 사이의 거리는 FRC 플라즈마의 길이를 정의한다. 본 발명에 제시된 방법들은 X 지점 위치와 FRC 플라즈마의 길이를 측정하기 위해 사용될 수도 있다. 방사상 도면은 X 지점을 관측하는 가장 간단한 기하학적 구조를 제공한다. 본 명세서에서 설명된 것과 유사한 분광 편광계가 사용될 수 있다. 1 차원 공간 해상도 방향(즉, 슬릿 뷰(1103)의 길이)은 X 지점 영역을 포함하는 FRC 플라즈마의 축 방향을 향해 정렬되어야 한다. FRC 플라즈마 길이가 시간에 따라 감소함에 따라, X 지점은 FRC 플라즈마 중간 평면으로 이동할 것이다. 하나의 분광 편광계는 하나의 X 지점의 위치를 측정할 수 있으므로, 2개의 X 지점들 사이의 거리를 측정하고 따라서 FRC 플라즈마의 길이를 측정하려면 2개의 동시 측정이 필요하게 된다.
본 명세서에 제공된 시스템들 및 방법들은 FRC 플라즈마의 실시간 피드백 제어를 위한 입력들을 제공한다. 본 명세서의 시스템 및 방법들은 실시간으로 FRC 플라즈마의 반경 방향 및 축 방향 위치를 제공하며, 이는 피드백 제어에 직접 사용될 수 있다. 예를 들어, 전술한 구성으로 사용되는 고속 프레임 카메라는 코드의 2개의 지점들에서, 예를 들어 직경을 따라 자기 널의 위치를 제공할 수 있다. 간단한 대수학을 사용하면 이 정보를 사용하여 컴퓨터를 사용하여 실시간으로 FRC 플라즈마의 반경과 중심을 지정하거나 아날로그 또는 디지털 신호 처리를 지정할 수 있다(예를 들어, 이들 널의 중심은 플라즈마의 중심을 특정할 것이다). 이 실시간 정보는 외부에서 인가된 자기장을 제어함으로써 반경 위치 및 크기를 제어하는 피드백 제어 시스템에 제공될 수 있다. X 지점들의 측정 또는 FRC 플라즈마의 길이가 이용 가능한 경우, 이들은 피드백 시스템에 제공되어 FRC 플라즈마의 축 방향 위치를 제어할 수 있다.
스톡스 벡터들 Q, U 및 V는 피드백 시스템에 직접 공급될 수 있다. 이것은 역전, 자기장 널의 위치 및 FRC 플라즈마 내의 자기장의 방향 또는 성분의 존재에 기초하여 자동 제어 결정을 내릴 수 있는 능력을 제공할 수 있다.
플라즈마 기반의 융합 반응기에서, 동작 및 안전을 위한 플라즈마의 기본 측정 및 제어가 중요한다. 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들은 자기 구성 및 위치들의 비섭동적 측정을 제공하며, FRC 플라즈마 기반 핵융합로의 능동 제어에 사용될 수 있다.
본 개시의 실시예들은, 고온 플라즈마들에서 자기장들의 비섭동적 측정 방법에 관한 것으로서, 제1 복수의 레이저 빔들을 FRC 플라즈마에 방사상으로 주입하는 단계 - 레이저 빔들의 각각은 상이한 편광을 가짐 -; 2개의 위치들에서 FRC 플라즈마의 FRC 자기장 내의 널 위치를 교차시키는 단계; CCD의 수직 방향으로 제1 복수의 레이저 빔들의 경로들을 이미징하는 단계; 복굴절 결정을 사용하여 더 분할되는 수직 방향의 광을 직교 편광으로 분할하는 단계; 및 FRC 자기장의 널 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
실시예들에서, 본 방법은, FRC 자기장 내에 레이저 빔을 축 방향으로 주입하는 단계; FRC 자기장의 2개의 X-지점들의 각각을 조명하는 단계; 및 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 2개의 X-지점들 사이의 거리를 측정하는 단계를 더 포함한다.
실시예들에서, 본 방법은, FRC 자기장 내에 제2 복수의 레이저들을 방사상으로 주입하는 단계; FRC 자기장의 2개의 X-지점들의 각각을 조명하는 단계; 및 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 2개의 X-지점들 사이의 거리를 측정하는 단계를 더 포함한다.
실시예들에서, 본 방법은, FRC 플라즈마의 직경을 따라 2개의 지점들에서 FRC 자기장의 널 위치의 위치들을 제공하는 단계; 널 위치의 위치들을 사용하여, FRC 플라즈마의 반경 및 중심을 계산하는 단계; 및 반경 및 중심을 피드백 제어 시스템에 제공하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 피드백 제어 시스템은 외부로부터 인가되는 자기장을 제어함으로써 FRC 플라즈마의 반경 위치 및 크기를 제어한다.
본 개시의 실시예들은 또한 고온 플라즈마들에서 자기장들의 비섭동적 측정 방법에 관한 것으로서, CCD의 수평축 방향을 따라 FRC 플라즈마의 파장을 이미징하는 단계; CCD의 수직축 방향을 따라 FRC 플라즈마의 방사상 범위를 이미징하는 단계; 복굴절 결정을 사용하여 수직 방향의 광을 직교 편광으로 분할하는 단계; 및 FRC 플라즈마의 FRC 자기장의 널 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
실시예들에서, 본 방법은, 제1 분광 편광계기의 슬릿을 FRC 플라즈마의 축 방향을 향해서 정렬시키는 단계; 및 FRC 자기장의 제1 X-지점의 위치를 측정하는 단계를 더 포함한다.
실시예들에서, 본 방법은, 제2 분광 편광계의 슬릿을 FRC 플라즈마의 축 방향을 향해서 동시에 정렬시키는 단계; FRC 자기장의 제2 X-지점의 위치를 측정하는 단계; 및 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 제1 X-지점과 제2 X-지점 사이의 거리를 측정하는 단계를 더 포함한다.
실시예들에서, 본 방법은, FRC 플라즈마의 직경을 따라 2개의 지점들에서 FRC 자기장의 널 위치의 위치들을 제공하는 단계; 널 위치의 위치들을 사용하여, FRC 플라즈마의 반경 및 중심을 계산하는 단계; 및 반경 및 중심을 피드백 제어 시스템에 제공하는 단계를 더 포함한다.
실시예들에서, 피드백 제어 시스템은 외부로부터 인가되는 자기장을 제어함으로써 FRC 플라즈마의 반경 위치 및 크기를 제어한다.
본 발명의 실시예들은 고온 플라즈마들에서 자기장들의 비 섭동적 측정을 위한 분광 편광계에 관한 것으로서, 분광계; 고속 이미징 CCD 카메라; 3개의 레이저 빔들; 및 복굴절 결정을 포함한다.
실시예들에서, 3개의 레이저 빔들은 상이한 편광들, 유사한 파장들을 가지며, 서로 작은 거리만큼 이격되어 있다.
실시예들에서, 분광 편광계는 3개의 레이저 빔들을 이미징하는 3개의 슬릿들을 더 포함한다.
실시예들에서, 분광 편광계는, 3개의 레이저 빔들을 FRC 플라즈마에 방사형으로 주입하고; 2 위치들에서 FRC 플라즈마의 FRC 자기장 내의 널 위치와 교차하며; CCD의 수직 방향으로 제1 복수의 레이저 빔들의 경로들을 이미징하고; 복굴절 결정을 사용하여 더 분할되는 수직 방향의 광을 직교 편광으로 분할하며; 및 CCD를 사용하여 FRC 자기장의 널 위치를 측정하도록 구성된다.
실시예들에서, 분광 편광계는 FRC 자기장 내에 레이저 빔을 축 방향으로 주입하고; FRC 자기장의 2개의 X-지점들의 각각을 조명하며; 및 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 2개의 X-지점들 사이의 거리를 측정하도록 추가로 구성된다.
실시예들에서, 분광 편광계는 FRC 자기장 내에 제2 복수의 레이저들을 방사상으로 주입하고; FRC 자기장의 2개의 X-지점들의 각각을 조명하며; 및 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 2개의 X-지점들 사이의 거리를 측정하도록 추가로 구성된다.
실시예들에서, 분광 편광계는 CCD의 수평축 방향을 따라 FRC 플라즈마의 파장을 이미징하고; CCD의 수직축 방향을 따라 FRC 플라즈마의 방사상 범위를 이미징하며; 복굴절 결정을 사용하여 수직 방향의 광을 직교 편광으로 분할하고; 및 CCD를 사용하여 FRC 플라즈마의 FRC 자기장의 널 위치를 측정하도록 구성된다.
실시예들에서, 분광 편광계는 FRC 플라즈마의 직경을 따라 2개의 지점들에서 FRC 자기장의 널 위치의 위치들을 제공하고; 널 위치의 위치들을 사용하여, FRC 플라즈마의 반경 및 중심을 계산하며; 및 반경 및 중심을 피드백 제어 시스템에 제공하도록 추가로 구성된다.
실시예들에서, 피드백 제어 시스템은 외부로부터 인가되는 자기장을 제어함으로써 FRC 플라즈마의 반경 위치 및 크기를 제어한다.
본 발명의 실시예들은 고온 플라즈마들에서 자기장들의 비섭동적 측정 시스템에 관한 것으로서, 제1 분광 편광계; 및 제2 분광 편광계를 포함하고, 제1 분광 편광계는, 제1 분광 편광계의 슬릿을 FRC 플라즈마의 축 방향을 향하여 정렬시키고; 및 FRC 자기장의 제1 X-지점의 위치를 측정하도록 구성되고; 제2 분광 편광계는, 제2 분광 편광계의 슬릿을 FRC 플라즈마의 축 방향을 향하여 동시에 정렬시키고; FRC 자기장의 제2 X-지점의 위치를 측정하며; 및 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 제1 X-지점과 제2 X-지점 사이의 거리를 측정하도록 구성된다.
본 명세서에서 제공된 임의의 실시예와 관련하여 설명된 모든 특징들, 소자들, 구성 요소들, 기능들, 및 단계들은 임의의 다른 실시예로부터 자유롭게 조합 및 대체되도록 의도된다. 특정 특징, 소자, 구성 요소, 기능, 또는 단계가 단지 하나의 실시예와 관련하여 설명되는 경우, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 그 특징, 소자, 구성 요소, 기능, 또는 단계가 본 명세서에서 설명된 모든 다른 실시예와 함께 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 이 단락은 상이한 실시예들로부터 특징들, 소자들, 구성 요소들, 기능들, 및 단계들을 결합하거나, 또는 다음의 설명이 특정 경우에 그러한 조합 또는 대체가 가능하다는 것을 명시적으로 기술하지 않더라도, 특징들, 소자들, 구성 요소들, 기능들, 및 단계들을 하나의 실시예로부터 다른 실시예와 대체하는 청구항들의 도입을 위한 선행 기준 및 기록 지원의 역할을 한다. 모든 가능한 조합과 대체에 대한 명시적 인용은 지나치게 번거롭고, 특히 이러한 모든 조합 및 대체의 허용성은 이 설명을 판독할 때 당업자에 의해 쉽게 인식될 수 있을 것이다.
많은 경우, 엔티티들은 본 명세서에서 다른 엔티티들에 결합되는 것으로서 설명된다. 용어 "결합된(coupled)" 및 "접속된(connected)" 또는 이들의 임의의 형태들은 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용되고, 두 경우 모두 무시할 수없는 기생 간섭 엔티티들 및 2개의 엔티티들과 하나 이상의 무시할 수 없는 개재 엔티티들 간의 간접 결합없이 2개의 엔티티들의 직접 결합에 일반적이다. 엔티티들이 직접적으로 결합된 것으로 표시되거나 임의의 개재된 엔티티에 대한 설명이 없이 함께 결합된 것으로 설명되는 경우, 그 엔티티들이 문맥에 명백히 달리 지시하지 않는 한, 이들 엔티티들은 간접적으로 함께 결합될 수 있다는 것을 이해해야한다.
전술한 실시예들은 다양한 수정 및 대안적인 형태가 가능하지만, 그 특정 예시들이 도면들에 도시되어 있으며, 본 명세서에서 상세히 설명된다. 그러나, 이러한 실시예들은 개시된 특정 형태로 제한되지는 않으며, 반대로 이들 실시예들은 본 개시의 사상 내에 있는 모든 변경들, 등가물들, 및 대안들을 포함한다. 또한, 실시예들의 임의의 특징들, 기능들, 단계들, 또는 소자들은, 본 발명의 범위를 제한하지 않는 특징들, 기능들, 단계들, 또는 소자들에 의해 청구항들의 진보적인 범위를 정의하는 부정적 제한들 뿐만 아니라 청구항들에 열거되거나 추가 될 수 있다.

Claims (15)

  1. 고온 플라즈마에서 방사상으로 변화하는 축 방향 자기장을 측정하는 비섭동적(non-perturbative) 방법으로서,
    FRC(Field-Reversed-Configuration) 플라즈마 내의 조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하는 단계 - 상기 산란광 신호는 FRC 자기장에 대해 방사상 또는 축 방향 중 하나의 시야 방향으로 수집됨 -; 및
    상기 수집된 산란광 신호의 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장의 널(null) 자기장 위치를 결정하는 단계
    를 포함하며,
    수집된 광 신호의 상기 선형 편광 분율(p L)은,
    상기 FRC 자기장에 대해 축 방향의 시야 방향으로 수집되는 경우
    Figure pat00003
    이거나,
    상기 FRC 자기장에 대해 방사상의 시야 방향으로 수집되는 경우
    Figure pat00004
    이고,
    H = ψ p /A는 결합된 전자의 라모르 주파수와 아인슈타인의 계수의 비율 또는　이온의 방사선율인 것인, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하는 단계 - 상기 산란광 신호는 상기 FRC 자기장에 대해 방사상의 시야 방향으로 수집됨 -;
    상기 수집된 산란광 신호의 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장의 제1 및 제2 축 방향 널(null) 자기장 위치들을 결정하는 단계 - 수집된 광 신호의 상기 선형 편광 분율(p L)은
    Figure pat00005
    임 -; 및
    상기 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 축 방향 널(null) 자기장 위치들 사이의 거리를 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하는 단계 - 상기 산란광 신호는 상기 FRC 자기장에 대해 방사상 및 축 방향 중 하나의 시야 방향으로 수집됨 -;
    상기 수집된 산란광 신호의 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장의 제1 및 제2 축 방향 널(null) 자기장 위치들을 결정하는 단계 - 수집된 광 신호의 상기 선형 편광 분율(p L)은,
    상기 FRC 자기장에 대해 축 방향의 시야 방향으로 수집되는 경우
    Figure pat00006
    이거나,
    상기 FRC 자기장에 대해 방사상의 시야 방향으로 수집되는 경우
    Figure pat00007
    임 -; 및
    상기 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 축 방향 널(null) 자기장 위치들 사이의 거리를 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 FRC 플라즈마의 직경을 따라 두 지점에서 상기 FRC 자기장의 상기 널 자기장의 위치들을 결정하는 단계;
    상기 널 자기장의 상기 위치들을 이용하여, 상기 FRC 플라즈마의 반경 및 중심을 계산하는 단계; 및
    상기 반경 및 중심을 피드백 제어 시스템에 제공하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피드백 제어 시스템은 외부로부터 인가되는 자기장을 제어함으로써 상기 FRC 플라즈마의 방사상 위치 및 크기를 제어하는 것인, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하는 단계는,
    제1 분광 편광계의 슬릿을 상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장에 대해 방사상 또는 축 방향 중 하나의 시야 방향으로 정렬시키는 단계;
    상기 슬릿을 통해 제1 복수의 레이저에 의해 조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하는 단계; 및
    상기 수집된 산란광 신호의 상기 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장의 상기 널(null) 자기장 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하는 단계는,
    제1 및 제2 분광 편광계의 제1 및 제2 슬릿을 상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장에 대해 방사상 또는 축 방향 중 하나의 시야 방향으로 동시에 정렬시키는 단계;
    상기 제1 및 제2 슬릿을 통해 조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하는 단계;
    상기 수집된 산란광 신호의 상기 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 상기 FRC 자기장의 제1 및 제2 축 방향 널(null) 자기장 위치들의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 축 방향 널 자기장 위치들 사이의 거리를 측정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  8. 고온 FRC(Field-Reversed-Configuration) 플라즈마에서 방사상으로 변화하는 축 방향 자기장을 측정하기 위한 비섭동적(non-perturbative) 시스템으로서,
    고속 이미징 CCD(Charged Coupled Device) 카메라를 갖는 분광계를 포함하는 제1 분광편광계 - 상기 분광계는 FRC 자기장에 대해 방사상 또는 축 방향 중 하나의 시야 방향으로 조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하도록 구성됨 -; 및
    조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하고 이미징하도록 각각 정렬된 복수의 슬릿
    을 포함하고,
    상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장의 널(null) 자기장 위치는, 상기 수집된 산란광 신호의 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 결정할 수 있고,
    수집된 광 신호의 상기 선형 편광 분율(p L)은,
    상기 FRC 자기장에 대해 축 방향의 시야 방향으로 수집되는 경우
    Figure pat00008
    이거나,
    상기 FRC 자기장에 대해 방사상의 시야 방향으로 수집되는 경우
    Figure pat00009
    이고,
    H = ψ p /A는 결합된 전자의 라모르 주파수와 아인슈타인의 계수의 비율 또는　이온의 방사선율인 것인, 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산란광 신호를 상기 산란광 신호의 직교 편광 쌍으로 분할하는 복굴절 결정; 및
    상기 분광편광계 내의 복수의 슬릿 - 상기 복수의 슬릿 각각은 상기 CCD로 상기 직교 편광 산란광 신호의 쌍을 수집하고 이미징하도록 정렬됨 -
    을 더 포함하고,
    상기 CCD는 또한, 상기 수집된 산란광 신호의 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장의 상기 널(null) 자기장 위치를 결정하도록 구성되는, 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 시스템은 또한,
    조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하고 - 상기 산란광 신호는 상기 FRC 자기장에 대해 방사상의 시야 방향으로 수집됨 -;
    상기 수집된 산란광 신호의 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장의 제1 및 제2 축 방향 널(null) 자기장 위치들을 결정하고 - 수집된 광 신호의 상기 선형 편광 분율(p L)은
    Figure pat00010
    임 -;
    상기 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 축 방향 널(null) 자기장 위치들 사이의 거리를 측정하도록
    구성되는, 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 상기 시스템은 또한,
    조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하고 - 상기 산란광 신호는 상기 FRC 자기장에 대해 방사상 및 축 방향 중 하나의 시야 방향으로 수집됨 -;
    상기 수집된 산란광 신호의 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장의 제1 및 제2 축 방향 널(null) 자기장 위치들을 결정하고 - 수집된 광 신호의 상기 선형 편광 분율(p L)은,
    상기 FRC 자기장에 대해 축 방향의 시야 방향으로 수집되는 경우
    Figure pat00011
    이거나,
    상기 FRC 자기장에 대해 방사상의 시야 방향으로 수집되는 경우
    Figure pat00012
    임 -;
    상기 FRC 자기장의 길이를 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 축 방향 널(null) 자기장 위치들 사이의 거리를 측정하도록
    구성되는, 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 상기 분광편광계는 또한,
    상기 FRC 플라즈마의 직경을 따라 두 지점에서 상기 FRC 자기장의 상기 널 자기장의 위치들을 결정하고;
    상기 널 자기장의 상기 위치들을 이용하여, 상기 FRC 플라즈마의 반경 및 중심을 계산하고; 및
    상기 반경 및 중심을 피드백 제어 시스템에 제공하도록
    구성되는, 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 피드백 제어 시스템은 외부로부터 인가되는 자기장을 제어함으로써 상기 FRC 플라즈마의 방사상 위치 및 크기를 제어하는 것인, 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    고속 이미징 CCD(Charged Coupled Device) 카메라를 갖는 분광계를 포함하는 제2 분광편광계 - 상기 분광계는 상기 FRC 자기장에 대해 방사상의 시야 방향으로 조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하도록 구성됨 -
    를 더 포함하고,
    상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장의 제1 및 제2 반대 축 방향의 에지(edge)에 인접한 제1 및 제2 널(null) 자기장 위치들은, 상기 수집된 산란광 신호의 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 결정할 수 있고,
    상기 수집된 산란광 신호의 상기 선형 편광 분율(p L)은
    Figure pat00013
    인, 시스템.
  15. 제8항에 있어서,
    고속 이미징 CCD(Charged Coupled Device) 카메라를 갖는 분광계를 각각 포함하는 제2 및 제3 분광편광계 - 상기 제2 및 제3 분광편광계의 각 분광계는 상기 FRC 자기장에 대해 방사상 또는 축 방향 중 하나의 시야 방향으로 조명된 플라즈마 원자로부터 산란광 신호를 수집하도록 구성됨 -
    를 더 포함하고,
    상기 FRC 플라즈마의 상기 FRC 자기장의 제1 및 제2 반대 축 방향의 에지(edge)에 인접한 제1 및 제2 널(null) 자기장 위치들은, 상기 수집된 산란광 신호의 선형 편광 분율(p L)의 함수로서 상기 수집된 산란광 신호로부터 결정할 수 있고,
    수집된 광 신호의 상기 선형 편광 분율(p L)은,
    상기 FRC 자기장에 대해 축 방향의 시야 방향으로 수집되는 경우
    Figure pat00014
    이거나,
    상기 FRC 자기장에 대해 방사상의 시야 방향으로 수집되는 경우
    Figure pat00015
    인, 시스템.
KR1020237002350A 2016-06-03 2017-06-02 고온 플라즈마에서의 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정 KR102640578B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662345571P 2016-06-03 2016-06-03
US62/345,571 2016-06-03
KR1020197000057A KR102492071B1 (ko) 2016-06-03 2017-06-02 고온 플라즈마에서의 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정
PCT/US2017/035746 WO2018075095A1 (en) 2016-06-03 2017-06-02 Non-pertubative measurements of low and null magnetic field in high temperature plasmas

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197000057A Division KR102492071B1 (ko) 2016-06-03 2017-06-02 고온 플라즈마에서의 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230015525A true KR20230015525A (ko) 2023-01-31
KR102640578B1 KR102640578B1 (ko) 2024-02-23

Family

ID=62018793

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197000057A KR102492071B1 (ko) 2016-06-03 2017-06-02 고온 플라즈마에서의 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정
KR1020237002350A KR102640578B1 (ko) 2016-06-03 2017-06-02 고온 플라즈마에서의 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197000057A KR102492071B1 (ko) 2016-06-03 2017-06-02 고온 플라즈마에서의 저 자기장 및 비 자기장의 비 섭동적 측정

Country Status (14)

Country Link
US (2) US11011354B2 (ko)
EP (1) EP3465694B1 (ko)
JP (2) JP6913390B2 (ko)
KR (2) KR102492071B1 (ko)
CN (1) CN109478428B (ko)
AU (2) AU2017347508B2 (ko)
BR (1) BR112018074964B1 (ko)
CA (1) CA3025196A1 (ko)
EA (1) EA201892759A1 (ko)
IL (1) IL263392B2 (ko)
MX (1) MX2018014843A (ko)
SG (1) SG11201810680TA (ko)
UA (1) UA126661C2 (ko)
WO (1) WO2018075095A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111337863B (zh) * 2020-03-13 2021-05-28 北京大学 一种场反位形等离子体中的磁场测量方法
CN111540480B (zh) * 2020-05-12 2023-02-03 中国科学院合肥物质科学研究院 一种适用于磁约束等离子体的极向快电子测量探针系统
WO2022132791A1 (en) * 2020-12-14 2022-06-23 Tae Technologies, Inc. Laser-based sub-doppler circular dichroism spectroscopy in frc device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090073442A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Roger Smith Local non-perturbative remote sensing devices and method for conducting diagnostic measurements of magnetic and electric fields of optically active mediums
US20140300897A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Chemimage Corporation Security screening systems and methods

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2780601B1 (fr) * 1998-06-24 2000-07-21 Commissariat Energie Atomique Procede de depot par plasma a la resonance cyclotron electronique de couches de carbone emetteur d'electrons sous l'effet d'un champ electrique applique
US6664740B2 (en) * 2001-02-01 2003-12-16 The Regents Of The University Of California Formation of a field reversed configuration for magnetic and electrostatic confinement of plasma
US6611106B2 (en) * 2001-03-19 2003-08-26 The Regents Of The University Of California Controlled fusion in a field reversed configuration and direct energy conversion
GB2410081B (en) * 2004-01-19 2007-02-21 Limited Cambridge University T Terahertz radiation sensor and imaging system
SI2780913T1 (sl) 2011-11-14 2017-08-31 The Regents Of The University Of California Sistem za tvorjenje in ohranjanje visokozmogljivega FRC
US9582843B2 (en) 2012-08-20 2017-02-28 Tautachrome, Inc. Authentication and validation of smartphone imagery
US20140125985A1 (en) * 2012-11-08 2014-05-08 James Justice Multi-Operations Sensor System
DK3312843T3 (da) 2013-09-24 2020-01-20 Tae Tech Inc Systemer til dannelse og opretholdelse af højydelses-frc
KR101664924B1 (ko) * 2014-10-07 2016-10-13 울산과학기술원 라만 산란을 이용한 플라즈마 진단 방법 및 장치
US10746600B2 (en) * 2015-01-09 2020-08-18 California Institute Of Technology Dual wavelength context imaging Raman and fluorescence spectrometer
KR101647063B1 (ko) * 2016-01-08 2016-08-10 서강대학교산학협력단 다중 왕복경로 톰슨 산란을 이용한 플라즈마 진단 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090073442A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Roger Smith Local non-perturbative remote sensing devices and method for conducting diagnostic measurements of magnetic and electric fields of optically active mediums
US20140300897A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Chemimage Corporation Security screening systems and methods

Also Published As

Publication number Publication date
UA126661C2 (uk) 2023-01-11
EA201892759A1 (ru) 2019-06-28
JP7095924B2 (ja) 2022-07-05
EP3465694B1 (en) 2024-05-15
AU2017347508A1 (en) 2018-12-20
MX2018014843A (es) 2019-03-14
IL263392A (en) 2018-12-31
AU2021266193B2 (en) 2023-11-02
BR112018074964A2 (pt) 2019-03-12
IL263392B2 (en) 2023-03-01
US11011354B2 (en) 2021-05-18
AU2017347508B2 (en) 2021-08-19
CN109478428B (zh) 2024-03-08
JP2019519892A (ja) 2019-07-11
WO2018075095A1 (en) 2018-04-26
JP2021158127A (ja) 2021-10-07
CN109478428A (zh) 2019-03-15
JP6913390B2 (ja) 2021-08-04
KR102640578B1 (ko) 2024-02-23
US20220013340A1 (en) 2022-01-13
IL263392B (en) 2022-11-01
US20200027704A1 (en) 2020-01-23
AU2021266193A1 (en) 2021-12-02
EP3465694A4 (en) 2020-01-15
BR112018074964B1 (pt) 2023-02-07
EP3465694A1 (en) 2019-04-10
KR20190012254A (ko) 2019-02-08
SG11201810680TA (en) 2018-12-28
CA3025196A1 (en) 2018-04-26
KR102492071B1 (ko) 2023-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220013340A1 (en) Non-pertubative measurements of low and null magnetic field in high temperature plasmas
Krycka et al. Polarization-analyzed small-angle neutron scattering. I. Polarized data reduction using Pol-Corr
WO2015042051A1 (en) Non-invasive charged particle beam monitor
Tran et al. Experimental Measurement of the Four-Dimensional Coherence Function<? format?> for an Undulator X-Ray Source
Yang et al. Zeeman and hyperfine interactions of a single Er 3+ 167 ion in Si
Ko et al. Polarimetric spectra analysis for tokamak pitch angle measurements
Shikama et al. Development of a polarization resolved spectroscopic diagnostic for measurements of the vector magnetic field in the Caltech coaxial magnetized plasma jet experiment
Han et al. Data processing and analysis of the imaging Thomson scattering diagnostic system on HT-7 tokamak
NZ788680A (en) Non-pertubative measurements of low and null magnetic field in high temperature plasmas
Sakai et al. Development of portable polarized 3He neutron spin filter and its application to magnetic field imaging at J-PARC
EA040091B1 (ru) Невозмущающие измерения слабого магнитного поля и магнитного нуль-поля в высокотемпературных плазмах
Kostic et al. Direct local electric field measurements in the sheaths of the ICRF antenna in IShTAR
Ikeda et al. Installation of spectrally selective imaging system in RF negative ion source
Wu et al. A potential optical approach for diagnosis of the local magnetic field near the surface of the first wall/divertor tiles by Zeeman effect using polarization-resolved laser-induced breakdown spectroscopy
Yu et al. Application of single photon counter module in weak signal detection for RF chip scanning using a quantum near field probe
Sajjad et al. Observation of Zeeman splitting of spectral lines and measurements of magnetic field pitch angle in KSTAR
Dowhan et al. High-magnification Faraday rotation imaging and analysis of X-pinch implosion dynamics
Wang et al. Observation of the Two-Dimensional Distribution of Impurity Line Emissions Using a Space-Resolved EUV Spectrometer in LHD
Mo et al. Calibration of Vacuum Ultraviolet spectroscopy diagnostic on J-TEXT tokamak
Thakur Understanding plasmas through ion velocity distribution function measurements
Aumeyr et al. Simulation Studies of Diffraction Radiation
Gota et al. Visible bremsstrahlung tomographic diagnostic for the pulsed high density field-reversed configuration experiment
Kalita Search for a Permanent Electric Dipole Moment of 225Ra
Creese An Analysis of 2D Motional Stark Effect Imaging and Prospects for Determining the Structure of the Magnetic Field Inside a Tokamak
Iwamae et al. Plasma Polarization Spectroscopy on Cusp Plasma and GAMMA 10 Tandem Mirror Plasma

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant