Данная работа посвящена разработке метода обработки экспериментальных данных диагностики томсоновского рассеяния, полученных с помощью цифровых фильтровых полихроматоров на УНУ «Сферический токамак Глобус-М». Задачи, решённые в ходе выполнения работы, включают в себя: 1. Проведение спектральной и абсолютной калибровок диагностического комплекса томсоновского рассеяния 2. Анализ основных источников погрешности измерения данной диагностики. 3. Разработка метода оценки погрешности в единичном измерении. 4. Измерение температуры и концентрации электронов в ходе экспериментальных кампаний токамака Глобус-М2. Конечной целью является разработка и реализация современного алгоритма регистрации и обработки экспериментальных данных диагностики томсоновского рассеяния. Работа проведена на базе УНУ «сферический токамак Глобус-М» ФТИ им. Иоффе, где производилась отладка алгоритма и собирались экспериментальные данные. Для оценки погрешности единичного измерения собран стенд для моделирования фонового излучения плазмы. С его помощью также проводилось изучение температурной зависимости применяемого оборудования и метода её подавления. В результате работы реализован и успешно опробован алгоритм регистрации и обработки сигналов диагностики плазмы методом томсоновского рассеяния. Проведённые изыскания позволяют повысить точность измерения параметров плазмы, а также упростить систему регистрации.

This work is devoted to development of the data acquisition and processing algorithm for Thomson scattering applications based on filter polychromators with transient recorders. The device was designed for Globus-M2 spherical tokamak. The following goals were achieved: 1. Perform spectral and absolute level calibrations of the Thomson scattering diagnostic 2. Analyze the main sources of Thomson scattering measurements errors. 3. Develop of Thomson scattering signal error estimation in a single measurement on real plasma. 4. Perform electron temperature and density measurements in Globus-M2 plasma. The implementation of the developed algorithm of processing Thomson scattering data is the summarizing result of this work. The work was performed accessing the Unique Scientific Facility “Spherical tokamak Globus-M” which is incorporated in the Federal Joint Research Center “Material science and characterization in advanced technology” of Ioffe institute. The special test bench was built in order to perform model experiments on plasma noise simulation and detector thermal stability. The work proves the concepts of the developed polychromator and allows reducing inaccuracy of electron temperature and density measurements by means of Thomson scattering diagnostic. The implemented processing algorithm was tested in real plasma experiment and now is used as every-day instrument.

• СОДЕРЖАНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ПРИНЦИП РАСЧЁТА Te И ne
  • Спектральная калибровка
  • Абсолютная калибровка
• 2. ПРИНЦИП ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
  • Оценка дисперсии Ni и анализ компонент шума
    • Дробовый шум лавинного фотодиода
    • Фоновая засветка
    • Температурная зависимость коэффициента лавинного умножения
    • Собственные шумы электроники
    • Погрешность спектральной калибровки
    • Погрешность определения энергии лазерного импульса
    • Погрешность абсолютной калибровки
  • Оценка фоновой засветки по высокочастотному выходу
  • Температурная зависимость коэффициента лавинного умножения
• 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ НА ТОКАМАКЕ ГЛОБУС-М2
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ