Questa tesi tratta l’installazione e l’utilizzo di uno strumento diagnostico basato sulla Spettroscopia di Cavity Ring-Down (CRDS) con lo scopo di misurare la densità di ioni negativi nel plasma dell’esperimento SPIDER, un prototipo di sorgente di ioni negativi che permetterà di ottenere le conoscenze necessarie all’operazione dell’iniettore di neutri ad alta energia MITICA, a sua volta un prototipo dei sistemi di riscaldamento addizionali del reattore a fusione nucleare sperimentale ITER. La diagnostica fa uso di un impulso laser intrappolato in una cavità ottica che interseca il plasma nella sorgente: ad ogni viaggio di andata e ritorno parte dell’impulso esce dalla cavità per via di perdite dovute agli specchi facendo, sì che l’intensità luminosa diminuisca esponenzialmente nel tempo. La presenza di specie foto-assorbenti nel plasma, come gli ioni negativi, causa una diminuzione più rapida dell’intensità luminosa. Confrontando il tempo di decadimento della cavità con e senza plasma è quindi possibile stimare la densità di ioni negativi. Tale misura è indispensabile ai fini di SPIDER e potrà essere sfruttata per ottimizzare la resa dell’esperimento, confrontando la corrente ionica estratta e la densità di ioni interna alla sorgente per determinare il corretto funzionamento delle ottiche di estrazione. Nella tesi viene descritto l’apparato sperimentale e le procedure di installazione. Vengono inoltre presentate le prime misure di densità ottenute e il confronto tra l’andamento della densità e alcune caratteristiche del plasma. Viene anche mostrato come, nonostante la diagnostica abbia dimostrato di poter ottenere misure di densità, la loro qualità è ridotta da problematiche dovute ad instabilità del tempo di decadimento nella cavità.

Installazione e operazione di una diagnostica Cavity Ring Down Spectroscopy in una sorgente di ioni negativi

Pilieci, Marco
2020/2021

Abstract

Questa tesi tratta l’installazione e l’utilizzo di uno strumento diagnostico basato sulla Spettroscopia di Cavity Ring-Down (CRDS) con lo scopo di misurare la densità di ioni negativi nel plasma dell’esperimento SPIDER, un prototipo di sorgente di ioni negativi che permetterà di ottenere le conoscenze necessarie all’operazione dell’iniettore di neutri ad alta energia MITICA, a sua volta un prototipo dei sistemi di riscaldamento addizionali del reattore a fusione nucleare sperimentale ITER. La diagnostica fa uso di un impulso laser intrappolato in una cavità ottica che interseca il plasma nella sorgente: ad ogni viaggio di andata e ritorno parte dell’impulso esce dalla cavità per via di perdite dovute agli specchi facendo, sì che l’intensità luminosa diminuisca esponenzialmente nel tempo. La presenza di specie foto-assorbenti nel plasma, come gli ioni negativi, causa una diminuzione più rapida dell’intensità luminosa. Confrontando il tempo di decadimento della cavità con e senza plasma è quindi possibile stimare la densità di ioni negativi. Tale misura è indispensabile ai fini di SPIDER e potrà essere sfruttata per ottimizzare la resa dell’esperimento, confrontando la corrente ionica estratta e la densità di ioni interna alla sorgente per determinare il corretto funzionamento delle ottiche di estrazione. Nella tesi viene descritto l’apparato sperimentale e le procedure di installazione. Vengono inoltre presentate le prime misure di densità ottenute e il confronto tra l’andamento della densità e alcune caratteristiche del plasma. Viene anche mostrato come, nonostante la diagnostica abbia dimostrato di poter ottenere misure di densità, la loro qualità è ridotta da problematiche dovute ad instabilità del tempo di decadimento nella cavità.
2020-12
23
spettroscopia, Cavity Ringdown, sorgenti di ioni, ioni negativi, fusione nucleare
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/22699