Wyniki 1-4 spośród 4 dla zapytania: authorDesc:"TOMASZ CZARSKI"

Kondycjonowanie sygnału obwiedni zespolonej z wnęk akceleratora FLASH

Czytaj za darmo! »

Działanie lasera na swobodnych elektronach (ang. Free Elektron Laser) bazuje na zjawisku generacji fotonów przy wyhamowywaniu elektronów rozpędzonych do prędkości relatywistycznej [1-3]. Struktura lasera dzieli się na trzy podstawowe części przedstawione schematycznie na rys. 1. 1. Działo RF (ang. Radio Frequency Gun) jest źródłem wolnych elektronów wstrzykiwanych do toru akceleracyjnego. Elektrony są emitowane termicznie z płytki metalu pod wpływem oddziaływania promienia laserowego. 2. Tor akceleratora składa się z szeregu wnęk rezonansowych, w których powstaje fala stojąca pola E-M o dużym natężeniu. Elektrony, przemieszczając się przez kolejne wnęki, nabierają coraz wyższej energii. 3. Końcowy element lasera stanowi undulator, w którym następuje wytworzenie światła lasero[...]

Szybki, niskolatencyjny system szeregowania danych pomiarowych implementowany w układzie FPGA DOI:10.15199/13.2017.8.9


  Jednym z rozwiązań używanych obecnie w diagnostyce gorącej plazmy tokamakowej są detektory typu GEM (GEM - ang. Gas Electron Multiplier) pracujące w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego. Na podstawie danych zebranych z detektora można określić takie parametry plazmy jak prędkość rotacji, temperaturę jonową oraz koncentrację domieszek. Detektory GEM przeznaczone dla tokamaków posiadają relatywnie dużą powierzchnię detekcyjną (rzędu decymetrów kwadratowych), zapewniają dobrą rozdzielczość przestrzenną i energetyczną oraz charakteryzują się odpornością na neutrony. Zadaniem systemu diagnostycznego omawianego w niniejszym artykule jest zwiększenie bezpieczeństwa eksploatacji tokamaka oraz polepszenie kontroli procesu fuzji termojądrowej w warunkach ziemskich. System detekcyjny dokonuje detekcji promieniowania z bardzo dużą częstością. Wymagało to opracowania wielokanałowego, wydajnego obliczeniowo i niskolatencyjnego elektronicznego systemu pomiarowego bazującego na układach FPGA, które na bieżąco przetwarzają uszeregowane dane pomiarowe. W niniejszym artykule omówiono metodę przetwarzania sygnałów cyfrowych z wielu źródeł pod kątem wydajnego, niskolatencyjnego ich szeregowania oraz przedstawiono rezultaty realizacji w układach FPGA. Zasada działania detektora GEM polega na konwersji energii fotonów na proporcjonalny sygnał elektryczny (rys. 1). Foton promieniowania wnika przez okno katody do pierwszego obszaru detektora GEM, w którym powoduje jonizację gazu i generację elektronów. Swobodne elektrony poruszają się zgodnie z kierunkiem pola elektrycznego w stronę folii GEM. Dzięki mikro-otworkom w folii GEM, w których tworzy się duży gradient pola elektrycznego, następuje powielanie elektronów. Zależnie od konstrukcji detektora, liczba folii waha się od 1 do 4. Chmura elektronów, która opuszcza ostatnią folię, dociera do elektrod odczytowych - anod. Słabe sygnały ładunkowe zebrane z elektrod są wprowadzane na modu[...]

Elektroniczne systemy pomiarowe do diagnostyki gorącej plazmy tokamakowej DOI:10.15199/13.2016.2.1


  W artykule przedstawiono opracowane przez Zespół Autorów wydajne elektroniczne systemy pomiarowe do diagnostyki gorącej plazmy tokamakowej bazujące na detektorach GEM. Na wstępie krótko omówiono realizowane eksperymenty fizyczne związane z gorącą plazmą oraz zasadę działania detektorów GEM, wykorzystywanych do rejestracji promieniowania miękkiego typu X emitowanego w tokamakach. Przedstawiono ogólną koncepcję budowy systemów elektronicznych do realizacji diagnostyki gorącej plazmy, działających z dużą ilość kanałów wejściowych oraz krótkim czasem przetwarzania danych. Omówiono dwa kluczowe systemy opracowywane przez Zespół: system sprzętowego histogramowania miękkiego promieniowania X oraz system szybkiej akwizycji potokowej miękkiego promieniowania X. Opisano budowę sprzętową systemów, opracowane koncepcje oraz implementacje oprogramowania (firmware oraz software) wraz z niezbędnymi algorytmami. Przedstawiono ponadto wyniki z działania systemów. Słowa kluczowe: FPGA, tokamak, plazma, detektor GEM, diagnostyka, system pomiarowy, szybka akwizycja danych, HDL, przetwarzanie danych.Ze względu na duży wpływ zanieczyszczeń plazmy w reaktorach typu tokamak na parametry wyładowania, w badaniach nad nią dużą rolę odgrywają diagnostyki oparte na pomiarach koncentracji domieszek. W szczególności pomiar polega na estymacji intensywności promieniowania linii emisyjnych poszczególnych elementów wewnątrz obszaru badanej plazmy. Domieszki te powstają na wskutek oddziaływania plazmy z otaczającymi ją powierzchniami, a więc koncentracja ich jest silnie zależna od materiałów pierwszej ścianki komory tokamaka. Wolfram, który jest głównym kandydatem na materiał pierwszej ścianki w projekcie ITER oraz w przyszłym reaktorze syntezy termojądrowej [1], zaczął być w ostatnich latach stosowany w wielu urządzeniach, w tym w projekcie WEST, gdzie jest wdrażany aktywnie chłodzony dywertor (część reaktora typu tokamak służąca do odprowadzania nieczysto[...]

System zabezpieczeń elektronicznego systemu pomiarowego do diagnostyki gorącej plazmy tokamakowej DOI:10.15199/13.2017.8.8


  Elektroniczny system pomiarowy do diagnostyki gorącej plazmy tokamakowej jest narażony na silne promieniowanie neutronowe. Promieniowanie to ma bardzo szkodliwy wpływ na pracę systemów elektronicznych. Wywołuje ono dwa fundamentalne mechanizmy uszkodzeń: ● Degradację sieci krystalicznej, która jest powodowana przez neutrony, protony, cząstki alfa, ciężkie jony i fotony gamma o bardzo wysokiej energii. Zmieniają one ułożenie atomów sieci krystalicznej, powodując trwałe uszkodzenia. Zwiększają liczbę rekombinacji i wyczerpują nośniki mniejszościowe pogarszając właściwości złącz półprzewodnikowych. Większe dawki promieniowania w krótkim czasie powodują częściowe wyżarzanie ("gojenie") uszkodzonej sieci krystalicznej, co prowadzi do mniejszej liczby uszkodzeń niż w przypadku niskiej intensywności promieniowania oddziałującej przez długi czas. Problem ten jest szczególnie istotny w przypadku tranzystorów bipolarnych, które są uzależnione od nośników mniejszościowych w bazie. Zwiększone straty spowodowane rekombinacją powodują utratę wzmocnienia tranzystora. ● Jonizację, którą wywołują naładowane cząstki, ale o zbyt małych energiach aby wywołać degradacje struktury krystalicznej. Jonizacja powoduje drobne usterki i miękkie błędy. Efekty te są zazwyczaj odwracalne, choć w niektórych przypadkach mogą spowodować trwałe zniszczenie urządzania jeśli wywołają inne mechanizmy uszkodzeń (np. efekt latch-up). Skuteczną metodą zapobiegania skutkom degradacji sieci krystalicznej jest wykorzystanie elementów elektronicznych cechujących się odpornością na promieniowanie neutronowe. Najbardziej szkodliwym efektem związanym z jonizacją jest latch-up, którego szybkie wykrycie i odpowiednie przeciwdziałanie pozwalają na ochronę urządzenia przed jego skutkami. Pomiar ilości neutronów w środ[...]

 Strona 1