Wyniki 1-3 spośród 3 dla zapytania: authorDesc:"Michał GĄSKA"

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[...]

Modelowanie i implementacja układu sekwencera sygnałów ładunkowych z detektora GEM dla szybkiego systemu diagnostyki gorącej plazmy tokamakowej DOI:10.15199/59.2018.4.2


  Rolą współczesnych systemów diagnostycznych gorącej plazmy tokamakowej jest nie tylko zapewnienie szybkiego, wydajnego monitoringu zjawisk zachodzących w plazmie (m.in. prędkości rotacji, temperatury jonowej, koncentracji domieszek itp.), ale także niskolatencyjnego procesu sterowania uwięzieniem plazmy w polu magnetycznym (tj. pracy systemu w trybie sprzężenia zwrotnego). Zadania te wymagają zastosowania szybkich detektorów, umożliwiających wykrycie promieniowania plazmy z bardzo dużą częstością oraz użycia wielokanałowych, wydajnych obliczeniowo i niskolatencyjnych elektronicznych systemów pomiarowych pracujących w trybie czasu rzeczywistego. Wymagania te wynikają z potrzeby długotrwałego oraz powtarzalnego utrzymania procesu kontrolowanej syntezy termojądrowej następującej w gorącej plazmie tokamakowej w celu pozyskania nowego, bezpiecznego i bardzo wydajnego źródła energii. Dotychczasowe rozwiązania obrazowania zanieczyszczeń w plazmie zapewniały akwizycję danych pomiarowych w trakcie procesu wytwarzania i utrzymania plazmy, natomiast udostępnienie i analiza danych odbywały się w tzw. trybie off-line, tzn. już po zakończeniu eksperymentu. W artykule, tytułem wprowadzenia, omówiono zasadę działania systemu diagnostyki zanieczyszczeń pierwszej generacji zrealizowanego dla tokamaka JET. Wykorzystanie układów FPGA (Field-Programmable Gate Array) umożliwiło implementację szybkich procesów numerycznego przetwarzania sygnałów oraz procesu histogramowania wykonywanego równolegle dla wszystkich 256 kanałów pomiarowych detektora GEM (Gas Electron Multiplier), pracujących w zakresie miękkiego promieniowania X. Dzięki temu osiągnięto rozdzielczość czasową 10 ms dla serii kilku tysięcy kolejno wykonywanych rozkładów widmowych [1]. Konieczność dalszego zwiększenia rozdzielczości czasowej obrazowania do 1 ms (lub mniejszej), wraz z realizacją analizy spektralnej w czasie rzeczywistym (w tzw. trybie on-line), leży u podstaw budowy syst[...]

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