• Volume/Page
  • Keyword
  • DOI
  • Citation
  • Advanced
   
 
 
 

Flickr Twitter UniPHY Group iResearch App Facebook

Rev. Sci. Instrum. 79, 011101 (2008); doi:10.1063/1.2823259 (16 pages)

Invited Review Article: Contemporary instrumentation and application of charge exchange neutral particle diagnostics in magnetic fusion energy experiments

S. S. Medley1, A. J. H. Donné2, R. Kaita1, A. I. Kislyakov3, M. P. Petrov3, and A. L. Roquemore1

1Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton, New Jersey 08543, USA
2FOM-Institute for Plasma Physics Rijnhuizen, Association EURATOM-FOM, Trilateral Euregio Cluster, P.O. Box 1207, 3430 BE Nieuwegein, The Netherlands
3A.F. Ioffe Physical Technical Institute, St. Petersburg 194021, Russia

View MapView Map

(Received 16 July 2007; accepted 5 November 2007; published online 23 January 2008)

An overview of the developments postcirca 1980s in the instrumentation and application of charge exchange neutral particle diagnostics on magnetic fusion energy experiments is presented. First, spectrometers that employ only electric fields and hence provide ion energy resolution but not mass resolution are discussed. Next, spectrometers that use various geometrical combinations of both electric and magnetic fields to provide both energy and mass resolutions are reviewed. Finally, neutral particle diagnostics based on utilization of time-of-flight techniques are presented.

© 2008 American Institute of Physics

Article Outline

  1. INTRODUCTION
  2. CHARGE EXCHANGE NEUTRAL REIONIZATION TECHNIQUES
  3. ELECTROSTATIC SPECTROMETERS
  4. SUPERIMPOSED EǁB SPECTROMETERS
  5. TANDEM EǁB SPECTROMETERS
  6. TIME-OF-FLIGHT SPECTROMETERS
  7. NPA MEASUREMENT OF MeV IONS
  8. NEUTRON AND GAMMA RADIATION EFFECTS

RELATED DATABASES

To view database links for this article, you need to log in.

KEYWORDS and PACS

PACS

  • 52.70.-m

    Plasma diagnostic techniques and instrumentation

PUBLICATION DATA

ISSN:

0034-6748 (print)  
1089-7623 (online)

For access to fully linked references, you need to log in.
    N. C. Luhmann, Jr. and W. A. Peebles, Rev. Sci. Instrum. 55, 279 (1984)RSINAK000055000003000279000001.

    S. Sudo, Y. Nagayama, M. Emoto, M. Goto, Y. Hamada, K. Ida, T. Ido, H. Iguchi, S. Inagaki, M. Isobe, K. Kawahata, K. Khlopenkov, S. Masuzaki, T. Minami, S. Morita, S. Muto, H. Nakanishi, K. Narihara, A. Nishizawa, S. Ohdachi, M. Osakabe, T. Ozaki, B. J. Peterson, S. Sakakibara, M. Sasao, K. Sato, M. Shoji, K. Tanaka, K. Toi, T. Tokuzawa, K. Watanabe, T. Watanabe, I. Yamada, N. Ashikawa, T. Kobuchi, Y. Liang, N. Tamura, H. Sasao, E. Ejiri, S. Okajima, A. Mase, S. Truji-Lio, T. Akayama, V. Zanza, G. Bracco, A. Sibio, B. Tilia, A. V. Krasilnikov, J. F. Lyon, L. N. Vyacheslavov, and G. A. Wurden, Rev. Sci. Instrum. 72, 483 (2001)RSINAK000072000001000483000001.

    S. L. Davis, D. Mueller, and C. J. Keane, Rev. Sci. Instrum. 54, 315 (1983)RSINAK000054000003000315000001.

    G. Schilling, T. A. Kozum, S. S. Medley, and K. M. Young, Rev. Sci. Instrum. 57, 2060 (1986)RSINAK000057000008002060000001.

    W. L. Rowan, R. D. Bengtson, R. V. Bravenec, H. He, J. Jagger, D. M. Patterson, D. W. Ross, P. M. Valanju, A. J. Wootton, E. S. Marmar, J. H. Irby, J. A. Snipes, and J. L. Terry, Rev. Sci. Instrum. 68, 300 (1997)RSINAK000068000001000300000001.

    K. J. McCarthy, R. Balbin, A. López-Fraguas, A. Garcia, J. M. Carmona, J. Sánchez, and A. A. Ivanov, Rev. Sci. Instrum. 75, 3499 (2004)RSINAK000075000010003499000001.

    L. Q. Hu, B. N. Wan, C. D. Hu, B. H. Liu, Z. W. Wu, J. Huang, W. L. Rowan, H. Huang, and K. Gentle, Rev. Sci. Instrum. 75, 3496 (2004)RSINAK000075000010003496000001.

    P. Beiersdorfer, A. L. Roquemore, and R. Kaita, Rev. Sci. Instrum. 58, 2092 (1987)RSINAK000058000011002092000001.

    R. Kaita, R. J. Goldston, D. Meyerhofer, and J. Eridon, Rev. Sci. Instrum. 52, 1795 (1981)RSINAK000052000012001795000001.

    E. M. Carolipio and W. W. Heidbrink, Rev. Sci. Instrum. 68, 304 (1997)RSINAK000068000001000304000001.

    H. J. Leisenfelder, R. L. Hancock, J. H. Resnick, T. P. Crowley, and J. G. Schatz, Rev. Sci. Instrum. 63, 4579 (1997)RSINAK000063000010004579000001.

    A. Fujisawa and Y. Hamada, Rev. Sci. Instrum. 64, 3503 (1993)RSINAK000064000012003503000001.

    L. R. Boedeker, Rev. Sci. Instrum. 50, 722 (1979)RSINAK000050000006000722000001.

    T. S. Green and G. A. Proca, Rev. Sci. Instrum. 41, 1409 (1970)RSINAK000041000010001409000001.

    A. W. Molvik, Rev. Sci. Instrum. 52, 704 (1981)RSINAK000052000005000704000001.

    W. W. Heidbrink, Phys. Plasmas 9, 28 (2002)PHPAEN000009000001000028000001.

    K. McGuire, R. Goldston, M. Bell, M. Bitter, K. Bol, K. Brau, D. Buchenauer, T. Crowley, S. Davis, F. Dylla, H. Eubank, H. Fishman, R. Fonck, B. Grek, R. Grimm, R. Hawryluk, H. Hsuan, R. Hulse, R. Izzo, R. Kaita, S. Kaye, H. Kugel, D. Johnson, J. Manickam, D. Manos, D. Mansfield, E. Mazzucato, R. McCann, D. McCune, D. Monticello, R. Motley, D. Mueller, K. Oasa, M. Okabayashi, K. Owens, W. Park, M. Reusch, N. Sauthoff, G. Schmidt, S. Sesnic, J. Strachan, C. Surko, R. Slusher, H. Takahashi, F. Tenney, P. Thomas, H. Towner, J. Valley, and R. White, Phys. Rev. Lett. 50, 891 (1983).

    V. V. Afrosimov, E. L. Berezovskii, I. P. Gladkovskii, A. I. Kislyakov, M. P. Petrov, and M. P. Sadovnikov, Sov. Phys. Tech. Phys. 20, 33 (1975).

    W. E. Nexsen, Jr., W. C. Turner, and W. F. Cummins, Rev. Sci. Instrum. 50, 1227 (1979)RSINAK000050000010001227000001.

    S. S. Medley and A. L. Roquemore, Rev. Sci. Instrum. 69, 2651 (1998)RSINAK000069000007002651000001.

    A. L. Roquemore, G. Gammel, G. W. Hammett, R. Kaita, and S. S. Medley, Rev. Sci. Instrum. 56, 1120 (1985)RSINAK000056000005001120000001.

    W. W. Heidbrink, C. W. Barnes, G. W. Hammett, Y. Kusama, S. D. Scott, M. C. Zarnstorff, L. C. Johnson, D. McCune, S. S. Medley, H. K. Park, A. L. Roquemore, J. D. Strachan, and G. Taylor, Phys. Fluids B 3, 3167 (1991)PFBPEI000003000011003167000001.

    R. Kaita, R. B. White, A. W. Morris, E. D. Fredrickson, K. McGuire, S. S. Medley, and S. D. Scott, Phys. Fluids B 2, 1584 (1990)PFBPEI000002000007001584000001.

    M. R. Wade, R. J. Colchin, J. F. Lyon, R. N. Morris, C. E. Thomas, and A. L. Roquemore, Rev. Sci. Instrum. 61, 3202 (1990)RSINAK000061000010003202000001.

    S. S. Medley and A. L. Roquemore, Rev. Sci. Instrum. 75, 3625 (2004)RSINAK000075000010003625000001.

    J. H. Foote, G. W. Coutts, L. R. Pedrotti, L. Schlander, and B. E. Wood, Rev. Sci. Instrum. 56, 1117 (1985)RSINAK000056000005001117000001.

    S. S. Medley, R. E. Bell, M. P. Petrov, A. L. Roquemore, and E. V. Suvorkin, Rev. Sci. Instrum. 74, 1896 (2003)RSINAK000074000003001896000001.

    A. L. Rosenberg, J. E. Menard, J. R. Wilson, S. S. Medley, R. Andre, C. K. Phillips, D. S. Darrow, B. P. LeBlanc, M. H. Redi, N. J. Fisch, R. W. Harvey, T. K. Mau, E. F. Jaeger, P. M. Ryan, D. W. Swain, S. A. Sabbagh, and J. Egedal, Phys. Plasmas 11, 2441 (2004)PHPAEN000011000005002441000001.

    C. J. Armentrout, G. Bramson, and R. Evanko, Rev. Sci. Instrum. 56, 2101 (1985)RSINAK000056000011002101000001.

    C. Kurz and C. L. Fiore, Rev. Sci. Instrum. 61, 3119 (1990)RSINAK000061000010003119000001.

    Y. Kusama, M. Nemoto, K. Tobita, and H. Takeuchi, Rev. Sci. Instrum. 61, 3107 (1990)RSINAK000061000010003107000001.

    K. Hayashi, K. Hashimoto, H. Yamoto, H. Takeuchi, Y. Miura, T. Nishitani, M. Shiho, and H. Maeda, Rev. Sci. Instrum. 56, 359 (1985)RSINAK000056000003000359000001.

    R. Bartiromo, G. Bracco, M. Brusati, G. Grosso, S. Mantovani, B. Tilia, and V. Zanza, Rev. Sci. Instrum. 58, 788 (1987)RSINAK000058000005000788000001.

    W. Hermann, Rev. Sci. Instrum. 69, 3165 (1998)RSINAK000069000009003165000001.

    A. A. Korotkov, A. Gondhalekar, and R. J. Akers, Phys. Plasmas 7, 957 (2000)PHPAEN000007000003000957000001.

    Y. Kusama, M. Nemoto, M. Satch, Y. Tsukahara, K. Tobita, H. Takeuchi, S. Petrov, V. Afanassiev, S. Kozlovskij, and M. Petrov, Rev. Sci. Instrum. 66, 339 (1995)RSINAK000066000001000339000001.

    V. I. Afanasyev, A. Gondhalekar, P. Yu. Babenko, P. Beaumont, P. Beaumont, P. De Antonis, A. V. Detch, A. I. Kislyakov, S. S. Kozlovskij, M. I. Mironov, M. P. Petrov, S. Ya. Petrov, F. V. Tschernyshev, and C. H. Wilson, Rev. Sci. Instrum. 74, 2338 (2003)RSINAK000074000004002338000001.

    Y. Miura and F. Okano, Rev. Sci. Instrum. 61, 3581 (1990)RSINAK000061000011003581000001.

    S. Costa, F. Frascati, R. Guatieri, I. Molon, A. Sardella, and V. Toigo, Rev. Sci. Instrum. 66, 330 (1995)RSINAK000066000001000330000001.

    S. Costa, A. Murari, and L. Lotto, Rev. Sci. Instrum. 72, 607 (2001)RSINAK000072000001000607000001.

    R. L. Boivin, M. Koltonyuk, C. P. Munson, and R. M. Mayo, Rev. Sci. Instrum. 68, 982 (1997)RSINAK000068000001000982000001.

    M. Ichimura, H. Higaki, T. Kawabata, D. Inoue, H. Nagai, S. Kakimoto, Y. Yamaguchi, K. Horinouchi, K. Ide, K. Nakagome, and T. Cho, Rev. Sci. Instrum. 75, 3637 (2004)RSINAK000075000010003637000001.

    W. van Toledo, A. R. de Bree, R. Van Buuren, H. De Kluiver, and A. J. H. Donné, Rev. Sci. Instrum. 61, 622 (1990)RSINAK000061000001000622000001.

    W. van Toledo, R. Van Buuren, H. De Kluiver, and A. J. H. Donné, Rev. Sci. Instrum. 63, 2223 (1992)RSINAK000063000004002223000001.

    W. A. de Zeeuw, H. W. van der Ven, J. M. M. de Wit, and A. J. H. Donné, Rev. Sci. Instrum. 62, 110 (1991)RSINAK000062000001000110000001.

    G. Bracco, G. Betello, S. Mantovani, A. Moleti, B. Tilia, and V. Zanza, Rev. Sci. Instrum. 63, 5685 (1992)RSINAK000063000012005685000001.

    T. Ozaki, V. Zanza, G. Bracco, A. Moleti, B. Tilia, and A. Sibio, Rev. Sci. Instrum. 71, 2698 (2000)RSINAK000071000007002698000001.

    A. J. H. Donné, E. P. Barbian, and H. W. van der Ven, J. Appl. Phys. 62, 3130 (1987)JAPIAU000062000008003130000001.

    A. A. E. van Blokland, T. W. M. Grimbergen, and H. W. van der Ven, Rev. Sci. Instrum. 63, 1978 (1992)RSINAK000063000003001978000001.

    T. Ozaki, S. Murakami, P. Goncharov, T. Watanabe, S. Sudo, K. Narihara, K. Tanaka, S. Kubo, T. Simozuma, H. Idei, Y. Oka, M. Osakabe, Y. Takeiri, K. Tsumori, K. Ida, M. Shoji, H. Nakanishi, M. Sasao, O. Kaneko, K. Kawahata, Y. Nakamura, N. Ohyabu, and O. Motojima, Rev. Sci. Instrum. 74, 1878 (2003)RSINAK000074000003001878000001.

    M. P. Petrov, R. Bell, R. V. Budny, N. N. Gorlelenkov, S. S. Medley, R. B. White, and S. J. Zweben, Phys. Plasmas 6, 2430 (1999)PHPAEN000006000006002430000001.

    H. H. Duong, R. K. Fisher, J. M. McChesney, P. B. Parks, S. S. Medley, D. K. Mansfield, A. L. Roquemore, and M. P. Petrov, Rev. Sci. Instrum. 68, 340 (1997)RSINAK000068000001000340000001.

    R. K. Fisher, J. M. McChesney, A. W. Howald, P. B. Parks, J. A. Snipes, J. L. Terry, E. S. Marmar, S. J. Zweben, and S. S. Medley, Rev. Sci. Instrum. 63, 4499 (1992)RSINAK000063000010004499000001.

    R. K. Fisher, J. M. McChesney, P. B. Parks, H. H. Duong, S. S. Medley, A. L. Roquemore, D. K. Mansfield, R. V. Budny, M. P. Petrov, and R. E. Olson, Phys. Rev. Lett. 75, 846 (1995).

    S. S. Medley, D. K. Mansfield, A. L. Roquemore, R. K. Fisher, H. H. Duong, J. M. McChesney, P. B. Parks, M. P. Petrov, A. V. Khudoleev, and N. N. Gorelenkov, Rev. Sci. Instrum. 67, 3122 (1996)RSINAK000067000009003122000001.

    S. S. Medley and R. Persing, Rev. Sci. Instrum. 52, 1463 (1981)RSINAK000052000010001463000001.

    A. L. Roquemore, S. S. Medley, and S. D. Scott, Rev. Sci. Instrum. 59, 1726 (1988)RSINAK000059000008001726000001.

    M. R. Tournianski, P. G. Carolan, and R. J. Akers, Rev. Sci. Instrum. 75, 2854 (2004)RSINAK000075000009002854000001.

    T. Ozaki, P. Goncharov, S. Sudo, T. Seki, S. Murakami, E. Veschev, and J. Lyon, Rev. Sci. Instrum. 77, 10E917 (2006)RSINAK00007700001010E917000001.


For access to citing articles, you need to log in.


Figures (27)

Access to article objects (figures, tables, multimedia) requires a subscription; log in to view available files.
(Access to supplementary files, where available, is free for this journal.)



Close
Google Calendar
ADVERTISEMENT

close