Imaging sensor technologies such as charge coupled devices and complementary metal-oxide-semiconductor have made remarkable progress in recent years. Fast imaging systems based on these new technologies are now being routinely employed for advanced fusion diagnostics. Since two-dimensional imaging considerably improves the investigation of three-dimensional structural physics, we have installed and operated the first high-speed two-dimensional coherence imaging camera system for the study of ion temperatures and flow velocities in the WEGA stellarator based on the Doppler broadening of 468.6 nm He II line emission. The coherence imaging camera was able to image the complete plasma poloidal cross-section over a toroidal region spanning 10°. The camera was used for basic plasma studies, including electron cyclotron resonance heating (ECRH) power step experiments. The ion temperature of helium plasmas in WEGA is found to be 1.5–2.0 eV at maximum (26 kW) ECRH power. The plasma rotates in the E × B direction with speeds between 500 and 1000 m s−1, increasing at higher ECRH power. It was confirmed that the flow direction reverses with the direction of the magnetic field. The observed ion temperatures and flows were cross checked against a multi-channel Echelle spectrometer and satisfactory agreement obtained.
CCDやCMOSなどのイメージングセンサー技術は、近年目覚ましい進歩を遂げている。これらの新技術に基づく高速イメージングシステムは、現在、先進的な核融合診断において日常的に使用されている。二次元イメージングは三次元構造物理の調査を大幅に向上させることから、我々はWEGAステラレータにおいて、468.6 nmのHe II線発光のドップラー効果に基づくイオン温度と流動速度の研究のための、初の高速二次元コヒーレンスイメージングシステムを設置し、運用した。このコヒーレンスイメージングカメラは、10°に及ぶトロイダル領域にわたって、プラズマのポロイダル断面全体を撮像することが可能であった。このカメラは、電子サイクロトロン共鳴加熱（ECRH）出力段階実験を含む基礎プラズマ研究に使用された。WEGAにおけるヘリウムプラズマのイオン温度は、最大ECRH出力（26 kW）時において1.5〜2.0 eVであることが判明した。プラズマはE×B方向に回転し、その速度は500〜1000 m s⁻¹の範囲であり、より高いECRH出力で増加した。流動方向は磁場の方向に応じて反転することが確認された。観測されたイオン温度と流動速度は、マルチチャンネルエシェル分光器による測定と相互検証され、良好な一致が得られた。