Detachment, an important mechanism for reducing target heat deposition, is achieved through reductions in power, particle and momentum; which are induced through plasma–atom and plasma–molecule interactions. Experimental research in how those reactions precisely contribute to detachment is limited. Both plasma–atom as well as plasma–molecule interactions can result in excited hydrogen atoms which emit atomic line emission. In this work, we investigate a new Balmer Spectroscopy technique for Plasma–Molecule Interaction—BaSPMI. This first disentangles the Balmer line emission from the various plasma–atom and plasma–molecule interactions and secondly quantifies their contributions to particle (ionisation and recombination) and power balance (radiative power losses). Its performance is verified using synthetic diagnostic techniques of both attached and detached TCV and MAST-U SOLPS-ITER simulations. We find that H2 plasma chemistry involving and/or H− can substantially elevate the Hα emission during detachment, which we show is an important precursor for Molecular Activated Recombination. An example illustration analysis of the full BaSPMI technique shows that the hydrogenic line series, even Lyα as well as the medium-n Balmer lines, can be significantly influenced by plasma–molecule interactions by tens ofpercent. That has important implications for using atomic hydrogen spectroscopy for diagnosing divertor plasmas.
剥離は、ターゲットへの熱流束を低減するための重要なメカニズムであり、運動量、粒子、および電力の低減を通じて達成される。これらは、プラズマ-原子およびプラズマ-分子相互作用によって誘起される。これらの反応が剥離にどのように正確に寄与するかに関する実験的研究は限られている。プラズマ-原子相互作用とプラズマ-分子相互作用の両方が、原子状水素の発光線を放出する励起水素原子を生じ得る。本研究では、プラズマ-分子相互作用のための新しいバルマー分光法（BaSPMI）を調査する。この手法は、まずバルマー発光線を様々なプラズマ-原子およびプラズマ-分子相互作用から分離し、次に粒子バランス（電離および再結合）と電力バランス（放射損失）へのそれらの寄与を定量化する。その性能は、付着および剥離状態のTCVおよびMAST-U SOLPS-ITERシミュレーションの合成診断手法を用いて検証される。剥離中にH₂プラズマ化学および/またはH⁻がHα発光を大幅に増強し得ることが見出され、これは分子活性化再結合の重要な前駆体であることを示している。完全なBaSPMI手法の応用例として、水素同位体発光線系列（ライマン系列でさえも）がプラズマ-分子相互作用によって数十パーセントのレベルで有意に影響を受け得ることが示され、これはダイバータプラズマ診断のための原子状水素分光の使用に重要な意味を持つ。