A probabilistic data analysis method was applied to analyze the spatially resolved beam emission intensities from the lithium beam diagnostic at ASDEX Upgrade. The method allows us to recover density profiles from the Li I emission profile with a spatial resolution of 5 mm and a temporal resolution of 50 µs. It is based on a probabilistic description of the measured data including absolutely calibrated measurement errors, a forward model for the simulation of the data given a density profile, and prior information about weak constraints on monotonicity. The density profile is parametrized by cubic spline polynomials. The method replaces the conventional approach applying an iterative (shooting) method to invert the density profile. The new probabilistic method allows us to analyze low-density profiles since there is no need to fulfil an inner boundary condition or to pre-smooth measured data because no direct inversion occurs. Consistent profile uncertainty measures are provided for different purposes. Profiles in the edge region can be fully explored for any plasma regime and the profile pedestal is accessible up to 0.8 × 1020 m−3. The advanced technique is demonstrated with low, medium and high density profiles at ASDEX Upgrade. The benefit of the achieved temporal resolution is shown with ELM resolved measurements. The dependence of the density profiles on electron temperature or impurity content is shown to be negligible.
確率論的データ解析法を適用して、ASDEX Upgradeにおけるリチウムビーム診断からの空間分解ビーム発光強度を解析した。この手法により、5 mmの空間分解能と50 µsの時間分解能で、Li I発光プロファイルから密度分布を再構築することが可能となる。本手法は、絶対較正された測定誤差を含む測定データの確率論的記述、密度分布が与えられた際のデータシミュレーションのためのフォワードモデル、および単調性に関する弱い制約の事前情報に基づいている。密度分布は、三次スプライン多項式によってパラメータ化される。本手法は、密度分布を反転するために反復（ショーティング）法を適用する従来のアプローチに取って代わるものである。新しい確率論的手法により、内部境界条件を満たす必要がなく、また直接反転が行われないため測定データの事前平滑化も不要であり、低密度分布の解析が可能となる。異なる目的に対して一貫した密度分布の不確実性評価が提供される。エッジ領域の分布は、あらゆるプラズマ状態に対して完全に探索可能であり、分布のペデスタルは0.8 × 10²⁰ m⁻³まで到達可能である。この高度な手法は、ASDEX Upgradeにおける低密度、中密度、高密度の分布を用いて実証される。達成された時間分解能の利点は、ELM分解測定によって示される。密度分布の電子温度または不純物含有量への依存性は無視できる程度であることが示される。