This study presents the development of an advanced soft x-ray (SXR) diagnostic for the RFX-mod2 device, tailored for photon energies of ∼1–25 keV. The system will consist of two gas electron multiplier (GEM) detectors designed to enable energy-resolved 1D tomographic reconstructions (i.e. reconstructions of the SXR radial emissivity profiles). Simulations have shown its potential to achieve a spatial resolution of ∼1 cm and to differentiate between thermal and suprathermal plasma components. This capability is particularly valuable for RFX-mod2, where strong magnetic reconnection events are expected to generate significant SXR spectral tails in localized regions. The GEM-based diagnostic will therefore complement the SXR silicon photodiode arrays (SiPh) foreseen for installation at RFX-mod2 [2]. SiPh have been successfully employed for two-dimensional tomographic reconstruction of the SXR emissivity at RFX-mod. However, their operation in current mode allows only measurements of photon flux, lacking energy resolution. In contrast, GEM detectors operate in photon-counting mode. They provide energy-resolved measurements with a temporal resolution of ∼10 µs and an energy resolution of ∼20% at 6 keV. They also offer a high rate capability (∼1 MHz/channel) and high radiation hardness. This paper presents the CAD model of the GEM diagnostic, as well as the custom-made simulations used to drive design choices and develop the energy resolved 1D tomographic reconstruction algorithm.
本研究は、RFX-mod2装置向けの先進的な軟X線(SXR)計測装置の開発を提示する。これは、光子エネルギー約1–25 keVに適合するように調整されている。本システムは、エネルギー分解能を有する1次元トモグラフィ再構成（すなわち、SXR動径放射率プロファイルの再構成）を可能にするよう設計された2つのガス電子増倍管(GEM)検出器から構成される。シミュレーションにより、約1 cmの空間分解能を達成し、熱的および超熱的プラズマ成分を区別できる可能性が示されている。この能力は、強い磁気リコネクション事象が局所領域に有意なSXRスペクトルテールを生成すると予想されるRFX-mod2にとって特に価値がある。したがって、GEMベースの計測装置は、RFX-mod2への設置が予定されているSXRシリコンフォトダイオードアレイ(SiPh) [2]を補完するものとなる。SiPhは、RFX-modにおけるSXR放射率の2次元トモグラフィ再構成に成功裏に使用されてきた。しかし、その電流モードでの動作は光子束の測定のみを可能にし、エネルギー分解能を欠いている。対照的に、GEM検出器は光子計数モードで動作する。それらは、約10 µsの時間分解能と6 keVで約20%のエネルギー分解能を持つエネルギー分解測定を提供する。また、高いレート能力(約1 MHz/チャンネル)と高い放射線耐性も提供する。本論文は、GEM計測装置のCADモデル、ならびに設計選択を導き、エネルギー分解能を有する1次元トモグラフィ再構成アルゴリズムを開発するために使用された自作シミュレーションを提示する。