A new method for studying the thermalization and transport of injected impurities at the edge of hot plasma, (considering the last closed magnetic surface, the free path is between 1 and 2 cm approx.) under no perturbative conditions, is presented. In the proposed technique, a Nd:YAG laser is used to ablate Li from the lithiated wall of the stellarator TJ-II. While the laser pulse allows for the analysis of the released species through laser induced breakdown spectroscopy (LIBS), its laser pulse also provides a time reference for the time-of-flight (TOF) measurements of the Li+ ions performed. This is done by positioning light detection systems sensitive to an intense Li II spectral line at different toroidal locations away from such a source. TOF times of tens to hundreds of microseconds are recorded. Then, by de-convolving the shape of the recorded light pulse, the velocity distribution of the lithium-ion during its thermalization with the background plasma can be extracted. From this velocity distribution, the ion temperature of the background ions and the toroidal rotation at the plasma periphery can be deduced. In contrast with conventional Doppler spectroscopy, this technique uses filter-scope detectors rather than high-spectral-resolution spectrometers thus a tradeoff between spectral and time or space resolution is required. Finally, preliminary results of the application of this novel technique are shown to validate this proof of principle.
高温プラズマ周辺部における注入不純物の熱化と輸送を研究するための新しい方法を、非摂動条件下で提示する（最後の閉磁気面を考慮し、平均自由行程は約1〜2 cm）。提案手法では、Nd:YAGレーザーを用いて、ステラレーターTJ-IIのリチウム被覆壁からLiをアブレーションする。レーザーパルスは、レーザー誘起絶縁破壊分光法（LIBS）による放出種の分析を可能にすると同時に、実施されるLi+イオンの飛行時間（TOF）測定の時間基準を提供する。これは、高感度なLi IIスペクトル線に敏感な光検出システムを、線源から異なるトロイダル方向の位置に配置することによって行われる。数十から数百マイクロ秒のTOF時間が記録される。その後、記録された光パルスの形状をデコンボリューションすることにより、背景プラズマとの熱化中のリチウムイオンの速度分布を抽出できる。この速度分布から、背景イオンの温度と周辺部のトロイダル回転を推定できる。従来のドップラー分光法とは対照的に、この手法は高スペクトル分解分光器ではなくフィルタースコープ検出器を使用するため、スペクトル分解能と時間・空間分解能の間のトレードオフが必要となる。最後に、この新手法の応用による予備的結果が、原理実証を検証するものとして示される。