Electric probe arrangements are a standard tool for investigating plasma filaments in the scrape-off layer of magnetic fusion experiments. In the Wendelstein 7-X stellarator, recent work has characterized plasma filaments using reciprocating electric probes and provided a comparison of filament scaling to simulated filaments, showing remarkable agreement (Killer et al 2020 Plasma Phys. Control. Fusion62 085003). Here, such simulations are further employed to assess uncertainties inherent to probe measurements by introducing a synthetic probe diagnostic into the simulation. It is determined that filament diameters, and to a smaller degree radial filament velocities, are inherently underestimated in experiment when a filament is not centered on the probe tip. Filament velocity measurements are also sensitive to the alignment of the probes relative to the poloidal direction and the distance between pins. Floating potential pins which are spaced too far apart will underestimate filament velocity, whereas pins which are closely-spaced can overestimate the filament velocity. The sensitivity of the floating potential measurements—from which radial velocity is extracted—to temperature fluctuations is discussed. These investigations apply to measurements of filaments by electric probes in tokamaks as well and may serve as guidance for interpreting probe data and designing probe arrays.
電気プローブ配置は、磁気核融合実験におけるスクレイプオフ層内のプラズマフィラメントを調査するための標準的な手法である。Wendelstein 7-Xステラレータでは、最近の研究により、往復動電気プローブを用いてプラズマフィラメントの特性評価が行われ、フィラメントのスケーリングとシミュレーションとの比較が示され、顕著な一致が確認されている（Killerら 2020 Plasma Phys. Control. Fusion62 085003）。本稿では、このようなシミュレーションをさらに活用し、合成プローブ診断をシミュレーションに導入することで、プローブ測定に内在する不確実性を評価する。フィラメントがプローブ先端に中心合わせされていない場合、フィラメント径は実験において本質的に過小評価され、径方向速度はより小さな程度で過小評価されることが明らかにされた。また、フィラメント速度の測定は、ポロイダル方向に対するプローブの配向と、ピン間距離にも敏感である。浮遊電位ピンの間隔が広すぎるとフィラメント速度が過小評価される一方、ピンが密に配置されすぎるとフィラメント速度が過大評価される可能性がある。径方向速度が導出される浮遊電位測定の温度変動に対する感度についても考察する。これらの調査は、トカマクにおける電気プローブによるフィラメント測定にも適用可能であり、プローブデータの解釈およびプローブアレイの設計における指針として役立つものである。