The two-dimensional (2D) density distribution of a particle beam can be reconstructed using a diagnostic based on tomographic techniques, which measures the Dα light. This paper presents investigations and tests concerning the reliability of such a diagnostic, applied to the beam produced in MITICA (Megavolt ITER Injector & Concept Advancement) the full-size prototype of the neutral beam injector, which will be used for additional heating on ITER. It aims at developing the technologies to guarantee the correct operation of the injectors to be installed in ITER. The main target of the tomographic diagnostic is the measurement of the beam uniformity with sufficient contrast and spatial resolution, and of its evolution throughout the pulse duration. In particular the ITER beam uniformity is required to be within 10%, thus the error of the tomographic reconstruction has to be lower than this value. The conceptual design of the diagnostic is presented, with a description of the layout and main components. The portholes around the vessel and the geometry of the lines of sight are arranged so as to cover the whole area of the beam. A tomographic algorithm based on the simultaneous algebraic reconstruction technique (SART) is developed to reconstruct the beam intensity profile. Phantoms reproducing different experimental beam configurations are simulated and reconstructed with this technique. The role of noise in the line-integrated signals is studied and its effect on the reconstructed emission is investigated. The unsatisfactory results suggested the introduction of a regularization algorithm, to reduce the effect of the noise in the beam reconstruction. In this way, the simulated phantoms are correctly reconstructed and their 2D spatial non-uniformity is correctly estimated, up to a noise level of 10%.
粒子ビームの二次元（2D）密度分布は、Dα光を測定するトモグラフィー技術に基づく診断装置を用いて再構成することができる。本論文は、そのような診断装置の信頼性に関する調査と試験を提示する。これは、ITERの追加加熱に使用される予定の中性粒子ビーム入射器の実寸大プロトタイプであるMITICA（Megavolt ITER Injector & Concept Advancement）で生成されるビームに適用されたものである。これは、ITERに設置される入射器の正確な動作を保証するための技術開発を目的としている。トモグラフィー診断装置の主な目標は、十分なコントラストと空間分解能を備えたビーム均一性の測定、およびパルス持続時間全体にわたるその時間発展の測定である。特に、ITERのビーム均一性は10%以内であることが要求されており、したがってトモグラフィー再構成の誤差はこの値より低くなければならない。診断装置の概念設計が、レイアウトと主要コンポーネントの説明とともに提示される。容器周辺のポートホールと視線の幾何学的配置は、ビームの全面積をカバーするように配置されている。ビーム強度プロファイルを再構成するために、同時代数再構成法（SART）に基づくトモグラフィーアルゴリズムが開発されている。異なる実験的ビーム構成を再現するファントムがシミュレートされ、この手法で再構成される。ライン積分信号におけるノイズの役割が研究され、再構成された発光へのその影響が調査される。不十分な結果は、ビーム再構成におけるノイズの影響を低減するための正則化アルゴリズムの導入を示唆した。このようにして、シミュレートされたファントムは正しく再構成され、その2D空間的非均一性は、10%のノイズレベルまで正しく推定される。