The present paper describes the effect of magnetic pick-up coil transfer functions on mode number analysis in magnetically confined fusion plasmas. Magnetic probes mounted inside the vacuum chamber are widely used to characterize the mode structure of magnetohydrodynamic modes, as, due to their relative simplicity and compact nature, several coils can be distributed over the vessel. Phase differences between the transfer functions of different magnetic pick-up coils lead to systematic errors in time- and frequency resolved mode number analysis. This paper presents the first in situ, end-to-end calibration of a magnetic pick-up coil system which was carried out by using an in-vessel driving coil on ASDEX Upgrade. The effect of the phase differences in the pick-up coil transfer functions is most significant in the 50–250 kHz frequency range, where the relative phase shift between the different probes can be up to 1 radian (∼60°). By applying a correction based on the transfer functions we found smaller residuals of mode number fitting in the considered discharges. In most cases an order of magnitude improvement was observed in the residuals of the mode number fits, which could open the way to investigate weaker electromagnetic oscillations with even high mode numbers.
本論文は、磁気閉じ込め核融合プラズマにおけるモード数解析に対する磁気ピックアップコイル伝達関数の影響について述べる。真空容器内に設置された磁気プローブは、その比較的単純な構造とコンパクトさから、複数のコイルを容器内に分散配置することが可能であり、磁気流体力学モードのモード構造を特徴付けるために広く用いられている。異なる磁気ピックアップコイル間の伝達関数の位相差は、時間分解および周波数分解されたモード数解析において系統的な誤差を引き起こす。本論文は、ASDEX Upgradeにおける真空容器内駆動コイルを用いて実施した、磁気ピックアップコイルシステムの初めてのその場・端-to-端校正について報告する。ピックアップコイル伝達関数の位相差の影響は、50〜250 kHzの周波数範囲で最も顕著であり、異なるプローブ間の相対位相シフトは最大で1ラジアン（約60°）に達する。伝達関数に基づく補正を適用した結果、対象とした放電におけるモード数フィッティングの残差は小さくなった。ほとんどの場合、モード数フィッティングの残差において一桁の改善が観察され、これにより、さらに高次のモード数を有する弱い電磁振動の解析が可能になることが示唆される。