In the basic plasma physics device TORPEX, progress in the fundamental understanding of supra-thermal ion transport is achieved by extensive sets of three-dimensional (3D) data, together with numerical simulations of supra-thermal ion tracers in fluid turbulent fields. A miniaturized lithium 6+ ion source injects fast ions with energies up to 1 KeV and a double-gridded energy analyzer is used as a detector. The source is mounted on a toroidally movable system and the detector can be moved in the poloidal cross-section, allowing one to reconstruct 3D fast ion current profiles. Synchronous detection is used to enhance the signal-to-noise ratio. A modulated biasing voltage is applied to the fast ion source and an analog lock-in amplifier is used to demodulate the detector signal. The analog lock-in amplifier is specially designed to remove the capacitive noise associated with the voltage modulation. Radial transport of the fast ions, associated with plasma turbulence, is characterized. A synthetic diagnostic allows comparing the experimental results with numerical simulations of the fast ion transport in a global fluid simulation of the TORPEX plasma. A good agreement is shown.
基礎プラズマ物理装置TORPEXにおいて、超熱的イオン輸送の基礎的理解の進展は、流体乱流場中の超熱的イオントレーサーの数値シミュレーションとともに、三次元（3D）データの広範な取得によって達成される。小型化されたリチウム6+イオン源は、最大1 KeVのエネルギーを持つ高速イオンを入射し、二重グリッド型エネルギーアナライザが検出器として使用される。イオン源はトロイダル方向に可動なシステムに搭載され、検出器はポロイダル断面内で移動可能であり、これにより3Dの高速イオン電流分布の再構成が可能となる。同期検波を用いて信号対雑音比を向上させる。変調されたバイアス電圧が高速イオン源に印加され、アナログロックイン増幅器が検出器信号の復調に使用される。このアナログロックイン増幅器は、電圧変調に伴う容量性ノイズを除去するために特別に設計されている。プラズマ乱流に関連する高速イオンの径方向輸送が特性評価される。合成診断により、TORPEXプラズマのグローバル流体シミュレーションにおける高速イオン輸送の数値シミュレーション結果と実験結果の比較が可能となる。良好な一致が示される。