A novel spectroscopic gas puff imaging (SGPI) diagnostic is presented for the purpose of simultaneous two-dimensional measurements of the electron density (ne) and temperature (Te). The based on the He line-ratio technique, this diagnostic achieves a spatiotemporal resolution in the edge plasma of the TJ-II stellarator of a few mm and down to 5 µs. A high-speed intensified camera records a scene that combines images of the plasma volume where helium is injected using three lenses. Each lens is fitted with a band-pass filter for one of the emission lines of He-I (667 nm, 706 nm and 728 nm). The electron density and temperature are deduced from the ratios of intensities using a collisional radiative model. The location of the helium injector was optimised to align the line(s) of sight of the diagnostic with the magnetic field within the volume of the injected thermal neutral cloud of helium. This specific alignment serves to minimise any artefacts caused by line integration, thereby enhancing spatial resolution. A series of experiments were conducted under varying plasma heating conditions—electron cyclotron resonance and neutral beam injection—to cross-validate the electron density and temperature profiles obtained with the novel SGPI diagnostic against Thomson scattering and the supersonic helium beam. Furthermore, the use of the diagnostic for the purpose of turbulent fluctuation analysis is explored, and preliminary results are presented.
新しい分光ガスパフイメージング（SGPI）診断装置を提示する。これは、電子密度（ne）と温度（Te）の同時二次元測定を目的とする。He線比法に基づくこの診断装置は、TJ-IIステラレーターの周辺プラズマにおいて、数mmおよび最大5 µsの時空間分解能を達成する。高速イメージ増強カメラは、ヘリウムが注入されるプラズマ領域の画像を3つのレンズを用いて組み合わせたシーンを記録する。各レンズには、He Iの発光線（667 nm、706 nm、728 nm）のいずれかに対するバンドパスフィルターが取り付けられている。電子密度と温度は、衝突放射モデルを用いて強度比から推定される。ヘリウム注入器の位置は、注入された熱的中性ヘリウム雲の体積内で、診断装置の視線を磁場と一致させるように最適化された。この特定の配置は、線積分によって引き起こされるアーチファクトを最小限に抑え、それによって空間分解能を向上させる。一連の実験は、電子サイクロトロン共鳴および中性粒子ビーム入射という異なるプラズマ加熱条件下で実施され、新しいSGPI診断装置から得られた電子密度・温度分布をトムソン散乱および超音速ヘリウムビームと相互検証した。さらに、乱流揺動解析を目的とした診断装置の使用が検討され、予備的な結果が示される。