A recently installed high-speed charge exchange diagnostic at the W7-X stellarator has been used to identify several high-n Rydberg emission lines near 500 nm following impurity injections. The wavelengths of observed high-n Rydberg transitions are independent of the impurity species and originate from ions with ionization states ranging from 14+ to 45+ suggesting that this approach can be applied to a variety of heavy impurities. Moreover, little to no passive signal is observed since the high-n energy levels are unlikely to be populated by electron impact excitation. The combination of the newly developed diagnostic and the observation of high-n Rydberg states provides spatially resolved, high-speed measurements of multiple charge states which are analyzed in a Bayesian inference framework to determine both impurity diffusion and convection profiles. Measurements from the 2023 experimental campaign conclusively show high diffusion and an inward pinch in the core, well above predictions by neoclassical theory.
W7-Xステラレータに最近設置された高速電荷交換診断装置を用いて、不純物入射後の500 nm付近の複数の高nリュードベリ輝線を同定した。観測された高nリュードベリ遷移の波長は不純物種に依存せず、14+から45+までの電離状態のイオンに由来しており、この手法が様々な重不純物に適用できることを示唆している。さらに、高nエネルギー準位は電子衝突励起によって占有される可能性が低いため、受動信号はほとんどまたはまったく観測されない。新たに開発された診断装置と高nリュードベリ状態の観測の組み合わせにより、複数の電荷状態の空間分解・高速測定が可能となり、これらはベイズ推論の枠組みで解析されて、不純物拡散分布と対流分布の両方を決定する。2023年の実験キャンペーンからの測定は、コアにおける高い拡散と内向きピンチを決定的に示しており、新古典理論による予測をはるかに上回っている。