Tungsten (W) spectroscopy is known to be a useful tool for quantifying W fluxes in tokamaks. We aim to analyze how background plasma parameters influence the W spectral-line shape measured in the divertor and scrape-off layer and what information could be retrieved from such an analysis. To that end, a Monte Carlo model is developed to simulate the line shape of the 400.9 nm W I line emitted by physically sputtered W ions from plasma facing components. The influence of background plasma parameters (ion and electron temperature) and geometrical effects (detector positioning with respect to the eroded surface) are investigated. The effect of Zeeman splitting on the spectral line-shape is also explored. A set of requirements for the experimental set-up needed to measure the analyzed spectral line features with line peak shifts of the order of 10−2Å and peak widths in the range from 10−1Å to 10−2Å are proposed. These requirements are shown to be experimentally accessible, through the installation of specific high-resolution spectrometers not typically used on magnetic fusion devices.
タングステン(W)分光法は、トカマクにおけるWフラックスを定量化するための有用なツールであることが知られている。我々は、背景プラズマがダイバータおよびスクレイプオフ層において測定されるWスペクトル線形状にどのように影響するか、またそのような解析からどのような情報が得られるかを分析することを目的とする。そのために、プラズマ対向機器から物理スパッタリングされたW原子によって放出される400.9 nmのW I線の線形状をシミュレーションするモンテカルロモデルを開発する。背景プラズマのパラメータ(イオン温度および電子温度)と幾何学的効果(侵食面に対する検出器の配置)の影響を調査する。ゼーマン分裂がスペクトル線形状に及ぼす影響も検討する。解析されたスペクトル線の特徴を、線ピークシフトが10⁻²Å程度、ピーク幅が10⁻¹Åから10⁻²Åの範囲で測定するために必要な実験装置の要件を提案する。これらの要件は、磁気核融合装置で通常使用されていない特定の高分解能分光器の設置によって実験的に達成可能であることが示される。