As a new diagnostic method of core electromagnetic field, the laser-driven ion-beam trace probe (LITP), is expected to realize the first application of the advanced laser accelerator in magnetic confinement fusion. The detector of the LITP directly measures the distribution of the dispersed pulsed ions after they have passed through the core plasma (Yang 2014 Rev. Sci. Instrum.85 11E429). In such an environment of high temperature and radiation, the response and lifetime of the ion detector is very crucial. In this work, we have verified the feasibility of the LITP ion detection through systemic experiments. A CsI(Tl) scintillator coupled with an imaging system composed of optical lens and optical fiber array was calibrated on both the 4.5 MV Electrostatic Accelerator and the Compact LAser Plasma Accelerator (CLAPA) at Peking University. We found that the detectable proton density limit is achievable by using a tens of TW level laser system. The CsI(Tl) scintillator system was also tested on the HL-2A tokamak device to measure the real background noise caused by the hot plasma electrons and radiation. It was not damaged by the harsh environment after being placed in the tokamak for three days, and the background noise was completely suppressed when using an ultrafast camera and microsecond shutter. These calibrations and tests verified the feasibility of the LITP detector.
新たな診断手法としてのレーザー駆動イオンビームトレーサー（LITP）は、先進レーザー加速器の磁場閉じ込め核融合における初の応用が期待されている。LITPの検出器は、コアプラズマを通過した後の分散パルスイオンの分布を直接測定する（Yang 2014 Rev. Sci. Instrum. 85 11E429）。このような高温・高放射線環境下において、イオン検出器の応答性と寿命は極めて重要である。本研究では、系統的な実験を通じてLITPイオン検出の実現可能性を検証した。北京大学の4.5 MV静電加速器とコンパクトレーザープラズマ加速器（CLAPA）の両方において、光学レンズと光ファイバーアレイからなる結像システムに結合したCsI(Tl)シンチレータを較正した。その結果、検出可能な陽子密度限界は、数十TW級レーザーシステムを用いることで達成可能であることが判明した。また、CsI(Tl)シンチレータシステムをHL-2Aトカマク装置でも試験し、高温プラズマ電子と放射線による実環境バックグラウンドノイズを測定した。トカマク内に3日間設置した後も損傷は見られず、超高速カメラとマイクロ秒シャッターを使用することでバックグラウンドノイズは完全に抑制された。これらの較正と試験により、LITP検出器の実現可能性が検証された。