Orientador: Munemasa Machida

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Pela primeira vez foi instalado o diagnóstico de espalhamento Thomson no Toróide Compacto TC-1 da Unicamp. Primeiramente o diagnóstico foi realizado com uma única passagem do laser de rubi ( energia: 3 J -duração: 40 ns ) pelo plasma com injeção axial e radial do laser e observado a 90° .Com...

Resumo: Pela primeira vez foi instalado o diagnóstico de espalhamento Thomson no Toróide Compacto TC-1 da Unicamp. Primeiramente o diagnóstico foi realizado com uma única passagem do laser de rubi ( energia: 3 J -duração: 40 ns ) pelo plasma com injeção axial e radial do laser e observado a 90° .Com a injeção axial obtivemos uma densidade de (4,3 ± 0,7)x1021 m-3 e uma temperatura eletrônica de ( 8 ± 3) eV. Estes resultados foram confirmados com a geometria radial de injeção do laser com uma densidade de (5 ± 1)x1021 m-3 e uma temperatura de (5 ± 2) eV. A principal dificuldade neste tipo de experimento é a baixa razão entre a potência espalhada pelo plasma e a potência incidente do laser, que para um plasma típico de theta-pinch fica em torno de 10-12 .Para aumentar esta relação dois novos métodos foram estudados e aplicados no TC-1. O primeiro método que foi desenvolvido na Rússia consiste em fazer a luz do laser refletir várias vezes entre dois espelhos esféricos passando pela mesma região no plasma, aumentando desta forma o sinal espalhado. Com este método obtivemos um aumento do sinal de 5 vezes para 6 passagens do laser pelo plasma. Depois de algumas mudanças realizadas no TC-1 para aumentar a temperatura do plasma, conseguimos com o espalhamento Thomson multipasso uma temperatura de (24 ± 8) eV e uma densidade de (5,0 ± 0,8)x1021 m-3. O segundo método chamado de espalhamento Thomson em ângulo baixo, foi desenvolvido pela equipe do laboratório de Plasmas da Unicamp. Este método leva em consideração o fato de que para ângulos de observação menores de 90° a intensidade do espectro espalhado aumenta. Realizamos as medidas em um ângulo de 21° e através de um programa especialmente desenvolvido obtivemos uma temperatura de (15 ± 6) eV e uma densidade de (9 ± 2)x1021 m-3 que foram confirmados com espalhamento Thomson a 90°. Sendo que o nível de luz espúria do sistema ( do inglês "stray light" ) sempre foi mantida em níveis aceitáveis, a calibração do sistema foi realizada por espalhamento molecular Rayleigh com gás nitrogênio. Estes resultados de alta densidade e baixa temperatura que provavelmente são devidos a presença de impurezas no sistema, também foram confirmados pela espectroscopia V. U .V. e interferometria com CO2 instalados por outros membros da equipe

Abstract: For the first time, the 90° Thomson scattering diagnostic in the Compact Torus TC-1 at UNICAMP has been instaled. Firstly, this diagnostic has been done with traditional one pass of the rubi laser light ( energy : 3 J -duration : 40 ns ) through the plasma with axial and radial laser...

Abstract: For the first time, the 90° Thomson scattering diagnostic in the Compact Torus TC-1 at UNICAMP has been instaled. Firstly, this diagnostic has been done with traditional one pass of the rubi laser light ( energy : 3 J -duration : 40 ns ) through the plasma with axial and radial laser injection. By axial injection a density of (4.3 ± O.7)x1021 m-3 and a electronic temperature of ( 8 ± 3) eV was obtained . These results were confirmed with the radial geometry injection of the laser ( ne = (5 ± 1)x1021 m-3, Te = 5 ± 2 eV ). The main dificulty in this kind of experiment is the low ratio between the scattered power from the plasma and the incident laser power, which for a tipical theta-pinch plasma is about 10-12. To increase this relation, two new methods were studied and applied to the TC-1 device. The first method , developed recently in Russia, forces the laser light to pass several times in the same scattering region of the plasma through reflections in two spherical mirrors, increasing therefore the scattered light. An increase of 5 times was obtained with 6 passes of the laser through the plasma. After carrying out some changes in the TC-1 system, in order to increase the plasma temperature, the multipass Thomson scattering measurements were performed. With this method a temperature of (24 ± 8) eV and a density of (5.0 ± 0.8)x1021 m-3 were measured. The second method, the low angle Thomson scattering, was developed by the UNICAMP's plasma laboratory group. This method takes into account the fact that for observation angles less than 90° the scattered light increases. Our experiment has been carried out at 21° and the plasma parameters were calculated by using a specially developed code. A density of (9 ± 2 )x1021 m-3 and a temperature of (15 ± 6) eV were measured and confirmed by a single pass 90° Thomson scattering. As the stray light of the system has been kept to acceptable low levels, the calibration of the signals has been done by molecular Rayleigh scattering using nitrogen gas. These high density and low temperature results, that are probably due to the impurities in the system, were confirmed by V.U.V. spectroscopy and CO2 interferometry instaled by other members of the group