Validation of 2D Te and ne measurements made with Helium imaging spectroscopy in the volume of the TCV divertor
B. Linehan, A. Perek, B.P. Duval, F. Bagnato, P. Blanchard, C. Colandrea, H. De Oliveira, O. Février, E. Flom, S. Gorno, M. Goto, E. Marmar, L. Martinelli, Abhilash Mathews, J. M. Muñoz Burgos, D. Mykytchuk, N. Offeddu, D.S. Oliveira, H. Reimerdes, D. Reiter, O. Schmitz, J. L. Terry, C. Theiler, C.K. Tsui, Benjamin Vincent, T. Wijkamp, C. Wüthrich, W. Zholobenko, the TCV Team
Abstract
Abstract Multi-spectral imaging of helium atomic emission (HeMSI) has been used to create 2D poloidal maps of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>T</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> in TCV’s divertor. To achieve these measurements, TCV’s MANTIS multispectral cameras (Perek et al 2019 Rev. Sci. Instrum. 90 123514) simultaneously imaged four He I lines (two singlet and two triplet) and a He II line (468 nm) from passively present He and He + . The images, which were absolutely calibrated and covered the whole divertor region, were inverted through the assumption of toroidal symmetry to create emissivity profiles and, consequently, line-ratio profiles. A collisional-radiative model (CRM) was applied to the line-ratio profiles to produce 2D poloidal maps of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>T</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> . The collisional-radiative modeling was accomplished with the Goto helium CRM code (Zholobenko et al 2018 Nucl. Fusion 58 126006, Zholobenko et al 2018 Technical Report , Goto 2003 J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 76 331–44) which accounts for electron-impact excitation (EIE) and deexcitation, and electron–ion recombination (EIR) with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>He</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> . The HeMSI <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>T</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> measurements were compared with co-local Thomson scattering measurements. The two sets of measurements exhibited good agreement for ionizing plasmas: <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mn>5</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>eV</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo>⩽</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>T</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>⩽</mml:mo> <mml:mn>60</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>eV</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> , and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mn>18</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mrow>