\input{/GW/SW/Latex/commons/preamble.page}
\input{/GW/SW/Latex/commons/packages.page}
%\input{/GW/SW/Latex/commons/LocalGWinput.page} % na lokalnim stroji
\input{/GW/SW/Latex/commons/RemoteGWinput.page} % remote stahovani zdrojaku a obrazku
\bibliography{/GW/root/golem,/GW/root/others}
\def\GWinput#1{\input{/GW/#1}}
\def\GWincludegraphics#1#2 {\includegraphics[#1]{/GW/#2}}
\title{Měření teploty plazmatu v tokamaku GOLEM}
\author{Skupina tokamaku GOLEM}
\date{Verze: \today}
\begin{document}
%\maketitle{}
\begin{abstract}
\noindent Účelem úlohy je obeznámit se se základními principy měření elektronové teploty plazmatu používané jak v oblasti průmyslu, tak v oblasti základního výzkumu. Úloha také slouží k nácviku dálkové operace komplexní experimentálním zařízením, správnému časovému rozvržení experimentu a vytěžení užitečné informace z velkých objemů experimentálních dat.
\end{abstract}
\section{Pomůcky}
\noindent Tokamak GOLEM s diagnostikou a datovými sběry, frekvenční generátor, napěťový zesilovač, dělič napětí 1:100, stejnosměrný zdroj 50 V, osciloskop, proměnný odpor, regulační transformátor, prstenec 16 Langmuirových sond na vertikálním manipulátoru.
\section{Teoretický úvod}
\GWinput{TrainingCourses/Commons/latexzdr.page}
\alibicz
%\end{document}
\subsection{Plazma}
\GWinput{Theory/Tokamaks/PlasmaPhysics/TokamakPlasma/latexzdr.page}
\PlazmaIntroDef
\subsection{Tokamak}
\GWinput{Theory/Tokamaks/Tokamaks/latexzdr.page}
\FuzeTokamak
\WrapFigZakladniKonceptTokamaku
\TokamakZakladniPopisTM
\subsection{Teorie vodivosti plazmatu}
\GWinput{Theory/Tokamaks/PlasmaPhysics/Conductivity/latexzdr.page}
\TeorieVodivostiTM
\subsection{Dvojvrstva a sondová měření lokální $T_e$}\label{sec_IV}
\GWinput{Theory/Tokamaks/Diagnostics/MeasurementElectronTemperature/latexzdr.page}
\SondovaMereniLokalniTe
\section{Experimentální uspořádání a postup měření}
\subsection{Tokamak GOLEM - technologické schéma}
\GWinput{Tokamak/EngineeringScheme/latexzdr.page}
\GOLEMparms
\tokamakGOLEMbasechar
\GWinput{Tokamak/EngineeringScheme/PrvniUroven/latexzdr.page}
\FigZakladniKonceptGOLEM
\GolemEngSetup
\subsection{Tokamak GOLEM - nastavení plazmatického výboje}
\GWinput{Tokamak/RemoteControl/latexzdr.page}
\NastaveniVyboje
\subsection{Tokamak GOLEM - základní diagnostika}
\GWinput{Diagnostics/Basic/BasicScheme/latexzdr.page}
\WrapFigGOLEMBasicDas
\GolemBaseDiagnostics
\DasDescript
\GOLEMBasicDasGraph
\subsection{Určení $\overline{T_e}$ plazmatu v tokamaku GOLEM}
\GWinput{Education/ExperimentMenu/BasicTokamakMeasurements/CentralElectronTemperatureSpitzerFormula/latexzdr.page}
\procedureTM
\subsection{Rozmítaná Langmuirova sonda - měření lokální $T_e$}
\GWinput{Education/ExperimentMenu/ProbeMeasurements/RakeProbe/LocalElectronTemperatureMeasurement/latexzdr.page}
\procedureTM
\section{Pracovní úkoly}
\begin{enumerate}
\item Nalezněte optimální parametry pro nastavení rozmítacího zdroje, aby se proměřovala především iontově nasycená část V-A charakteristiky. Zdůvodněte svůj výběr.
\item Vykonejte sérii výbojů s různým nastavením parametrů plazmatu. Do protokolu vyneste časovou závislost $U_{fl}$, $I_{i0}$, $\overline{T_e}$, $U$ a $I$ pro tři z nich.
\item V každém ze tří výbojů předešlého úkolu si vyhlédněte oblast s relativně stálým $U_{fl}$, $I_{i0}$ a $\overline{T_e}$. Pro každý výstřel vyneste do grafu V-A charakteristiku přes tyto intervaly. Nafitujte horní část V-A charakteristiky dle vztahu (\ref{eq_fit}) a určete lokální $T_e$. Srovnejte s $\overline{T_e}$.
\item Zvolte si pevně sadu parametrů výboje a vykonejte další sérii alespoň tří stejných výstřelů. Po každém výstřelu prohoďte rozmítací obvod na sondu na jiném $r$. Zvolte si pevně časový interval a určete lokální $T_e$ v tomto čase metodou z úkolu 3 pro každý z těchto výbojů.
\item Vztahem (\ref{eq_Te_prof}) určete z teplot z předešlého úkolu hloubku sondy v plazmatu. Do protokolu vyneste závislost hloubky určené z teploty na poloze sondy a proložte tuto závislost vztahem
$$
y = A \cdot x + B.
$$
Diskutujte parametry $A$ a $B$.
\end{enumerate}
\section{Pokyny k vypracování}
\begin{enumerate}
\item Na frekvenčním generátoru lze volně nastavovat amplitudu pily a její DC offset (tj. hodnotu "nuly"). Aby se charakteristika dostatečně proměřila, volte amplitudu $\approx 30$ V. Toho se dosahuje pomocí napěťového zesilovače. Nicméně ten nemá postačující výkon na to, aby zvládal proud tekoucí ze sondy pro $U > U_{fl}$. Proto je nutno nastavit DC offset zdroje tak, aby se během rozmítaní významně nepřekračoval plovoucí potenciál. K nastavení generátoru si pomozte osciloskopem.
\item $U_{fl}$ se podobně jako $U$ měří přes napěťový dělič 1:100. Myslete na to při zpracování.
% \item Zvolené intervaly budou obsahovat více než jednu V-A charakteristiku. Interpolace vyžaduje, aby fitované hodnoty byly z hlediska nezávislé proměnné $U$ seřazeny vzestupně.
% Toho dosáhnete třeba použitím funkce \emph{sort} v Excelu.
Na fitování použijte vámi preferovaný analytický program \footnote{Třeba Gnuplot \cite{gnuplot} nebo Qtiplot. Nebo si nějak jinak poraďte jste jaderňáci. } a vztah (\ref{eq_IV}) ve formě
\begin{equation}\label{eq_fit}
y = A \left(1 - \exp \left( \frac{x-B}{C} \right) \right),
\end{equation}
kde $y = I$ [A], $x = U$ [V], $A = I_{i0}$ [A], $B = U_{fl}$ [V] a hledaná $C = T_e$ [eV]. Jako počáteční odhad $T_e$ použijte $\overline{T_e}$, a jako odhad $U_{fl}$ a $I_{i0}$ použijte měřená data.
\item Při změně rozmítané sondy nezapomeňte změnit odpovídajícím způsobem také sondy měřící $U_{fl}$ a $I_{i0}$.
\end{enumerate}
\printbibliography
\end{document}
\begin{thebibliography}{99}
\bibitem{chen} F. F. Chen, \emph{Introduction to plasma physics}, Plenum Press, New York (1974), str. 3.
%\bibitem{cez} Skupina ČEZ, Řízená termonukleární syntéza, \url{http://www.cez.cz/edee/content/file/static/encyklopedie/encyklopedie-energetiky/03/synteza_8.html} (připojeno 10.2.2014).
\bibitem{fuze} G. McCracken, P. Stott, \emph{Fúze - energie vesmíru}, Mladá Fronta, Praha (2006).
\bibitem{stoll} I. Štoll, \emph{Elektřina a magnetismus}, Vydavatelství skript ČVUT, Praha (1998), str. 112.
\bibitem{kulhanek} P. Kulhánek, \emph{Úvod do teorie plazmatu}, Aldebaran Group for Astrophysics, Praha (2011)\\.\url{http://www.aldebaran.cz/studium/fpla.pdf}(připojeno 17.2.2014)
\bibitem{wesson} J. Wesson, \emph{Tokamaks -- 3rd Edition}, Clarendon Press, Oxford (2004).
\bibitem{uloha13} Vysokoteplotní plazma na tokamaku GOLEM, Úloha č. 13.A, \url{http://www.cez.cz/edee/content/file/static/encyklopedie/encyklopedie-energetiky/03/synteza_8.html}
\bibitem{gnuplot} Doprovodné dokumenty pro praktikum, Gnuplot, \url{http://praktikum.fjfi.cvut.cz/pluginfile.php/2757/mod_resource/content/3/uloha13A_v1.pdf} (připojeno 17.2.2014)
\end{thebibliography}
\begin{center}
\includegraphics[scale=.5]{./figs/nov05t3pict2-s.jpg}
% nov05t3pict2-s.jpg: 450x362 pixel, 72dpi, 15.88x12.77 cm, bb=0 0 450 362
\end{center}
\end{document}
