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核融合科学のための検出ソリューション

核融合プラズマの特性評価は、核融合エネルギー開発に欠かせない要素です。核融合は、ほぼ無尽蔵でクリーンな再生可能エネルギー源であり、世界のネットゼロ目標の達成にも大きく貢献できると期待されています。
しかし核融合環境は過酷であるため、Zピンチ核融合、慣性閉じ込め核融合(ICF)、ステラレーター、トカマク炉などの装置に対応しつつ、高感度かつ高速で動作する検出ソリューションが求められます。
Andor の増感ゲートカメラ、直接検出型X線カメラ、高速 sCMOS カメラ、分光器といった製品ラインアップは、こうした要求に応えるべく設計されており、幅広い核融合診断ソリューションを提供します。

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フュージョン・サイエンス検出ソリューションズ

イメージングでも分光でも、Andorは最適なソリューションを提供します。Andorのカメラと分光器は高感度かつ多機能で、多様な光機械インターフェース、トリガリング、取得設定オプションを備え、あらゆるニーズに対応します。近赤外から硬x-rayまで、Andorのカメラはカスタマイズされたソリューションを提供します。

iStar
sCMOs

  • 49フレーム/秒(5.5 MPセンサー)最大4 kHz(ROI)
  • 2 ナノ秒未満の時間分解能
  • 高ダイナミックレンジ
  • 単一光子レベルの感度
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直接および間接x-ray検出

  • 大面積sCMOsおよびCCDカメラ
  • レンズおよびファイバー結合シンチレータオプション
  • 直接検出と間接検出
  • 高ダイナミックレンジと高感度
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Kymera分光器、NewtonカメラおよびiXonカメラ

  • 高感度光学分光器
  • 最大数kHzの分光速度
  • 高スループットかつ高スペクトル分解能
  • 高度にモジュラー化された分光器
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核融合科学の応用と技術

プラズマ診断

プラズマは、エネルギー注入によって自然または人工的に生成されるイオン化された気体です。これは、レーザーアブレーションや、イオン化ガスへの容量性/誘導性電源の結合など、様々な方法で達成できます。プラズマは、核融合、薄膜成膜、マイクロエレクトロニクス、材料(化学)特性評価、表示システム、表面処理、基礎物理学、環境・健康などの分野で多くの応用があります。

iStar sCMOsやiStar CCDなどのゲート付き検出器は、光学パラメータを測定し、そこからプラズマの基本特性を導出するために使用できます。 イメージインテンシファイアベースの検出器におけるナノ秒スケールの精密なゲート制御は、プラズマの動的挙動をサンプリングしたり、レーザーなどのパルス光源によって生成される有用なプラズマ情報を分離するために利用できます。プラズマ分析技術には、発光分光分析法(OES)やトムソン散乱が含まれます。これらの分析から、温度や電子密度などのプラズマパラメータを光学的に測定することが可能です。

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x-ray画像診断

プラズマは軟x-rayから硬x-ray領域を含む広範な光子エネルギーを放射します。x-ray画像は、20 keV未満のエネルギーでは2次元シリコンベースカメラセンサーへの直接吸収により、あるいはシンチレータレンズまたはファイバーを介してCCDまたはsCMOs検出器に結合させることで取得可能です。

当社のx-rayカメラ製品群は、可視光領域では不可能な化学種の微細構造の同定や材料組成の解明に活用できます。

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LIBS

レーザー誘起破壊分光法(LIBS)は、パルスレーザーによるターゲットの微小アブレーションから生じるプラズマ発光を分析することで、試料の元素・化学組成に関する情報を提供します。 金属のグレード判定、各種人工材料中の元素濃度や比率の測定、材料マトリックス内の不純物や閉じ込められた物質(例:核融合炉/トカマクのプラズマ接触部品に吸着した物質)の同定などに利用できます。

高速ゲートICCDと組み合わせたEchelle分光器は、高スペクトル分解能と数百ナノメートルに及ぶ非常に広いスペクトル帯域幅を同時に提供するため、LIBS分析に特に適しています。

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ラマン

この非侵襲的なレーザー散乱分光法は、試料の分子情報(組成、構造)を提供します。温度変化/衝撃、機械的応力など様々な外部要因による材料マトリックスの破壊効果を評価したり、不純物、吸着分子、欠陥が材料の機械的特性に及ぼす影響を特定・理解するために利用できます。 コヒーレント反ストークスラマン分光法(CARS)は、プラズマの温度を非侵襲的に測定するために使用できます。

有機材料の場合、ラマン信号は試料からの蛍光と競合します。近赤外レーザーまたはUVレーザー(分子の吸収範囲外の波長)を用いることで、不要な蛍光寄与を大幅に低減または抑制できます。

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出版物

著者 タイトル
T Minniti et al Strain mapping and defects inspection of divertor targets by Bragg edge neutron imaging and neutron tomography 2025
M Shabbir et al Helium retention feature in the boron deposited layer on tungsten substrate by laser-induced breakdown spectroscopy and machine learning approach 2024
Z Mei et al Performance studies of an ultrafast gamma Cherenkov imaging Screen based on Silica fibers array 2024
C Goyon et al Plasma pressure profiles in a sheared-flow-stabilized Z-pinch 2024
C Swee et al Impurity transport study based on measurement of visible wavelength high-n charge exchange transitions at W7-X 2024
S Atikukke Resonant Laser Induced Breakdown Spectroscopy for quantitative elemental depth profile analysis of WTa coating 2024
C Zhang et al Development of a monochromatic crystal backlight imager for the recent double-cone ignition experiments 2024
S Shetty et al Depth profile CF LIBS analysis of the wall deposited layer in the COMPASS tokamak after LiSn testing campaign 2023
I Jogi et al Ex Situ LIBS Analysis of WEST Divertor Wall Tiles after C3 Campaign 2023
S Malko et al Proton stopping measurements at low velocity in warm dense carbon 2022