다채널 연 X-선 플라즈마 진단을 위한 Cormack 방법에 기반한 토모그래피 기법 연구

Abstract

토카막 플라즈마 진단을 위한 연 X-선 토모그래피(tomography)의 수학적인 알고리듬은 이미 여러 가지가 개발되어 있는데, 플라즈마의 단면모양이나 접근의 용이성, 그리고 관찰하고자 하는 물리적 현상 등에 따라 적합한 방법을 선택해야 한다. 본 연구에서는 현재 건설 중인 KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)의 고온 고밀도 플라즈마에 적용할 다채널 연 X-선 진단의 기초연구의 일환으로, 재구성의 효율과 정확도를 높이기 위해 미리 적용범위 시험(coverage test)을 통해 필요한 검출기배열의 개수와 위치 등을 정하고 이를 바탕으로 해석적인 방법인 Cormack 방법에 입각한 토모그래피 코드를 개발하였고, 플라즈마의 중심에서 밝기가 최대가 되는 샘플 영상과 중심 부근에 공동이 있는 샘플을 이용하여 개발한 코드의 신뢰성을 시험하였다. Cormack 방법에서는 재구성된 플라즈마 단면이 반경방향과 각도에 따른 함수로 주어지게 되는데 이러한 함수를 전개하기 위한 전개계수와 기저(basis) 함수의 최적화를 시도하였다. 또한 Cormack 방법의 단점인 플라즈마 언저리에서 재구성된 값의 정확도를 보완하기 위하여 Bessel 함수를 기저함수로 사용하여 코드를 개선하였고, Akaike Information Criterion(AIC)을 이용하여 최적의 검출기배열 개수와 배열 당 검출기의 개수를 결정하였다.