ALPACA 觀察由位于圣地亞哥的通用原子公司為美國能源部運行的 DIII-D 托卡馬克裝置內等離子體周圍的中性原子光環發出的光。通過研究這種光，科學家可以獲得有關中性原子密度的信息，這可以幫助它們保持等離子體的溫度并增加聚變反應產生的能量。
羊駝幫助科學家研究一種稱為“加油”的過程。在此過程中，等離子體周圍不同密度的中性原子云分裂成電子和離子并進入等離子體。 “我們對燃料很感興趣，因為中性原子密度可以增加等離子體粒子密度，而等離子體密度會影響聚變反應的數量，”駐扎在 DIII-D 的 PPPL 物理學家 Laszlo Horvath 說道，他幫助協調了 APACA 的組裝和安裝。 “如果我們可以增加等離子體的密度，那么我們就可以進行更多的聚變反應，從而產生更多的聚變功率。這正是我們希望在未來的聚變發電廠中實現的目標。”
此類燃料中涉及的氫原子來自三個來源。第一個是科學家用來引發等離子體的原始氫氣。第二個是電子和原子核在腔室較冷區域結合形成完整的原子。第三個是氫原子從構成內室表面的材料中泄漏，它們有時在托卡馬克運行期間被捕獲。
與針孔相機類似，近 2 英尺長的羊駝收集等離子光，該等離子光具有稱為萊曼阿爾法波長的特定屬性。研究人員可以通過測量光的亮度來計算中性原子的密度。此前，科學家們曾根據其他儀器的測量結果推斷出密度，但數據很難解釋。 ALPACA 是專門為收集萊曼阿爾法頻率的等離子光而設計的首批診斷設備之一，因此其數據更加清晰。
通過控制燃料，科學家可以使托卡馬克中的聚變反應更加高效，并增加其產生的熱量。增加的熱量很重要，因為等離子體越熱，基于托卡馬克的發電廠可以產生的電力就越多。
羊駝毛是一對診斷之一。它的雙胞胎被稱為 LLAMA，代表“萊曼阿爾法測量裝置”。這兩種診斷相輔相成。 LLAMA 觀察托卡馬克下部的內部和外部區域，而 ALPACA 觀察上部的內部和外部區域。
PPPL 首席研究物理學家、該項目負責人 Alessandro Bortolon 表示：“我們需要這兩種設備，因為雖然我們知道等離子體周圍有中性原子，但中性原子的數量因地而異，因此我們不知道它們到底在哪里聚集。” PPPL 與 DIII-D 國家聚變設施的合作。 “正因為如此，而且我們無法從單個測量中推斷，所以我們必須在多個位置進行測量。”
與所有診斷一樣，羊駝毛具有重要的用途。 “當我們在 DIII-D 等機器上進行實驗時，我們需要了解設備內部發生的情況，特別是如果我們想提高其性能，”Horvath 說。 “但由于等離子體的溫度為 1 億攝氏度，我們不能只使用烤箱溫度計或任何傳統的東西。他們只會融化。診斷讓我們了解什么是黑匣子。”
ALPACA 的設計采用了 3D 打印技術，該技術可以將空心室集成到冷卻管道的主結構骨架內。圣地亞哥州立大學大四學生、PPPL 技術助理 David Mauzey 表示：“沒有其他方法可以加工這個零件。” Mauzey 還領導了 APACCA 項目的機械工程方面。 “這是我負責大部分機械工程的第一個大型項目，”莫澤說。 “存在一些挑戰，例如確定光學組件的位置，但過程很有趣。”
ALPACA 是由 PPPL 單獨設計和建造的，盡管由 ALPACA 和 LLAMA 組成的完整系統將由 PPPL 和麻省理工學院合作運營。 PPPL DIII-D 場外研究副主任 Alexander Nagy 和北卡羅來納州立大學核工程助理教授 Florian Laggner 也做出了重大貢獻。羊駝目前正在接受測試。一旦 DIII-D 經過一段時間的維護后于 4 月恢復運行，ALPACA 將開始進行實際測量。
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