Контроль процесса плазменной очистки входных зеркал оптических диагностик ИТЭР в тлеющем разряде на постоянном и среднечастотном импульсном токе

Рогов А. В.; Капустин Ю. В.; Горбунов А. В.

doi:10.31857/S0367292123600036

Контроль процесса плазменной очистки входных зеркал оптических диагностик ИТЭР в тлеющем разряде на постоянном и среднечастотном импульсном токе

Authors: Рогов А.¹, Капустин Ю.¹, Горбунов А.¹
Affiliations:
1. НИЦ “Курчатовский институт”
Issue: Vol 49, No 7 (2023)
Pages: 703-711
Section: ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ
URL: https://journals.rcsi.science/0367-2921/article/view/139599
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292123600036
EDN: https://elibrary.ru/WYGGXF
ID: 139599

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Внутривакуумные зеркала, используемые в системах оптической диагностики плазмы термоядерных установок, подвержены загрязнению и требуют периодической очистки. Очистку планируется проводить за счет ионного распыления загрязнения с отражающей поверхности в газовом разряде. В работе представлены результаты экспериментального исследования возможности контроля процесса очистки зеркал в тлеющем разряде, локализованном внутри сетчатого полого катода, на постоянном и среднечастотном импульсном токе. Исследованы три независимых метода контроля: по результатам измерения напряжения чистящего разряда при фиксированном токе, на основании измерения частоты возникновения микродуговых привязок при наличии диэлектрических загрязнений и посредством эмиссионной спектроскопии чистящего разряда. Отдельно для подтверждения эффекта очистки представлены результаты измерения спектра отражения зеркала. Показано, что все три способа могут быть использованы в системах очистки. Первый из рассмотренных методов выглядит наиболее перспективным, поскольку не требует дополнительных датчиков, используя только данные, получаемые от источника питания разряда, и применим при очистке как от электропроводящих, так и от тонких диэлектрических загрязнений. Контроль на основе измерения частоты возникновения микродуговых привязок может применяться для переключения между импульсным режимом и режимом постоянного тока при наличии слоистых металл-диэлектрических загрязнений, а также при очистке от локальных диэлектрических загрязнений, сформировавшихся в ходе аварий. Спектроскопический метод контроля обеспечивает наиболее высокую чувствительность и позволяет определить состав загрязнений, однако предъявляет повышенные требования к регистрирующей аппаратуре. Рассмотренные методы могут быть использованы для автоматизации процесса удаления загрязнений в системах плазменной очистки входных диагностических зеркал термоядерных установок, а также для контроля процесса финишной очистки подложек перед вакуумным осаждением покрытий.

Keywords

ИТЭР, разряд с полым катодом, система очистки зеркал, спектроскопия водородных линий, ион-электронная эмиссия, молибден

References

Litnovsky A., Voitsenya V.S., Costley A., Donné A.J.H. // Nuclear fusion. 2007. V. 47. Is. 8. P. 833–838. https://doi.org/10.1088/0029-5515/47/8/014
Voitsenya V.S., Bardamid A.F., Donné A.J.H. // Open physics journal. 2016. V. 3. PHY-3-23. P. 23. https://doi.org/10.2174/1874843001603010023
Мазуль И.В., Гиниятулин Р.Н., Кавин А.А., Литуновский Н.В., Маханьков А.Н., Пискарев П.Ю., Танчук В.Н. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 12. С. 1103 https://doi.org/10.31857/S0367292121110214
Капустин Ю.В., Рогов А.В. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2019. Т. 42. В. 1. С. 57. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2019-42-1-57-65
Pereira A., Martín P., Heredero R.L., Torquemada M.C., Rodrigo M.T., Gómez L.J., Vila R., Belenguer T., Medrano M., Piqueras J.J., Le Guern F., Pastor C., Rodri-guez M.C., Quintana J.A., Carrasco R., Lapayese F., de la Peña A., Alén-Cordero C. // IEEE transactions on plasma science. 2020. V. 48. Is. 6. P. 1. https://doi.org/10.1109/tps.2020.2967460
Shigin P., Babinov N., De Temmerman G., Danisi A., Dmitriev A., Larsen J., Madsen R., Marot L., Moser L., Mukhin E., Kochergin M., Ortiz R., Razdobarin A., Reichle R., Pitts R., Samsonov D., Tsalas M., Udintsev V., Walsh M. // Fusion engineering and design. 2021. V. 164. 112162. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2020.112162
Ключников Л.А., Крупин В.А., Коробов К.В., Нургалиев М.Р., Немец А.Р., Днестровский А.Ю., Науменко Н.Н., Тугаринов С.Н., Серов С.В., Деньщиков Д.С. // ВАНТ. Сер.: Термоядерный синтез. 2016. Т. 39. № 1. С. 95.
Orlovskiy I., Alekseev A., Andreenko E., Asadulin G., Gorshkov A. // Fusion engineering and design. 2017. V. 123. P. 1011. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2017.02.057
Рогов А.В., Капустин Ю.В., Алексеев А.Г. // Приборы и техника эксперимента. 2015. № 1. С. 168. https://doi.org/10.7868/S0032816214060111
Рогов А.В., Капустин Ю.В. // Успехи прикладной физики. 2016. Т. 4. № 3. С. 240.
Борисов А.М., Машкова Е.С. Физические основы ионно-лучевых технологий. I. Ионно-электронная эмиссия: уч. пособ. М.: Университетская книга. 2011. 142 с.
Берлин Е.В., Сейдман Л.А. Ионно-плазменные процессы в тонкопленочной технологии. М.: Техносфера. 2010. 528 с. ISBN: 978-5-94836-222-9.
Marot L., Moser L., Steiner R., Erni W., Steinacher M., Dine S., Porosnicu C., Lungu C.P., Soni K., Antunes R., Le Guern F., Piqueras J., Meyer E. // Fusion engineering and design. 2021. V. 163. 112140. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2020.112140
Рогов А.В., Капустин Ю.В. // Приборы и техника эксперимента. 2019. В. 1. С. 103–109. https://doi.org/10.1134/S0032816219010221
Qu X.-P., Yang G., He P., Feng H. // ECS journal of solid state science and technology. 2017. V. 6. Is. 7. P. 470–476. https://doi.org/10.1149/2.0351707jss.
URL: http://apelvac.com/catalog/69/index.html.
URL: http://lomophotonica.ru/monohromator/.
Ferron J., Alonso E.V., Baragiola R.A., Oliva-Florio A. // Journal of Physics D: Applied physics. 1981. V. 14. P. 1707–1719. https://doi.org/10.1088/0022-3727/14/9/018
Smith P.C., Hu B., Ruzic D.N. // J. Vac. Sci. Technol. 1994. V. A12. P. 2692–2700. https://doi.org/10.1116/1.579090
Szapiro B., Rocca J.J., Prabhuram T. // Appl. Phys. Lett. 1988. V. 53. Is. 358. https://doi.org/10.1063/1.100401
Рогов А.В., Капустин Ю.В., Мартыненко Ю.В. // Журнал технической физики. 2021. Т. 91. В. 9. С. 1369–1375. https://doi.org/10.21883/JTF.2021.09.51216.37-21
Gorshkov A.V., Alekseev A.G., Andreenko E.N., Asadu-lin G.M., Ageorges N., Kampf D., Naumenko N.N. // Fusion Engineering and Design. 2019. V. 146. Part A. P. 329–335. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2018.12.061
Moser L., Marot L., Steiner R., Newman M., Widdow-son A., Ivanova D., Likonen J., Petersson P., Pintsuk G., Rubel M., Meyer E. // Physica Scripta. 2016. T. 167. 014069. https://doi.org/10.1088/0031-8949/T167/1/014069
Беграмбеков Л.Б., Грунин А.В. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. № 12. С. 1244–1252. https://doi.org/10.31857/S036729212260056X
Раздобарин А.Г., Гаспарян Ю.М., Богачев Д.Л., Дмитриев А.М., Елец Д.И., Коваль А.Н., Курски-ев Г.С., Мухин Е.Е., Булгадарян Д.Г., Крат С.А., Маренков Е.Д., Алексеенко И.В. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. № 12. С. 1216. https://doi.org/10.31857/S0367292122100249
Рогов А.В., Капустин Ю.В. // Приборы и техника эксперимента. 2018. В. 2. С. 150. https://doi.org/10.7868/S0032816218020064