1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика плазмы
  4. T. 49, № 7, 2023

Физика плазмы, 2023, T. 49, № 7, стр. 703-711

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

А. В. Рогов a, Ю. В. Капустин a, *, А. В. Горбунов a

a НИЦ “Курчатовский институт”
Москва, Россия

* E-mail: Kapustin_YV@nrcki.ru

Поступила в редакцию 10.01.2023
После доработки 12.03.2023
Принята к публикации 20.03.2023

Аннотация

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.

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

Список литературы

  1. 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

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. 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.

  8. 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

  9. Рогов А.В., Капустин Ю.В., Алексеев А.Г. // Приборы и техника эксперимента. 2015. № 1. С. 168. https://doi.org/10.7868/S0032816214060111

  10. Рогов А.В., Капустин Ю.В. // Успехи прикладной физики. 2016. Т. 4. № 3. С. 240.

  11. Борисов А.М., Машкова Е.С. Физические основы ионно-лучевых технологий. I. Ионно-электронная эмиссия: уч. пособ. М.: Университетская книга. 2011. 142 с.

  12. Берлин Е.В., Сейдман Л.А. Ионно-плазменные процессы в тонкопленочной технологии. М.: Техносфера. 2010. 528 с. ISBN: 978-5-94836-222-9.

  13. 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

  14. Рогов А.В., Капустин Ю.В. // Приборы и техника эксперимента. 2019. В. 1. С. 103–109. https://doi.org/10.1134/S0032816219010221

  15. 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.

  16. URL: http://apelvac.com/catalog/69/index.html.

  17. URL: http://lomophotonica.ru/monohromator/.

  18. 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

  19. 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

  20. Szapiro B., Rocca J.J., Prabhuram T. // Appl. Phys. Lett. 1988. V. 53. Is. 358. https://doi.org/10.1063/1.100401

  21. 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

  22. 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

  23. 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

  24. Беграмбеков Л.Б., Грунин А.В. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. № 12. С. 1244–1252. https://doi.org/10.31857/S036729212260056X

  25. 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

  26. Рогов А.В., Капустин Ю.В. // Приборы и техника эксперимента. 2018. В. 2. С. 150. https://doi.org/10.7868/S0032816218020064

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика плазмы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал