Reflective metallic coatings for first mirrors on ITER

Eren, Baran; Marot, L.; Litnovsky, A.; Matveeva, Maria; Steiner, Roland; Emberger, Valentin; Wisse, M.; Mathys, Daniel; Covarel, G.; Meyer, Ernst

doi:10.1016/j.fusengdes.2010.12.038

Cited by 23 publications

(25 citation statements)

References 14 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Размер кластера, являющегося ядром для растущего зерна, определяет конечный поперечный размер кристаллита. Кристаллиты растут эпитаксиально на затравочном кластере и при напылении без распыления образуют текстурированную столбчатую структуру [7,8].…”

Section: теоретический анализ теория роста кристаллитов при напыленииunclassified

“…Высокой устойчивостью к распылению обладают Mo-зеркала со столбчатым нанокристаллитным отражаю-щим покрытием [7,8] на поликристаллических подлож-ках. Поскольку зеркала данного типа изготавливаются методом вакуумного напыления, отсутствуют технологи-ческие ограничения для размера зеркал.…”

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Исследование оптического Mo/Mo нанокристаллического покрытия, полученного напылением с одновременным ионным распылением

Rogov¹,

Мартыненко²,

Капустин³

et al. 2018

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Представлены результаты исследования структуры, оптических свойств и стойкости к распылению отра-жающего Mo-покрытия, полученного методом магнетронного напылении с одновременным низкоэнергетиче-ским ионным распылением в режиме превышения скорости напыления над скоростью травления. В качестве подложки использовалось Mo-поликристаллическое зеркало. Показано, что покрытие, сформированное в таких условиях, имеет текстурированную нанокристаллическую структуру с малым разбросом размеров кристаллитов и обладает высокой устойчивостью к распылению. Выявлено, что спектральный коэффициент отражения такого Mo-покрытия отличается от спектрального коэффициента отражения поликристаллическо-го и монокристаллического Mo, а наблюдаемое отличие обусловлено влиянием структуры покрытия на его оптические свойства. Предложена теоретическая модель процесса формирования покрытия. ВведениеОдним из основных параметров при выборе матери-ала первого зеркала для оптических диагностик меж-дународного термоядерного реактора ИТЭР является стойкость к распылению, т. е. сохранение оптического качества при равномерном распылении отражающей поверхности. Также требуется обеспечить максимальный коэффициент отражения в рабочем диапазоне длин волн оптического излучения для уменьшения габаритов зер-кала и его высокую стойкость к тепловым нагрузкам и распылению атомами перезарядки. Этим требованиям отвечают зеркала, изготовленные из тугоплавких метал-лов, наиболее перспективными из которых являются Rh,Зерна в поликристаллическом металле имеют произ-вольную кристаллографическую ориентацию. В то же время известно, что коэффициент распыления моно-кристаллов зависит от их кристаллографической ориен-тации [2], поэтому даже незначительное распыление отражающей поверхности поликристаллических зеркал приводит к формированию рельефа с характерным раз-мером, равным размеру зерен (1−100 µm). За счет этого происходит резкое ухудшение оптических свойств зер-кала. По этой причине поликристаллические зеркала не используются при наличии существенного распыления.Наилучшими показателями по устойчивости к распы-лению обладают зеркала, изготовленные из монокри-сталлов [3]. Для разрабатываемой в России диагностики " Спектроскопия водородных линий" (СВЛ) в качестве материала для изготовления зеркала, принимающего из-лучение из плазмы (первого зеркала), используется мо-нокристаллический Mo, обладающий высокой устойчи-востью к распылению и приемлемым коэффициентом от-ражения (R = 55−60%) в рабочем диапазоне длин волн регистрируемого излучения (λ = 450−700 nm). Размер опытного образца Mo-монокристаллического зеркала (НПО " Луч", г. Подольск) для этой диагностики со-ставляет 200 × 50 mm [4]. В настоящее время макси-мальный диаметр выращенных Mo-монокристаллов не превышает 150 mm, поэтому зеркало было изготовле-но из двух полированных монокристаллических Mo-пластин, закрепленных на Mo-поликристаллической под-ложке методом диффузионной сварки [5]. Такие зеркала уникальны и отличаются крайне высокой стоимостью.Альтернативой могут стать металлические зерка-ла, изготовленные из специ...

show abstract

Section: теоретический анализ теория роста кристаллитов при напыленииunclassified

Section: Introductionunclassified

Исследование оптического Mo/Mo нанокристаллического покрытия, полученного напылением с одновременным ионным распылением

Rogov¹,

Мартыненко²,

Капустин³

et al. 2018

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Rh has been chosen because it is one of the principal candidate materials for the development of FMs in ITER [19]. As a first step toward ITER-relevant materials, in previous works we studied the cleaning of C contaminants [15,16].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Laser cleaning of diagnostic mirrors from tungsten–oxygen tokamak-like contaminants

et al. 2016

View full text Add to dashboard Cite

This paper presents a laboratory-scale experimental investigation about the laser cleaning of diagnostic first mirrors from tokamak-like contaminants, made of oxidized tungsten compounds with different properties and morphology. The re-deposition of contaminants sputtered from a tokamak first wall onto first mirrors’ surfaces could dramatically decrease their reflectivity in an unacceptable way for the proper functioning of plasma diagnostic systems. The laser cleaning technique has been proposed as a solution to tackle this issue. In this work, pulsed laser deposition was exploited to produce rhodium films functional as first mirrors and to deposit onto them contaminants designed to be realistic in reproducing materials expected to be re-deposited on first mirrors in a tokamak environment. The same laser system was also used to perform laser cleaning experiments, exploiting a sample handling procedure that allows one to clean some cm2 in a few minutes. Cleaning effectiveness was evaluated in terms of specular reflectance recovery and mirror surface integrity. The effect of different laser wavelengths ( λ = 1064 , 266 nm) on the cleaning process was also addressed, as well as the impact of multiple contamination/cleaning cycles on the process outcome. A satisfactory recovery of pristine mirror reflectance (⩾90%) was obtained in the vis–NIR spectral range, avoiding at the same time mirror damaging. The results here presented show the potential of the laser cleaning technique as an attractive solution for the cleaning of diagnostic first mirrors.

show abstract

“…To investigate the effects of these conditions (large mirror and magnetic field), two separate and distinct set of experiments were conducted: (i) Plasma cleaning without magnetic field on a polycrystalline Mo mirror with a diameter of 98 mm (mirror A) deposited with Al and Al 2 O 3 . (ii) Plasma cleaning on mirrors consisting of a stainless steel plate of 25 mm diameter and a 300 nm coating of nano-crystalline Mo [9] (mirror B). They are subsequently coated with dense Al 2 O 3 .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Plasma cleaning of ITER First Mirrors in magnetic field

Moser

Steiner

Leipold

et al. 2015

Journal of Nuclear Materials

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

To avoid reflectivity losses in ITER's optical diagnostic systems, plasma sputtering of metallic First Mirrors is foreseen in order to remove deposits coming from the main wall (mainly beryllium and tungsten). Therefore plasma cleaning has to work on large mirrors (up to a size of 200×300 mm) and under the influence of strong magnetic fields (several Tesla). This work presents the results of plasma cleaning of aluminium and aluminium oxide (used as beryllium proxy) deposited on molybdenum mirrors. Using radio frequency (13.56 MHz) argon plasma, the removal of a 260 nm mixed aluminium/aluminium oxide film deposited by magnetron sputtering on a mirror (98 mm diameter) was demonstrated. 50 nm of pure aluminium oxide were removed from test mirrors (25 mm diameter) in a magnetic field of 0.35 T for various angles between the field lines and the mirrors surfaces. The cleaning efficiency was evaluated by performing reflectivity measurements, Scanning Electron Microscopy and X-ray Photoelectron Spectroscopy.

show abstract

Reflective metallic coatings for first mirrors on ITER

Cited by 23 publications

References 14 publications

Исследование оптического Mo/Mo нанокристаллического покрытия, полученного напылением с одновременным ионным распылением

Исследование оптического Mo/Mo нанокристаллического покрытия, полученного напылением с одновременным ионным распылением

Laser cleaning of diagnostic mirrors from tungsten–oxygen tokamak-like contaminants

Plasma cleaning of ITER First Mirrors in magnetic field

Contact Info

Product

Resources

About