Реферат

на тему: «Зеркала из материалов с высокой отражательной способностью»

Харьков 2011

Введение

Одна из наиболее меняющихся проблем в создании диагностической системы для ИТЕРа является выбор подходящего материала для зеркала. Быстрая деградация поверхности под действием излучения, бомбардировки быстрыми частицами, загрязнения являются механическими и тепловыми нагрузками на элементы оптической диагностики, находящейся в диверторной области.

Первоначально, при выборе материала зеркала, учитывается эрозия под действием бомбардировки. Далее, учитывается повышенное содержания примесей в диверторной плазме, и как следствие, загрязнение всех элементов системы оптической диагностики. Предполагаемая доза аморфной углеводородной (a-C:H) пленки, осаждаемой на первые зеркала оптической системы, будет равна 0,2 нм/мин. Углеводородная пленка прозрачна для красного и инфракрасного спектра, но она может пагубно сказаться на отражательной способности металлов с низким изначальным коэффициентом отражения. На металлы с высоким коэффициентом отражения, углеводородная пленка не повлияет столь сильно.

Для уменьшения негативного влияния загрязнения, планируется использовать зеркала из материалов с высоким коэффициентом отражения (Ag, Al) покрытых прозрачной оксидной пленкой (Al2O3, ZrO2). Предполагается, что покрытие защитит зеркала от распыления и блистеринга.

Экспериментальные исследования

Основная задача исследований – изучение изменения отражательной способности зеркал, при распылении их поверхностями ионами дейтериевой плазмы.

В ходе исследований, также, определялась скорость распыления поверхности. Данная характеристика зеркала легко определяется с помощью формулы:

,

где r и S – площадь образца зеркала и плотность его материала.

При фиксированной плотности ионного тока j (А/см2) поток ионов на образец будет величиной постоянной, следовательно полученная доза Di:

Di = Ni×t,

где Ni– поток ионов на ед. площади, t – время экспозиции.

Таким образом, зная зависимость m(t), мы можем определить соответствие распыленной толщины h и полученной дозы Di.

Экспериментальная установка

Эксперименты по исследованию влияния атомов перезарядки на отражательную способность зеркал проводились на установке ДСМ-2.

Рис. 1. – Принципиальная схема установки ДСМ-2:

1 – Баллоны с дейтерием и водородом; 2 – редукторы;

3а – пьезонатекатель; 3b – игольчатый натекатель; 4 – откачной порт;

5 – водоохлаждаемые катушки магнитного поля; 6 – тефлоновое окно;

7 – ввод СВЧ – мощности; 8 – рабочая вакуумная камера;

9 – вакуумный клапан ДУ-50; 10 – шлюзовая камера с

дифференциальной откачкой; 11 – коаксиальный шток.

В ДСМ-2 используется простая схема, обеспечивающая бомбардировку образцов зеркал ионами с фиксированным или широким спектром по энергиям. Принципиальная схема установки представлена на рис. 1, а на рис 2 показана схема подачи напряжения на образец.

Рис. 2. – Схема подачи напряжения на образец

Установка представляет собой цилиндрическую камеру, изготовленную из нержавеющей стали, длиной 0,5 м и диаметром в центральной части 0,5 м. На торцах камеры расположены водоохлаждаемые магнитные катушки. ............