The ITER Wide Angle Viewing System (WAVS) relies on in-vessel metallic first mirrors (FM) to transport optical signals from the plasma to out-of-vessel diagnostics. Under the conditions of ITER, energetic plasma particles induce sputtering of plasma-facing components, and the resulting sputtered material can re-deposit on these mirrors, resulting in reflectivity degradation. In-situ plasma removal using radio-frequency (RF) capacitively coupled plasma discharges is one of the proposed methods to mitigate this issue. Experiments were conducted in a 3 T homogeneous magnetic field using a medical magnetic resonance imaging (MRI) system at the University Hospital of Basel. The WAVS First Mirror Unit consists of two mirror electrodes (M1 and M2), one or both of which can be powered with RF, while the remaining surfaces act as grounded areas. Systematic measurements of the self-bias voltage were performed for varying discharge conditions, including gas species (argon and helium), pressure (0.1–10 Pa) and mirror capacitance, as well as the angle θ between the mirror surface and magnetic field. The results revealed a strong dependence of the self-bias on the grounded-to-powered area ratio , which is affected by the magnetic confinement. Erosion and deposition patterns were examined in cases where one or both mirrors were powered. Erosion occurred primarily where a powered mirror faces a grounded surface, whereas overlapping discharges in the dual-powered case resulted in low ion kinetic energy and preferential net deposition at the overlapping area. These observations were supported by one-dimensional simulations of plasma potential evolution under representative conditions. These results provide critical insight into RF plasma behaviour in fully magnetised, geometrically asymmetric discharges and support the development of robust in-situ cleaning strategies for ITER optical diagnostics.
ITER広角監視システム(WAVS)は、プラズマから真空容器外の計測装置へ光信号を輸送するために、真空容器内金属第一ミラー(FM)に依存している。ITERの条件下では、高エネルギープラズマ粒子がプラズマ対向機器のスパッタリングを誘発し、その結果生じたスパッタ材料がこれらのミラーに再付着して、反射率の劣化を引き起こす可能性がある。この問題を軽減するための提案手法の一つとして、高周波(RF)容量結合プラズマ放電を用いたin-situプラズマ除去がある。実験は、バーゼル大学病院の医療用磁気共鳴イメージング(MRI)システムを用いて、3 Tの均一磁場中で実施された。WAVS第一ミラーユニットは、2つのミラー電極(M1およびM2)から構成され、その一方または両方にRFを給電でき、残りの表面は接地領域として機能する。自己バイアス電圧の系統的測定が、ガス種(アルゴンおよびヘリウム)、圧力(0.1–10 Pa)、ミラー静電容量、ならびにミラー表面と磁場の間の角度θを含む様々な放電条件に対して実施された。結果は、磁気閉じ込めの影響を受ける接地対給電面積比に対する自己バイアスの強い依存性を明らかにした。侵食および付着パターンが、一方または両方のミラーに給電された場合について調べられた。侵食は主に、給電されたミラーが接地された表面に面している箇所で発生した。一方、両方に給電された場合の重なり合う放電は、重なり合う領域において低いイオン運動エネルギーと優先的な正味の付着をもたらした。これらの観察は、代表的な条件下でのプラズマ電位の時間発展に関する一次元シミュレーションによって裏付けられた。これらの結果は、完全磁化された幾何学的非対称放電におけるRFプラズマ挙動に対する重要な知見を提供し、ITER光学計測装置のロバストなin-situ洗浄戦略の開発を支援するものである。