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 (, 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.
本論文は、トカマク類似の汚染物質（異なる特性と形態を持つ酸化タングステン化合物で構成される）による診断用第一ミラーのレーザークリーニングに関する実験室規模の実験的調査を提示する。トカマク第一壁からスパッタリングされた汚染物質が第一ミラーの表面に再堆積すると、プラズマ診断システムの適切な機能にとって許容できない方法でその反射率が劇的に低下する可能性がある。レーザークリーニング技術は、この問題に対処するための解決策として提案されている。本研究では、パルスレーザー堆積法を利用して、第一ミラーとして機能するロジウム膜を作製し、その上に、トカマク環境において第一ミラーに再堆積することが予想される材料を再現するように設計された現実的な汚染物質を堆積させた。同じレーザーシステムは、数分で数cm²をクリーニングできる試料取り扱い手順を利用して、レーザークリーニング実験を行うためにも使用された。クリーニング効果は、鏡面反射率の回復とミラー表面の完全性の観点から評価された。異なるレーザー波長（、266 nm）がクリーニングプロセスに及ぼす影響も検討され、複数回の汚染/クリーニングサイクルがプロセス結果に及ぼす影響も検討された。可視-近赤外スペクトル範囲において、 pristineミラー反射率の満足のいく回復（≥90%）が得られ、同時にミラーの損傷を回避した。ここで提示された結果は、診断用第一ミラーのクリーニングのための魅力的な解決策としてのレーザークリーニング技術の可能性を示している。