Reliable steady-state magnetic diagnostics are a prerequisite for plasma control in long-pulse fusion devices like ITER and DEMO, where inductive sensors are limited by integrator drift. While antimony (Sb) Hall sensors offer the thermal resilience required for these harsh environments, previous designs have suffered from structural instability due to copper diffusion into the sensing layer at elevated temperatures. This paper reports on the development of a fourth-generation antimony Hall sensor incorporating a 500 nm tungsten–titanium (W–Ti) diffusion barrier. Accelerated aging tests confirm that the barrier effectively suppresses copper migration at temperatures exceeding 300 °C, preventing the degradation observed in earlier iterations. The sensors demonstrate constant sensitivity across a ±2.5 T magnetic field range and linear temperature dependence in a broad temperature range around 100 °C. These results validate the sensor’s suitability for the ITER outer vessel steady-state sensor system and establish a robust initial technological baseline for the development of such sensors for the high-radiation, high-temperature environment of DEMO.
信頼性の高い定常状態磁気診断は、ITERやDEMOのような長時間パルス核融合装置におけるプラズマ制御の前提条件であり、そこでは誘導センサーは積分器ドリフトによって制限されている。アンチモン(Sb)ホールセンサーは、これらの過酷な環境に必要な熱的耐性を提供する一方で、従来の設計は高温時に銅が感応層へ拡散することによる構造的不安定性に悩まされてきた。本論文は、500 nmのタングステン–チタン(W–Ti)拡散バリアを組み込んだ第4世代アンチモンホールセンサーの開発について報告する。加速老化試験により、このバリアが300 °Cを超える温度で銅の移動を効果的に抑制し、初期の世代で観察された劣化を防ぐことが確認された。これらのセンサーは、±2.5 Tの磁場範囲にわたって一定の感度を示し、100 °C前後の広い温度範囲で線形の温度依存性を示す。これらの結果は、ITER外容器定常状態センサーシステムに対するセンサーの適合性を検証し、DEMOの高放射線・高温環境向けのそのようなセンサーの開発のための堅牢な初期技術基盤を確立する。