[发明专利]等离子体面壁部件原位诊断与缺陷修复系统及方法

权利要求书

1.一种等离子体面壁部件原位诊断与缺陷修复系统，其特征在于，包括如下几部分：

激光模块，包括脉冲激光模块(301)和连续激光模块(302)，负责提供不同脉宽的激光；

光谱采集模块，采集激光烧蚀等离子体发射光谱，用于分析PFCs表层元素成分；

激光束高反射镜(7)和石英窗口(9)，用于实现光谱采集模块、壁形貌监控模块与聚变装置等离子体面壁部件(10)的光路传输；

壁形貌监控模块，监控PFCs表面形貌变化，标定原位PFCs修复位置；

修复材料及机械手臂，利用机械手臂待修复材料送达至待修复位置；

所述的脉冲激光模块(301)接收到触发信号后，发射脉冲激光束(303)，经由激光高反镜(7)反射，通过嵌入在聚变装置真空腔室(8)上的石英玻璃(9)窗口后，辐照到等离子体面壁部件(10)表面发生烧蚀，被烧蚀粒子与聚变等离子体(11)相互作用形成激光烧蚀等离子体(12)；激光烧蚀等离子体(12)经过石英玻璃(9)后被激光高射镜(7)反射，通过光谱采集模块后被采集；

所述的激光高反镜(7)可以移出或者反馈光路；在进行诊断与修复时，激光高反镜(7)返回原光路；仅在壁形貌监控模块工作时，激光高反镜(7)被移出光路。

所述的连续激光模块(302)向壁形貌监控模块发出连续激光，连续激光束经过石英窗口(9)后照射到等离子体面壁部件(10)后反射，反射光经过石英窗口(9)再与壁形貌监控模块中的参考表面控制器(504)反射光形成干涉图样后被采集。

2.如权利要求1所述的一种等离子体面壁部件原位诊断与缺陷修复系统，其特征在于：包括计算机(1)和时序控制器(2)；

所述的计算机(1)负责向时序控制器(2)、激光模块、光谱采集模块、壁形貌监控模块和机械手臂分别发送控制命令，同时对光谱采集模块和壁形貌监控模块获取的数据进行分析，从而下达指令；

所述的时序控制器(2)负责管理、同步光谱采集模块和脉冲激光模块(301)与聚变装置的放电时序。

3.如权利要求1所述的一种等离子体面壁部件原位诊断与缺陷修复系统，其特征在于：所述的光谱采集模块包括二相色镜(401)、激光束聚焦透镜(402)、收集透镜(403)、传输光纤(404)和光谱仪(405)；

所述的二相色镜(401)位于脉冲激光模块(301)的发射光路上，且镜面与光路方向夹角为45°；

所述的激光束聚焦透镜(402)位于二相色镜(401)反射光路上，且能够接收激光束高反射镜(7)的反射光线，反射光线经过二相色镜(401)透射；

所述的收集透镜(403)位于二相色镜(401)的透射光路上；

所述的传输光纤(404)将收集透镜(403)的透射光线耦合传输至光谱仪(405)中。

4.如权利要求1所述的一种等离子体面壁部件原位诊断与缺陷修复系统，其特征在于：所述的壁形貌监控模块包括凹面镜(501)、凸面镜(502)、分束装置、参考表面控制器(504)、聚焦透镜(505)、CCD或者CMOS相机(506)；

所述的凹面镜(501)位于所述的连续激光模块(302)的发射光路上，将接收到的激光扩束；

所述的凸面镜(502)位于扩束光路上，对扩束光束准直；

所述的分束装置位于准直光路上，且上表面与准直光路的夹角为45°；

所述的分束装置将准直后的激光束分为两束，一束照射到参考表面控制器(504)成为参考光，另外一束通过石英窗口(9)后照射到等离子体面壁部件(10)上成为探测光；

所述的等离子体面壁部件(10)、参考表面控制器(504)参考光反射，形成两路反射光，分别经分束装置反射和透射后形成干涉图样；

所述的聚焦透镜(505)将干涉图样成像到CCD或CMOS相机(506)上。

5.如权利要求1所述的一种等离子体面壁部件原位诊断与缺陷修复系统，其特征在于：所述的分束装置为分束片(503)或者分束立方体。