[发明专利]聚变装置中高熔点材料的激光稳态蒸发镀膜系统及方法

权利要求书

1.一种聚变装置中高熔点材料的激光稳态蒸发镀膜系统，其特征在于：包括激光器(1)、激光入射窗口系统(2)、可伸缩坩埚系统(3)以及气体成分监测系统(4)；所述激光器(1)包括激光发生器(11)和激光输出端口(12)，所述激光输出端口(12)安装于聚变装置真空室外的顶部，所述激光发生器(11)产生的激光束经激光输出端口(12)射出；所述的可伸缩坩埚系统(3)包括位于聚变装置真空室内的坩埚(31)，所述的坩埚(31)内部放置有高熔点材料(32)，所述高熔点是指熔点大于1400℃，所述高熔点材料(32)与所述的坩埚(31)内部底面之间还放有另一标记材料(33)；所述激光器(1)发出的激光束通过所述的激光入射窗口系统(2)照射到所述高熔点材料(32)表面，通过改变所述激光器(1)的功率和/或照射到所述高熔点材料(32)表面光斑大小，调节光斑的功率密度，使所述高熔点材料(32)实现稳态蒸发；所述气体成分监测系统(4)用来监测真空室内气体成分，当气体中标记材料(33)的成分超过某一阈值时，所述激光器(1)立即停止工作；

所述激光入射窗口系统(2)包括第一激光真空观察窗(21)和第二激光真空观察窗(22)，一个漏率小于1×10^-9Pa·m³/s的高真空电磁阀(26)，所述第一激光真空观察窗(21)和第二激光真空观察窗(22)能透过所述激光器(1)产生的激光束；所述第一激光真空观察窗(21)和第二激光真空观察窗(22)之间为第一真空腔室(25)，所述第一真空腔室(25)带有抽气管道(23)，所述抽气管道(23)上有量程1×10^-6～1.0×10⁵Pa的真空规管(24)；所述激光入射窗口系统(2)位于聚变装置真空室外的顶部，并通过所述高真空电磁阀(26)与聚变装置真空室相连；

第一真空腔室(25)通过抽气管道(23)抽气，并将气压维持在1×10^-5～9×10^-5Pa，当所述第一真空腔室(25)内气压超过9×10^-5Pa时，所述激光器(1)立即停止工作，同时高真空电磁阀(26)关闭；

所述第二激光真空观察窗(22)与所述高真空电磁阀(26)之间为一带有吹气接口(27)和抽气接口(28)的第二真空腔室(29)；激光稳态蒸发时所述高真空电磁阀(26)处于开启状态，激光可以通过；激光稳态蒸发结束后所述高真空电磁阀(26)处于关闭状态；激光稳态蒸发时气体通过所述吹气接口(27)进行吹扫，减少第二激光真空观察窗(22)所受到的污染。

2.根据权利要求1所述的一种聚变装置中高熔点材料的激光稳态蒸发镀膜系统，其特征在于：所述激光器为连续半导体激光器，功率根据所需要的蒸发速率而定，激光在所述高熔点材料(32)表面产生光斑的功率密度为5.0×10⁴～1.0×10⁶W/cm²；所述激光输出端口(12)按程序设定的路径行走，但是激光光斑不能超出所述高熔点材料(32)上表面。

3.根据权利要求2所述的一种聚变装置中高熔点材料的激光稳态蒸发镀膜系统，其特征在于：所述第一激光真空观察窗(21)和第二激光真空观察窗(22)能透激光区域半径大于所述坩埚(31)的半径。

4.根据权利要求1所述的一种聚变装置中高熔点材料的激光稳态蒸发镀膜系统，其特征在于：所述坩埚(31)材质的耐温大于所述高熔点材料(32)的熔点；稳态蒸发出的蒸气通过离子回旋射频波ICRF产生等离子体辅助气相沉积，沉积到聚变装置的第一壁表面；所述标记材料(33)包含有不同于所述高熔点材料的元素；所述标记材料(33)的熔点低于所述高熔点材料(32)的熔点；所述的高熔点材料(32)和标记材料(33)均为块状，且二者高度之和小于坩埚内壁高度。

5.根据权利要求1所述的一种聚变装置中高熔点材料的激光稳态蒸发镀膜系统，其特征在于：所述气体成分监测系统(4)包括气相质谱(41)和数据处理反馈装置(42)；所述气相质谱(41)收集到的数据送入到数据处理反馈装置(42)分析，当气体中标记材料(33)的成分超过某一阈值时，所述数据处理反馈装置(42)发出指令，所述激光器(1)停止工作。