Laser Ablation Spectroscopy for Impurity Depth Profiling in Hot Wall Materials of Thermonuclear Fisuon reactors

Abstract

Promocijas darba motivācija ir parādīt lāzerinducētās ablācijas spektroskopijas metodes efektivitāti plazmu skarošo materiālu piemaisījumu analīzei. Promocijas darba uzdevumi ir uzstādīt un palaist ablācijas spektorskopijas iekārtu, un izstrādāt metodiku piemaisījumu dziļuma sadalījuma noteikšanai. Promocijas darbs apraksta ASDEX Upgrade (AUG) tokamaka divertora plākšņu paraugu pētīšanu ar lāzerablācijas spektroskopijas metodi. Ablācijas krāteri tika pētīti ar profilometra palīdzību. Lāzerablācijas spektorskopijas iekārta tika izstrādāta un daļēji izgatavota LU Cietvielu Fizikas institūtā. Atrasti optimālie AUG divertora plākšņu paraugu ablācijas spektroskopijas nosacījumi. Reģistrēti paraugu plazmas emisijas spektri, kas parāda ievērojamu piemaisījumu skaitu. Identificēti piemaisījumu elementi, kā arī noteikti to iespējamie avoti. Izmantojot plazmas spektrus, novērtēti pamatpiemaisījumu akumulācijas dziļumi AUG paraugu virsmā.

The main motivation of thesis work was showing the efficiency of the laser-induced ablation for analysis of the impurities in plasma facing components. The major tasks of the study are setting up and testing the equipment for laser ablation spectroscopy and developing methodology for impurity depth profiling. The thesis describes the investigation of the plasma facing materials of ASDEX Upgrade (AUG) tokamak using laser-induced ablation spectroscopy and profilometry of ablation craters. The experimental set-up for the laser-induced ablation spectroscopy was developed. The optimal ablation conditions of AUG divertor samples were found. Plasma emission spectra of the plasma facing components showing a substantial number of impurities were recorded. The impurity elements are determined, and the possible sources of the impurities suggested. Accumulation depth of basic impurities of AUG divertor plates is estimated using plasma emission spectra.