Pulizia mediante impulsi laser di specchi diagnostici per sistemi a fusione nucleare

Il lavoro di tesi ha come obiettivo lo studio del laser cleaning come tecnica per la pulizia di specchi per diagnostiche di plasma First Mirrors in sistemi per la fusione nucleare a confinamento magnetico, quali i tokamak. Una delle problematiche che affligge maggiormente questi componenti è rappresentata dalla rideposizione di materiale eroso dalla prima parete di tokamak. Per fronteggiare tale fenomeno, è stato proposto di trattare gli specchi con impulsi laser che consentano di rimuovere il contaminante senza al contempo danneggiare la superficie dello specchio; questa tecnica prende il nome di laser cleaning. Il presente lavoro di tesi propone un approccio modellistico-sperimentale di carattere esplorativo al problema del laser cleaning degli specchi per le diagnostiche di plasma; a tale scopo esso si avvale delle potenzialità fornite dal sistema laser in uso presso il Laboratorio Materiali Micro- e Nanostrutturati del Politecnico di Milano. In prima istanza è stato affrontato lo studio del danneggiamento laser di substrati di Si, scelti per la disponibilità di questo materiale e per la semplicità con cui può essere caratterizzato, e di film di Rh, prodotti all'interno del Laboratorio mediante deposizione laser pulsata (PLD), di possibile interesse per la realizzazione degli specchi diagnostici. Grazie alla tecnica PLD è stato possibile depositare sui substrati considerati dei film di carbonio e carburo di tungsteno, che riproducessero -in termini di composizione e morfologia- le caratteristiche del contaminante effettivamente riscontrato nei tokamak. Infine, sono state condotte delle prove esplorative di laser cleaning che hanno coinvolto alcune tra le combinazioni possibili di substrato e contaminante. In questo modo si è cercato di sfruttare al meglio la sinergia possibile offerta dall'uso di una stessa strumentazione per realizzare i substrati, depositare il contaminante e studiare il laser cleaning dei campioni prodotti.