Sistema de medición de la reflectividad para objetos grandes y entornos peligrosos (TARMS)
ASE Optics Europe y F4E hemos desarrollado conjuntamente TARMS [1], un prototipo óptico destinado a la medición de la reflectividad retrodispersada de objetos grandes y en entornos peligrosos para que pueda ser aplicado en el sector aeroespacial, energético, industrial o automovilístico.
Esta tecnología ha sido creada para caracterizar la reflectividad de los componentes enfrentados al plasma del ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional) y ofrece la posibilidad de medir la reflectividad de objetos extremadamente grandes, con 100dB de rango dinámico a una longitud de onda de 800nm y 86dB de rango dinámico a 1550nm.
Retos del proyecto
El objetivo final de TARMS es medir la reflectividad de componentes que no se pueden analizar con los instrumentos tradicionales de medición bidireccional (BRDF), fundamental para el desarrollo de herramientas para la inspección de la cámara de reacción del ITER, y que presentan un alto rango dinámico.
Este sistema va a permitir la caracterización in situ de la reflectividad de los componentes del reactor de fusión nuclear ITER cuyo tamaño, radiactividad o toxicidad son inapropiados para su inserción en la instrumentación tradicional de medida de BRDF.
Cómo lo solventamos
La tecnología de TARMS se basa en una sonda biestática con detección lock-in y una rueda de filtros de densidad neutra para atenuar los retornos más fuertes, montada en un sistema de barrido diseñado para girar alrededor de un círculo de 100 mm y cubrir todos los ángulos de incidencia, utilizando la tecnología de medición step-and-hold.
Con todo ello, se intentan minimizar los efectos de la dispersión no deseada y de la luz parásita sin que esto suponga complejos movimientos de componentes pesados ni de control de la reflectividad retrodispersada y/o control de la contaminación por berilio.
Los datos de reflectividad adquiridos se introducen en un simulador de la geometría del recipiente de vacío del ITER para evaluar la cobertura y verificar el cumplimiento de los requisitos correspondientes.
Resultados
TARMS permitirá adquirir los datos una vez finalizado todo el proceso de construcción del componente y, por tanto, todas las modificaciones de la reflectividad de la superficie.
El conocimiento de la reflectividad de las superficies que se van a inspeccionar es, por tanto, clave para seleccionar la tecnología más adecuada para realizar una medición de metrología dimensional, así como para estimar la cobertura de la medición.
El rendimiento actual de TARMS muestra la caracterización en una hora de 2000 puntos de datos tomados en ángulos sólidos uniformes cada 2°, sobre un octavo de esfera, en un rango de normal a 70°.
Los datos adquiridos se podrán utilizar para generar modelos predictivos de la capacidad de los sistemas de medición basados en la luz de los componentes específicos del acabado de la superficie, como el IVVS.
Referencias
[1] Thomas Siegel et al, «High-dynamic-range instrument for characterisation of the angle-dependent reflectivity of ITER plasma-facing components,» Proc. SPIE 11485, Reflection, Scattering, and Diffraction from Surfaces VII, 114850O (20 August 2020); https://doi.org/10.1117/12.2567372
