Diamantfenster

Diamantfenster


Das Diamantfenster ist eine hochspezialisierte vakuumdichte Verbindung aus einem synthetischen Diamantfenster und einem Kupferbauteil, das speziell für den Einsatz in der Fusionstechnologie entwickelt wurde. Dieses Bauteil erfüllt höchste Anforderungen an Präzision, Kühlung, Dichtigkeit und thermische Belastbarkeit.

Mit einem Durchmesser von ca. 80 mm und einer Stärke von 1,8 mm wird das Diamantfenster präzise mit einem Kupferbauteil verbunden, das über eine integrierte Flüssigkeitskühlstruktur verfügt. Diese Konstruktion ermöglicht den Durchfluss von Mikrowellen mit einer Leistung von bis zu 500 MW, die zur Stabilisierung des Plasmas im Inneren des Plasmagefäßes dienen. Die vakuumdichte Verbindung wird durch Vakuumlöten hergestellt und erreicht eine maximale Leckrate von 10⁻⁹ mbar l/s.

Anwendungen

Diamantfenster dienen als präzise Durchlasskomponenten für Laser, Mikrowellen oder Detektionsstrahlen in Fusionsreaktoren oder Plasmalaboren. Sie bieten eine extrem hohe Transparenz bei gleichzeitig herausragender thermischer und mechanischer Stabilität.

Durch ihre hohe Durchlässigkeit für Mikrowellenfrequenzen bei gleichzeitig minimaler Absorption sind Diamantfenster ideal für den Einsatz in Gyrotrons, Kopplern oder HF-Leistungseinheiten – insbesondere bei hohen Leistungen und im Ultrahochvakuum.

Ob bei hohen Temperaturen, im Vakuum oder bei Strahlungseinfluss – Diamantfenster ermöglichen präzise optische Diagnostik durch ihre hohe Härte, Temperaturbeständigkeit und chemische Resistenz. Typische Einsatzfelder sind die Infrarotspektroskopie, Laser- oder Synchrotronstrahlexperimente.

Kritische Merkmale in der Herstellung

  • Thermische und mechanische Belastbarkeit: Das Diamantfenster muss 500 MW Mikrowellenleistung übertragen, während die integrierte Flüssigkeitskühlung die Wärme effizient ableitet.
  • Materialkompatibilität: Verbindung von synthetischem Diamant und Kupfer erfordert optimierte Designs und Lötprozesse, um thermische Spannungen zu minimieren.
  • Vakuumlöten: Streng kontrollierter Prozess zur Herstellung vakuumdichter Verbindungen ohne Lotüberstand, um die Mikrowellenfunktion nicht zu beeinträchtigen.
  • Kühlstruktur: Präzise gefertigte Flüssigkeitskühlkanäle im Kupferbauteil sorgen für eine gleichmäßige Wärmeabfuhr.
  • Effiziente Wärmeableitung: Konstruktion verhindert Überhitzung durch optimierte Flüssigkeitskühlung.

Das Diamantfenster ist eine Schlüsselkomponente für die Fortschritte in der Fusionstechnologie. Es kombiniert modernste Materialwissenschaft, präzise Fertigung und innovative Ingenieurskunst, um extreme Anforderungen zu erfüllen. Mit einer herausragenden Leistung bei der Energieübertragung und der Wärmeableitung ist es ein unverzichtbares Element in der Plasmaforschung und Fusionstechnologie.

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