Metallic first mirrors (FMs) are foreseen to play a crucial role for all optical diagnostics in ITER. It is highly important for the FMs to maintain a good reflectivity both in erosion and deposition zones in the harsh ITER environment. Molybdenum mirrors, which are important candidates for the FMs, exhibit a reflectivity spectrum different from that of bulk molybdenum after exposure to low temperature (4–5 eV) deuterium plasma. This difference is mainly due to the presence of deuterium and deuterium-induced defects in the metal. The results presented show that these reflectivity changes are similar for single and nanocrystalline molybdenum mirrors. Moreover, exposure of magnetron sputtered nanocrystalline molybdenum films to deuterium plasma revealed that after a certain deviation of the spectrum has been reached, the reflectivity remains constant upon further exposure. Exposures were carried out in a range of fluences corresponding to up to 18 ITER discharges in equatorial ports and 38 discharges in the upper ports in the first wall positions. Constant conditions of −200 V bias and 150 °C temperature were maintained on the samples. Further exposures performed in a tokamak result in reflectivity changes that are comparable to those obtained with deuterium plasma exposure. No mechanical damage, such as blistering and increase in roughness, is observed on the coated molybdenum films upon any of the mentioned exposures. The complex permittivity of the exposed molybdenum is determined from ellipsometry measurements and corroborated with core and valence level photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, scanning electron microscopy and surface resistivity measurements.
金属第一ミラー（FM）は、ITERにおけるすべての光学診断において重要な役割を果たすことが予想されている。過酷なITER環境下において、エロージョン領域と堆積領域の両方でFMが良好な反射率を維持することは極めて重要である。重要な候補材料であるモリブデンミラーは、低温（4～5 eV）重水素プラズマへの曝露後、バルクモリブデンとは異なる反射率スペクトルを示す。この差異は主に、金属中への重水素の存在と重水素誘起欠陥によるものである。提示された結果は、これらの反射率変化が単結晶モリブデンミラーとナノ結晶モリブデンミラーで同様であることを示している。さらに、マグネトロンスパッタリングにより作製されたナノ結晶モリブデン薄膜を重水素プラズマに曝露したところ、ある程度のスペクトル偏差に達した後、さらなる曝露を行っても反射率は一定に保たれることが明らかになった。曝露は、第一壁位置における赤道ポートで最大18回、上部ポートで最大38回のITER放電に相当するフルエンス範囲で実施された。試料は、-200 Vのバイアス電圧と150 °Cの温度の一定条件下に維持された。トカマクでの追加曝露により得られた反射率変化は、重水素プラズマ曝露で得られたものと同等であることが示された。曝露されたモリブデン薄膜には、ブリスター形成や表面粗さの増加などの機械的損傷は観察されなかった。曝露されたモリブデンの複素誘電率はエリプソメトリー測定から決定され、コア準位および価電子帯光電子分光法、原子間力顕微鏡、走査型電子顕微鏡、表面抵抗率測定によって裏付けられた。