Metallic mirrors are to be used extensively within ITER for diagnostics and real time control. Erosion of the first wall within ITER will cause particles to be redeposited around the machine, including on these first mirrors, which will cause a reduction in reflectivity and a degradation in quality of signal received by the detectors. Powering these mirrors to form capacitively-coupled plasmas (CCPs) with an induced self bias, and using the ions within the plasmas to bombard and remove the deposits, has shown some experimental success in recovering mirror reflectivity. In this work the ion energy distribution functions (IEDFs) from an Ar CCP formed on a 5 cm radius metallic mirror are modelled and investigated using the hybrid plasma equipment model. Initially a geometry variation is done showing that a simple increase in reactor volume can significantly impact the spatial distribution of the ion flux to the mirror surface leading to non-uniform etch rates across the surface, even after the maximum bias has been achieved. The ion energies need to be sufficient to remove depositions (focussing on the first wall material of Be which forms a surface oxide BeO) but not subsequently damage the underlying mirror. In order to achieve this both the voltage (50–1000 V) and the frequency (13.56–60 MHz) have been varied within the model showing trends that may lead towards IEDF optimisation. The increase in voltage increases the self bias linearly and the plasma density super-linearly, whereas increasing the frequency barely effects the self bias while increasing the plasma density sub-linearly. Both increases cause an increase in ion flux for these reasons but both also decrease the homogeneity of the ion flux across the mirror surface which will be required should the energies be above the threshold for the mirror. These results are also unique to the geometry being investigated and thus the conclusion is that it would be prudent to model individual mirror geometries to find optimal parameters. This becomes especially clear with the introduction of a perpendicular magnetic field into the simulation that significantly reduces electron transport within the plasma.
金属ミラーは、ITER内の診断およびリアルタイム制御のために広範囲に使用される予定である。ITER内の第一壁の侵食により、粒子が装置内の至る所、特にこれらの第一ミラー上に再堆積し、反射率の低下と検出器が受信する信号品質の劣化を引き起こすであろう。これらのミラーに電力を供給して容量結合プラズマ（CCP）を形成し、自己バイアスを誘起して、プラズマ内のイオンを用いて堆積物を衝撃除去することにより、ミラー反射率の回復において実験的な成功がいくつか示されている。本研究では、半径5 cmの金属ミラー上に形成されたAr CCPからのイオンエネルギー分布関数（IEDF）を、ハイブリッドプラズマ装置モデルを用いてモデル化し、調査する。最初に幾何学的変動が行われ、反応器容積の単純な増加が、ミラー表面へのイオンフラックスの空間分布に有意に影響を及ぼし得ることが示され、最大バイアスが達成された後でも表面全体にわたって不均一なエッチングレートをもたらすことが明らかにされた。イオンエネルギーは、堆積物（表面酸化物BeOを形成する第一壁材料Beに焦点を当てる）を除去するのに十分である一方で、下地のミラーにその後の損傷を与えないものである必要がある。これを達成するために、電圧（50〜1000 V）と周波数（13.56〜60 MHz）の両方がモデル内で変化され、IEDF最適化につながり得る傾向が示された。電圧の増加は自己バイアスを線形的に増加させ、プラズマ密度を超線形的に増加させるのに対し、周波数の増加は自己バイアスにはほとんど影響を与えず、プラズマ密度を劣線形的に増加させる。両方の増加はこれらの理由によりイオンフラックスの増加を引き起こすが、両方ともミラー表面全体にわたるイオンフラックスの均一性も低下させ、これはエネルギーがミラーの閾値を超える場合に必要とされるであろう。これらの結果はまた、調査対象の幾何学的形状に固有のものであり、したがって、最適なパラメータを見つけるために個々のミラー形状をモデル化することが賢明であるという結論に至る。これは、プラズマ内の電子輸送を有意に低減する垂直磁場をシミュレーションに導入することにより、特に明確になる。