High energy ion beam analysis techniques (nuclear reaction analysis and Rutherford backscattering spectroscopy) have been applied for a quantitative and qualitative determination of the surface composition of four types of graphite based substrates exposed to high fluence, (l.l–31.8)×1025 m−2, of 50-200 eV deuterium ions in the PISCES-A plasma facility. Targets at temperatures of 350-980°C were exposed to the plasma under erosion and/or redeposition conditions. Deuterium and impurity atoms have been found on the analysed surfaces. The concentration of deuterium ranges from 4 × 1019 to 3.5 × 1022 m−2, mainly depending on the substrate temperature during the exposure but also on the impurity content on the surface. High concentrations and broad depth profiles of deuterium are found on substrates which have accumulated high levels of impurity atoms from the plasma. Boron (1 × 1019−l×1021 m−2), stainless steel components and copper (2×l018−5×l019 m−2) and lanthanum (4×1017−3.7×l019 m−2) are the most pronounced impurities detected on the samples. Boron and lanthanum originate from the LaB6 cathode of the plasma generator, whereas other metals are coming to the plasma from the anode (Cu) and PISCES wall (Fe, Ni, Cr). In many cases the areal distributions of deuterium and impurity atoms are observed to be non-uniform, varying by a factor of two, or more from point to point, even on surfaces affected by only one exposure to the plasma. A comparison between the collected amount of impurity atoms and the total deuterium fluence (CI(col)/FD) shows that the impurity fluence is in the range 2×l0−6−1.5×l0−5 of the deuterium fluence, and no dependence on the sample temperature is observed in this case.
高エネルギーイオンビーム分析技術（核反応分析法およびラザフォード後方散乱分光法）を、PISCES-Aプラズマ装置において50〜200 eVの重水素イオンの高フルエンス（1.1〜31.8）×10^25 m^-2に曝露された4種類の黒鉛基板の表面組成の定量的・定性的決定に適用した。350〜980℃の温度のターゲットを、侵食および/または再堆積条件下でプラズマに曝露した。分析された表面上には重水素と不純物原子が検出された。重水素の濃度は4×10^19〜3.5×10^22 m^-2の範囲であり、主に曝露中の基板温度に依存するが、表面の不純物含有量にも依存する。プラズマから高レベルの不純物原子を蓄積した基板上には、高濃度かつ広い深さ分布の重水素が検出された。ホウ素（1×10^19〜1×10^21 m^-2）、ステンレス鋼成分および銅（2×10^18〜5×10^19 m^-2）、ならびにランタン（4×10^17〜3.7×10^19 m^-2）が、試料上で検出された最も顕著な不純物である。ホウ素とランタンはプラズマ発生装置のLaB6陰極に由来し、一方、他の金属は陽極（Cu）およびPISCES壁（Fe、Ni、Cr）からプラズマ中へ入る。多くの場合、重水素および不純物原子の面分布は不均一であり、プラズマへの1回の曝露のみの影響を受けた表面であっても、点ごとに2倍以上変動することが観察された。収集された不純物原子量と全重水素フルエンスの比較（CI(col)/FD）により、不純物フルエンスは重水素フルエンスの2×10^-6〜1.5×10^-5の範囲であり、この場合、試料温度への依存性は観察されないことが示された。