Recent successful experiments with nitrogen as a seeding gas in fusion plasma devices, together with the decision to use beryllium as an armor material in the international fusion experiment ITER, have triggered interest in interactions of energetic N ions with Be and the influence of possible compound formation on parameters relevant to reactor operation and safety. Laboratory experiments are performed to investigate the properties of the 'mixed material' formed upon bombardment of bulk Be with energetic (keV) nitrogen ions. The formation of beryllium nitride within the implantation zone of a few nanometres is observed by x-ray photoelectron spectroscopy and Rutherford backscattering spectrometry. Upon implantation of N at 1.5 keV per atom, saturation of the Be surface with N occurs at a fluence of 2 × 1018 N cm−2 and a retained areal density of approximately 4 × 1016 N cm−2. The nitride undergoes an ordering process upon annealing, but does not decompose at temperatures up to 1000 K. The influence of such nitride layers on the retention and release of D implanted with different fluences is investigated by nuclear reaction analysis and temperature-programmed desorption. The nitride layer does not act as a diffusion barrier for out-diffusing hydrogen isotopes. A partial sputter yield of 0.013 N/D as a lower limit is measured upon bombardment of the nitride layer with D at 2 keV. These erosion measurements are influenced by the strong tendency of the nitride to oxidize.
核融合プラズマ装置におけるシードガスとしての窒素を用いた最近の実験の成功は、国際核融合実験炉ITERにおける装甲材料としてのベリリウムの採用と相まって、高エネルギーNイオンとBeの相互作用、および可能な化合物形成が炉の運転と安全性に関連するパラメータに及ぼす影響への関心を高めている。バルクBeへの高エネルギー（keV）窒素イオン衝撃によって形成される「混合材料」の特性を調べるため、実験室実験が実施されている。数ナノメートルの注入領域内での窒化ベリリウムの形成は、X線光電子分光法およびラザフォード後方散乱分光法によって観測される。1.5 keV/原子のエネルギーでNを注入した場合、Be表面のN飽和は、フルエンス2 × 10¹⁸ N cm⁻²、保持面積密度約4 × 10¹⁶ N cm⁻²で生じる。窒化物はアニーリング処理により秩序化プロセスを経るが、1000 Kまでの温度では分解しない。このような窒化物層が、異なるフルエンスで注入されたDの保持と放出に及ぼす影響は、核反応分析法および昇温脱離法によって調べられている。窒化物層は、拡散する水素同位体に対する拡散障壁としては機能しない。2 keVのDによる窒化物層の衝撃では、部分スパッタ収率0.013 N/Dが下限値として測定される。これらのエロージョン測定結果は、窒化物が強く酸化されやすい傾向の影響を受ける。