Prompt re-deposition strongly reduces the migration of eroded material in current fusion devices, thus lowering core dilution and extending the lifetime of the plasma-facing components. However, under the high-density ( m−3), low-temperature ( eV) divertor plasma conditions anticipated for future fusion devices like ITER, Coulomb collisions become highly efficient. These collisions not only prevent the ions from completing their Larmor orbits but also strongly couple the sputtered impurities to the plasma, leading to impurity entrainment. Entrainment drags impurities with the plasma flow to the surface, leading to enhanced impurity impact energies as discussed in the companion paper (Cornelissen M.J.H. et al 2025 Nucl. Fusion65 026009), and the re-deposition of sputtered particles. This entrained re-deposition was studied with the linear plasma generator Magnum-PSI, whose linear geometry allowed for a clear distinction between entrained and prompt re-deposition. Five W targets were exposed to high-density ( m−3), low-temperature ( eV) argon (Ar) plasmas. The deposition pattern of tungsten (W) on molybdenum (Mo) witness plates was determined using ion beam analysis and electron scanning microscopy. As the ion-impact energy of Ar+ increased from 43 eV to 94 eV, the local re-deposition rate decreased from 93% to 68%. Entrained re-deposition became evident from an up-downstream asymmetry in the re-deposition profile and was dominant over prompt re-deposition for the exposures investigated. Although the ionization length was long, high re-deposition rates were found, revealing that neutral-ion interactions were important. Thus, entrainment will be a crucial ingredient in the erosion and re-deposition studies of future fusion reactors.
即時再堆積は、現在の核融合装置において侵食された材料の移動を強く低減し、それによってコア希釈を低下させ、プラズマ対向機器の寿命を延ばす。しかしながら、ITERのような将来の核融合装置で予想される高密度（ m−3）、低温度（ eV）のダイバータプラズマ条件下では、クーロン衝突が非常に効率的になる。これらの衝突は、イオンがラーマー軌道を完了するのを妨げるだけでなく、スパッタリングされた不純物をプラズマに強く結合させ、不純物連行を引き起こす。連行は、不純物をプラズマ流とともに表面へ引きずり込み、姉妹論文（Cornelissen M.J.H. et al 2025 Nucl. Fusion65 026009）で議論されているように不純物入射エネルギーを増大させ、そしてスパッタリングされた粒子の再堆積を引き起こす。この連行再堆積は、線形プラズマ発生装置Magnum-PSIを用いて研究された。その線形形状により、連行再堆積と即時再堆積を明確に区別することができた。5つのWターゲットが、高密度（ m−3）、低温度（ eV）のアルゴン(Ar)プラズマに曝露された。モリブデン(Mo)ウィットネスプレート上のタングステン(W)の堆積パターンは、イオンビーム分析と走査電子顕微鏡を用いて決定された。Ar+のイオン入射エネルギーが 43 eV から 94 eV に増加するにつれて、局所再堆積率は 93% から 68% に減少した。連行再堆積は、再堆積プロファイルの上流-下流非対称性から明らかになり、調査した曝露条件では即時再堆積よりも支配的であった。電離長は長かったが、高い再堆積率が見られ、中性粒子-イオン相互作用が重要であることが明らかになった。したがって、連行は将来の核融合炉の侵食および再堆積研究において重要な要素となるだろう。