Fuzz formation on a heated tungsten surface in the presence of a helium-containing plasma and tungsten deposition source was investigated. Tungsten samples were exposed at 1123 K to pure helium plasma with ion incident energy of 76 eV, W/He ion flux ratio of , and varied helium ion fluence from 0.18 to m−2. Fuzz thickness was measured by cross-sectional scanning electron microscopy to increase from 0.22 to 15 µm with increasing helium ion fluence. No indication of saturation in fuzz thickness at high fluence was observed, in contrast to fuzz produced on a tungsten surface without tungsten deposition. Additional tungsten samples were exposed at 1123 K to pure helium plasma with ion incident energy of 76 eV, helium ion fluence of m−2, and varied W/He ion flux ratio from 0.26 to . Fuzz thickness increased from 7.5 to 120 µm with increasing W/He ion ratio. A final sample exposed at 1123 K to a mixed helium-deuterium plasma with ion incident energy of 76 eV, helium ion fluence of m−2, and W/He ion flux ratio of developed nearly identical fuzz structures to that developed in a pure He plasma. As a function of deposited tungsten fluence, all results were found to trace out a single layer-growth curve given by a power law relation, indicating that fuzz thickness is independent of the W/He ion flux ratio in the range investigated and independent of any deuterium present in the plasma. As a result, for tungsten plasma facing walls in magnetic fusion devices at 1000–2000 K with 10−4 W/He ion flux ratio, fuzz with thicknesses greater than hundreds of microns may form in as little as 104 s (in the absence of ELM-induced erosion or annealing), and may more significantly affect its thermophysical properties than fuzz generated without a tungsten deposition source.
ヘリウム含有プラズマおよびタングステン堆積源の存在下での加熱タングステン表面におけるファズ形成を調査した。タングステン試料を1123 Kで、イオン入射エネルギー76 eV、W/Heイオン束比 、ヘリウムイオンフルエンスを0.18から m−2まで変化させた純ヘリウムプラズマに曝露した。ファズ厚さは、断面走査型電子顕微鏡により測定され、ヘリウムイオンフルエンスの増加に伴って0.22から15 µmまで増加した。高フルエンスでのファズ厚さの飽和の兆候は、タングステン堆積なしのタングステン表面で生成されたファズとは対照的に、観察されなかった。追加のタングステン試料を1123 Kで、イオン入射エネルギー76 eV、ヘリウムイオンフルエンス m−2、W/Heイオン束比を0.26から まで変化させた純ヘリウムプラズマに曝露した。ファズ厚さはW/Heイオン比の増加に伴って7.5から120 µmまで増加した。1123 Kで、イオン入射エネルギー76 eV、ヘリウムイオンフルエンス m−2、W/Heイオン束比 の混合ヘリウム-重水素プラズマに曝露された最終試料は、純Heプラズマで生成されたものとほぼ同一のファズ構造を発達させた。堆積タングステンフルエンスの関数として、すべての結果は、べき乗則関係で与えられる単一の層成長曲線をたどることが見いだされ、これはファズ厚さが調査範囲のW/Heイオン束比に依存せず、プラズマ中に存在する重水素にも依存しないことを示している。その結果、1000–2000 Kの磁気核融合装置におけるタングステンプラズマ対向壁では、10−4のW/Heイオン束比において、104 sという短時間で数百ミクロンより厚いファズが形成される可能性があり（ELM誘起損耗または焼鈍がない場合）、タングステン堆積源なしで生成されたファズよりもその熱物性に有意に影響を与える可能性がある。