The effects of fibre-form nanostructure of a tungsten surface on both electron emission and sputtering in helium/argon plasmas are represented. Generally, a nano-fibre forest, the so-called 'fuzz', made of tungsten with helium gas inside is found to have the tendency of suppressing the particle emission substantially. The electron emission comes from the impact of high-energy primary electrons. In addition, a deeply biased tungsten target, which inhibits the influx of even energetic primary electrons, seems to produce an electron emission, and it may be suppressed on the way to nanostructure formation on the surface of the W target. Such an emission process is discussed here. The sputtering yield of the He-damaged tungsten surface with the fibre-form nanostructure depends on the surface morphology while the sputtering itself changes the surface morphology, so that the time evolutions of sputtering yield from the W surface with an originally well-developed nanostructure are found to show a minimum in sputtering yield, which is about a half for the fresh nanostructured tungsten and roughly one-fifth of the yield for the original flat normal tungsten surface. The surface morphology at that time is, for the first time, made clear with field emission scanning electron microscopy observation. The physical mechanism for the appearance of such a minimum in sputtering yield is discussed.
タングステン表面の繊維状ナノ構造が、ヘリウム/アルゴン中での電子放出とスパッタリングの両方に及ぼす影響について述べる。一般に、内部にヘリウムガスを含むタングステン製のナノファイバー構造、いわゆる「ファズ」は、粒子放出を大幅に抑制する傾向があることが見出されている。電子放出は、高エネルギーの一次電子の衝突に起因する。さらに、深くバイアスされたタングステンターゲットは、高エネルギーの一次電子の流入を阻害し、電子放出を生じるように見えるが、これはWターゲット表面におけるナノ構造形成の過程で抑制される可能性がある。このような放出プロセスについてここで考察する。ヘリウム損傷を受けたタングステン表面の繊維状ナノ構造からのスパッタリング収率は、表面形態に依存する一方、スパッタリング自体が表面形態を変化させるため、初期に十分に発達したナノ構造を有するW表面からのスパッタリング収率の時間発展は、最小値を示すことが見出された。この最小値は、新鮮なナノ構造タングステンの約半分であり、元の平坦な通常タングステン表面の収率のおよそ5分の1に相当する。その時点での表面形態は、電界放出走査電子顕微鏡観察により初めて明らかにされた。このようなスパッタリング収率の最小値が出現する物理的メカニズムについて考察する。