Optical diagnostic systems of ITER are foreseen to include metallic, plasma-facing, electromagnetic radiation reflecting components called first mirrors (FMs). Molybdenum coatings are important candidates for these components. Depending on the local plasma parameters of the reactor, the mirrors may be under net erosion or deposition conditions. In this work, we exposed molybdenum coatings to a high-flux deuterium plasma in order to test their roughening limits under erosion conditions. The high energy of deuterium ions (500 eV on average) results in more vigorous roughening of the surface compared with lower energy ions (200 eV). Longer exposure (3 × 1020 ions cm−2) of the 200 eV ions results in only a slightly increased roughness compared with shorter exposure (6.8 × 1019 ions cm−2). Both phenomena match to the theory regarding roughening dynamics of physical sputtering. A comparison of results in this work with previous studies gives support to the hypothesis that roughening is flux and temperature dependent. Partial delamination of the coatings is observed upon exposure at room temperature, but not at an elevated temperature (200 °C). In summary, Mo coatings will remain functional in the ITER environment under the expected conditions. However, changes in the expected conditions such as 500 eV mean energy of impinging charge exchange neutrals or <100 °C surface temperature of the mirrors can lead to gradual or sudden failure of the coatings.
ITERの光学診断システムには、金属製でプラズマに面し、電磁放射線を反射する部品であるファーストミラー（FM）と呼ばれるものが含まれることが予想されている。モリブデンコーティングは、これらの部品の重要な候補材料である。炉の局所的なプラズマパラメータに応じて、ミラーは正味の侵食または堆積条件下にある可能性がある。本研究では、侵食条件下での粗面化限界を試験するために、モリブデンコーティングを高フラックスの重水素プラズマに曝露した。重水素イオンの高エネルギー（平均500 eV）は、低エネルギーイオン（200 eV）と比較して、表面のより激しい粗面化をもたらす。200 eVイオンのより長い曝露（3 × 10^20 ions cm^−2）は、より短い曝露（6.8 × 10^19 ions cm^−2）と比較して、粗さがわずかに増加するのみである。両方の現象は、物理スパッタリングの粗面化ダイナミクスに関する理論と一致する。本研究の結果と以前の研究との比較は、粗面化がフラックスおよび温度に依存するという仮説を支持する。室温での曝露ではコーティングの部分的な剥離が観察されるが、高温（200 °C）では観察されない。要約すると、Moコーティングは、予想される条件下ではITER環境で機能し続けるであろう。しかし、入射する荷電交換中性粒子の平均エネルギーが500 eVになる、またはミラーの表面温度が100 °C未満になるなど、予想される条件の変化は、コーティングの漸次的または突然の破損につながる可能性がある。