Erosion of hydrocarbon films is investigated in a particle-beam experiment employing sources for argon ions and hydrogen atoms. Sputtering by argon ions sets in above a threshold of 58 eV and reaches a yield of 0.5 at an ion energy of 800 eV. Sputtering by argon ions with an additional flux of thermal hydrogen atoms towards the surface occurs above a threshold of 1.3 eV and reaches a yield of about three at an ion energy of 800 eV and a hydrogen atom to argon ion flux ratio of 400. A pronounced dependence of the yield on this flux density ratio is observed. It is proposed that the shift of the threshold energy as well as the change in the absolute yields is due to the process of chemical sputtering: within a collision cascade of the incident ions, broken bonds are instantaneously passivated by the abundant flux of atomic hydrogen. This leads to the formation of hydrocarbon molecules within the ion penetration range, which diffuse to the surface and desorb. This has important implications for the lifetime of plasma wall components in the divertor region of next step nuclear fusion devices.
炭化水素膜の侵食は、アルゴンイオンおよび水素原子の源を用いた粒子ビーム実験において調査される。アルゴンイオンによるスパッタリングは、58 eVの閾値以上で始まり、800 eVのイオンエネルギーにおいて0.5の収量に達する。表面に向かう熱水素原子の追加フラックスを伴うアルゴンイオンによるスパッタリングは、1.3 eVの閾値以上で発生し、800 eVのイオンエネルギーおよび400の水素原子対アルゴンイオンフラックス比において約3の収量に達する。このフラックス密度比に対する収量の顕著な依存性が観測される。閾値エネルギーのシフトおよび絶対収量の変化は、化学スパッタリングのプロセスによるものであると提案される：入射イオンの衝突カスケード内で、切断された結合は、豊富な水素原子フラックスによって瞬時に不動態化される。これは、イオン侵入範囲内での炭化水素分子の形成につながり、それらは表面に拡散して脱離する。これは、次世代核融合装置のダイバータ領域におけるプラズマ壁構成要素の寿命に重要な影響を与える。