A castellated W target with gaps of width 0.5, 1.0, and 1.5 mm is exposed at 1120 K to He ions in the PISCES-A linear plasma device. The average ion impact energy was 70 eV and the accumulated ion fluence 3.6 × 1026 m−2 over the top surface, which is exposed normal to the plasma flow. A layer of W fuzz of 3.4 ± 0.4 μm thick developed on the top surface. In addition, fuzz morphology is found to develop on the side walls of the gaps. Particle in cell modeling of the plasma-target sheath using the SPICE2 code predicts the plasma penetration into the gaps. The He ion flux to gap side walls falls off quasi-exponentially with depth with a decay rate dependent on the gap width. When the variation in He ion wall fluence is used in conjunction with the fluence dependent growth expression of Petty et al (2015 Nucl. Fusion55 093033), modeling correctly predicts the observed maximum depth of formation, and measured variation of layer thickness, for fuzz found on the gap walls.
城郭状Wターゲットは、0.5、1.0、1.5 mmのギャップ幅を有し、PISCES-A線形プラズマ装置において1120 KでHeイオンに曝露された。上面に垂直に入射するプラズマ流に対する平均イオン衝撃エネルギーは70 eVであり、累積イオンフルエンスは3.6 × 10²⁶ m⁻²であった。上面には厚さ3.4 ± 0.4 μmのWファズ層が形成された。さらに、ギャップの側壁にもファズ形態が形成されることが見出された。SPICEコードを用いたプラズマ-ターゲットシースの粒子モデリングにより、ギャップ内へのプラズマ浸入が予測された。ギャップ側壁へのHeイオンフラックスは、ギャップ幅に依存する減衰率で深さ方向に準指数関数的に減少する。ギャップ壁におけるHeイオンフルエンスの変動を、Pettyら(2015 Nucl. Fusion 55 093033)のフルエンス依存成長式と組み合わせて用いることにより、モデリングはギャップ壁に形成されるファズの観測された最大深さと層厚の変動を正確に予測した。