Steady-state deuterium plasma exposures were performed on ultra-high temperature ceramics titanium diboride (TiB2) and zirconium diboride (ZrB2) using the PISCES-RF linear plasma device (LPD) as early screening for first wall, plasma-facing applications. Deuterium plasma exposures were performed using 40 eV ion energies at 240, 525, and 800 °C sample temperatures and 90 eV ion energies at 240 °C sample temperatures to analyze TiB2 and ZrB2 surface morphology and chemistry evolution behavior. Post-plasma exposure chemistry characterization of the near surface (50 nm) region of the samples all show transition metal enrichment, indicating boron preferential erosion. Transition metal to boron fractions vary with plasma exposure temperature under the 40 eV ion energy; metal enrichment is maximized at 800 °C and then minimized at 525 °C. SEM micrographs of all plasma exposed sample surfaces show no significant or noticeable plasma induced damage from cracking or blistering.
定常状態重水素プラズマ曝露を、超高温セラミックスである二ホウ化チタン(TiB2)および二ホウ化ジルコニウム(ZrB2)に対して、PISCES-RF線形プラズマ装置(LPD)を用いて実施した。これは第一壁・プラズマ対向材料応用のための初期スクリーニングとしてである。重水素プラズマ曝露は、試料温度240、525、800 °Cで40 eVのイオンエネルギー、および試料温度240 °Cで90 eVのイオンエネルギーを用いて実施し、TiB2およびZrB2の表面形態と化学的進化挙動を分析した。プラズマ曝露後の試料の表面近傍(50 nm)領域の化学的特性評価では、すべての試料で遷移金属の濃縮が示され、ホウ素の選択的エロージョンを示唆している。40 eVのイオンエネルギーにおける遷移金属とホウ素の比率はプラズマ曝露温度によって変化し、金属濃縮は800 °Cで最大となり、525 °Cで最小となる。すべてのプラズマ曝露試料表面のSEM顕微鏡写真では、割れやブリスターリングによる顕著なまたは目立ったプラズマ誘起損傷は示されなかった。