Lithium-sputtering erosion and transport has been measured in the outer divertor of the DIII-D tokamak. The Divertor Materials Evaluation System (DiMES) mechanism places a 2.5 cm lithium spot as a plasma-facing surface in the divertor. Plasma diagnostics and atomic lithium visible spectroscopy are used to measure the lithium erosion yield near the outer strikepoint (OSP) with swept-plasma parameters of electron temperature 5–25 eV and electron density (0.03–1.80) × 1019 m−3. Solid-phase lithium physical sputtering is measured to be less than 10% (Li/D+). The yield increases with incident energy. Physical sputtering models confirm measurements of sputtered energy and spatial distributions showing skewed angular distributions when the sample is exposed near the OSP and isotropic angular distributions when the sample is exposed to the private flux region. REDEP/WBC modelling of near-surface impurity transport agrees well with experimental measurements showing sputtered lithium neutral atoms effectively ionized about a centimetre away from the Li–DiMES probe surface. A reduction in lithium physical sputtering by a factor of 4–5 is measured when the lithium surface forms an oxide, consistent with the physical sputtering behaviour of most metal-oxides. Although of less significance than lithium atom transport, there is a modelling/data discrepancy regarding lithium ion transport with, e.g. the data showing more asymmetric ion transport than predicted.
リチウムのスパッタリングによる侵食と輸送が、DIII-Dトカマクの外側ダイバータにおいて測定された。Divertor Materials Evaluation System（DiMES）機構は、プラズマ対向面としてダイバータ内に2.5 cmのリチウムスポットを配置する。プラズマ診断とリチウム可視分光法を用いて、外側ストライク点（OSP）近傍でのリチウム侵食収量を、掃引プラズマパラメータ（電子温度5〜25 eV、電子密度（0.03〜1.80）× 10¹⁹ m⁻³）のもとで測定した。固相リチウムの物理スパッタリングは、10％（Li/D+）未満と測定された。収量は入射エネルギーとともに増加する。物理スパッタリングモデルは、スパッタ粒子のエネルギーおよび空間分布の測定結果を裏付けており、試料がOSP近傍に曝露された場合には非対称な角度分布が、試料が私的フラックス領域に曝露された場合には等方的な角度分布が示された。REDEP/WBCによる表面近傍輸送のモデリングは、実験測定とよく一致し、スパッタされたリチウム中性粒子がLi-DiMESプローブ表面から約1 cm離れた位置で効果的に電離することが示された。リチウム表面が酸化物を形成すると、リチウムの物理スパッタリングは4〜5倍減少すると測定され、これはほとんどの金属酸化物の物理スパッタリング挙動と一致する。リチウム原子輸送ほど重要ではないものの、リチウムイオン輸送に関してはモデリングとデータの間に不一致があり、例えばデータは予測よりも非対称なイオン輸送を示している。