真空絶縁破壊試験用の銀ろう電極の製作とXPS表面分析

Fabrication of silver solder electrode for vacuum breakdown test and its XPS analysis

山納 康*; 明石 圭祐*; 小林 信一*; 田中 豊; 小林 薫; 秋野 昇; 花田 磨砂也; 池田 佳隆

Yamano, Yasushi*; Akashi, Keisuke*; Kobayashi, Shinichi*; Tanaka, Yutaka; Kobayashi, Kaoru; Akino, Noboru; Hanada, Masaya; Ikeda, Yoshitaka

核融合分野で利用されているイオン源では、金属板に冷却管を銀ロー付けした水冷式の電極が一般的に利用されている。これまで、銀ローは融点が低いために真空耐電圧が低いと考えられていたが、実際に銀ロー材の真空中の絶縁破壊特性や電界電子放出特性を実測した報告はほとんどない。そこで、真空絶縁破壊試験用の銀ロー電極を製作し、試験を行う。製作した電極は直径25mmであり、先端曲率半径がR30mmであり、電極中心部の直径7mmの領域に厚さ1.5mmの銀ロー(組成:銀45%,銅15%,亜鉛16%,カドミウム24%)を流し込んだ構造を有している。試験では、同電極に無酸素銅製電極を対向させて、高電圧を印加する。試験に先立ち、真空耐電圧特性に大きな影響を及ぼす電極表面状態をXPSで測定した。無酸素銅電極の場合、銅スペクトル強度は酸素や炭素に対して十分に大きく、銅スペクトルのピークが明瞭に観察された。しかしながら、銀ロー電極の場合、亜鉛やカドミウム等のスペクトル強度は炭素や酸素に対して小さく明瞭なピークが観察されていない。加えて、銀ローの主成分である銀のピークは確認できなかった。これらの結果から、銀ロー電極は表面が炭素系汚染物質や酸化膜で覆われている可能性が高いと推察できる。試験では、真空絶縁破壊電圧に対する電極表面の酸化膜の影響についても測定する予定である。

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