In-situ vacuum deposition technique of lithium on neutron production target for BNCT

BNCTに用いる中性子生成用リチウムターゲットのその場蒸着技術の開発

石山 新太郎; 馬場 祐治  ; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Ishiyama, Shintaro; Baba, Yuji; Fujii, Ryo*; Nakamura, Masaru*; Imahori, Yoshio*

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の中性子源として、原子炉の中性子以外に、加速器から発生する中性子を用いることが計画されており、そのための中性子発生用ターゲット材として金属リチウムが候補にあがっている。しかしリチウムターゲットは高フルエンスのプロトンの照射効果によってブリスタリングを起こすため、リチウムを真空中で繰り返しその場蒸着して安定なリチウム層を作成する技術の開発が必要である。そこで本研究では、銅表面上にパラジウムを電着した基板に真空中でリチウムを蒸着する3層構造のターゲットを提案し、作成した3層構造の表面・界面の化学結合状態を放射光を用いたX線光電子分光法(XPS)及びX線吸収微細構造法(XAFS)により調べた。その結果、蒸着したリチウム表面には、1層以下のごく薄い水,炭酸などが吸着しているものの、バルクの化学状態は金属リチウムであり、真空中でのその場蒸着によって新たな金属リチウム層を繰り返し作成できることがわかった。またリチウムとパラジウムの界面にはPd-Li合金と思われる層が生成しており、それがリチウム薄膜の安定性に寄与していることが明らかとなった。

To achieve high performance of BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) device, lithium target for neutron production was redesigned, and the layered structures of the synthesized target were characterized. Following conclusions were derived; (1) Uniform lithium layers with the thickness from 1.6 nm to a few hundreds nanometer were formed on Pd/Cu multilayer surface by in-situ vacuum deposition technique using metallic lithium as a source material. (2) Re-deposition of lithium layer on Li surface can be achieved by in-situ vacuum deposition technique. (3) Small amount of water and carbonate was observed on the top surface of Li. But the thickness of the adsorbed layer was less than monolayer, which will not affect the quality of the Li target. (4) The formation of Pd-Li alloy layer was observed at the Pd and Li interface. The alloy layer would contribute to the stability of the Li layer.