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低放射化材料であるチタン製の真空チェンバーを真空ポンプとして用いる手法の開発

Development of the new method to utilize the titanium vacuum chamber as a vacuum pump

神谷 潤一郎; 引地 裕輔*; 和田 薫*

Kamiya, Junichiro; Hikichi, Yusuke*; Wada, Kaoru*

欧州原子核研究機構(CERN)で開発された非蒸発型ゲッター(NEG)コーティングは、ビームパイプ表面に気体分子を吸着する性能を持つゲッター材をコーティングすることでビームパイプそのものを真空ポンプとして活用できる画期的な手法であり、近年他の加速器での利用が広がっている。一方、J-PARCでは低放射化材料であるチタンをビームパイプの材料として用いている。チタンは気体分子を吸着するゲッター材である。しかしながら、通常チタン表面は酸化膜に覆われておりゲッター機能はない。この酸化膜を除去することで、NEGコーティング同様にビームパイプ自身を真空ポンプとして活用できる。これによりビームラインの超高真空を安定的に維持することができ、加速器のさらなる安定運転に帰することとなる。本研究により酸化膜の厚みが15nm程度であることを明らかにし、2Pa程度のアルゴン雰囲気でのスパッタリングによりこの酸化膜を除去することに成功した。その結果、目論見通り真空容器にゲッター作用を持たせることができ、10$$^{-9}$$Pa台の極高真空を達成することができた。

Non-evaporable getter (NEG) coating, which was developed at CERN, is the breakthrough method, which makes a beam pump a vacuum pump by coating a getter material on the beam pipe surface. The usage of the NEG coating has widely spread in the accelerators in recent years. On the other hand, J-PARC uses titanium, which is a low activation material, as a material for the beam pipe. If the titanium oxide on the surface can be removed, the titanium beam pip plays the role of the vacuum pump because the pure titanium is a getter material. In this presentation, we report on the method of oxide film removal by the sputtering method and vacuum performances of the titanium vacuum chamber as the getter pump.

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