Some methods of making titanium vacuum chamber act as getter pump for UHV/XHV

チタン製真空容器自身を超高真空/極高真空用ポンプとして機能させる手法の開発

神谷 潤一郎   ; 高野 一弘; 油座 大夢*; 和田 薫

Kamiya, Junichiro; Takano, Kazuhiro; Yuza, Hiromu*; Wada, Kaoru

J-PARC加速器ではチタン材を低放射化性能を持つ超高真空材料という理由からビームライン真空ダクト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が、通常表面が酸化膜に覆われておりゲッター機能は持っていない。この酸化膜を除去することで、ビームパイプ自身を真空ポンプとして活用できる可能性がある。これによりビームラインが連続的な真空ポンプとなり超高真空を安定的に維持することができ、加速器真空システムのさらなる高度化に帰することとなる。実験によりアルゴンスパッタリングによって表面チタン酸化膜を除去することができ、10Pa台の超高真空を達成することができた。さらに加速器にインストールするために避けては通れない大気暴露による性能劣化を防ぐために、スパッタしたチタン表面に低温ゲッター材をコーティングを実施することを発案した。スパッタおよびコーティングを施した試験機について、10回以上の大気暴露を繰り返しても、ゲッター性能が維持できることを実証した。本発表では、チタン製真空容器をゲッターポンプとして用いる手法とその実測結果について報告を行う。

The NEG coating, which has been developed in CERN, is a revolutionary technique that can make a beam pipe act as a vacuum pump by coating the getter materials with the ability to adsorb/absorb gas molecules on the beam pipe surface. The NEG materials are alloys of titanium, zirconium, and vanadium. Titanium is one of the getter materials. In high-power beam accelerators, titanium has been used as the beam pipe chamber material due to its low radioactivation characteristics. The ordinal titanium surface has no getter function because it is covered with titanium-oxide film. The new technique, which removes the titanium-oxide surface by the sputtering and makes the titanium vacuum chamber itself the vacuum pump like NEG coated chamber, has been developed. After sputtering the inner surface of the titanium chamber, we obtained clear evidence that shows the chamber acts as a vacuum pump. We have also tried to make a titanium chamber with a getter function only by baking. Dependence of the getter characteristics on the baking temperature will also be reported.