ビルドアップによるVacuum firingの効果の検証

Investigation of the vacuum firing effect by the build-up measurement

神谷 潤一郎   ; 和田 薫; 高野 一弘

Kamiya, Junichiro; Wada, Kaoru; Takano, Kazuhiro

真空容器の圧力をきめる放出ガス速度は、表面から熱脱離する吸着気体分子量が十分に少なくなった後は、材料内部の気体分子成分の表面への拡散・放出が支配的になるといわれている。真空材料内部からの放出ガスを低減するための手法としてvacuum firingとよばれる高真空下での高温熱処理がある。Vacuum firingの条件は欧州原子核研究機構(CERN)ではステンレス鋼に対して900度で2時間、大強度陽子加速器施設(J-PARC)ではチタン材に対して750度で10時間、等である。これらの条件はバルク中の水素濃度の低減量,拡散距離,機械強度などを考慮して総合的に決められている。Vacuum firingにより材料の水素濃度や昇温脱離測定時の放出ガスが低減されるという報告はこれまでもあるが、放出ガス特性に対する明確な効果を報告した研究事例は見当たらない。今回vacuum firing実施、未実施のステンレス製およびチタン製真空容器について、ビルドアップ試験により放出ガス特性に有意な差がでるという成果が得られたので報告する。この成果は将来的に加速器真空材料の放出ガス低減へ繋がることが期待される。

The molecules, which diffuse from inside the material bulk, are thought to be the major outgassing source after the desorption of surface gas molecules becomes sufficiently small. The method for reducing the gas released from the bulk is a high-temperature heat treatment under a high vacuum, called vacuum firing. The conditions for vacuum firing are 900C for 2 hours for stainless steel at CERN, 850C for 10 hours for titanium at J-PARC, and so on. These conditions are comprehensively determined in consideration of the amount of reduction in hydrogen concentration in the bulk, the diffusion distance, the mechanical strength, and the effect of sensitization in the case of stainless steel. We report that the build-up test revealed that there was a significant difference in the emission gas characteristics of the vacuum chamber with and without vacuum firing.