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神谷 潤一郎; 高野 一弘*; 油座 大夢*; 和田 薫
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 20(2), p.107 - 118, 2022/05
チタンは放出ガスが少ないため超高真空容器としての利用が真空装置において広がっている。我々はチタン表面の酸化膜を除去することで、チタン製真空容器自体を気体吸着型真空ポンプとして活用する開発を行っている。光電子分光測定で、チタンを真空中加熱することで表面酸化酸化物が内部へ拡散し金属チタンが真空面に露出することを明らかにした。そのうえでチタン製真空容器を加熱することで、真空封止しても高真空を長時間維持できることを実証した。別の手法として、アルゴンスパッタリングにより表面酸化膜を除去することによるチタン製真空容器の超高真空ポンプ化に成功した。大気開放による表面の再酸化を防ぐために、酸化膜を除去したチタン表面に低温ゲッター材をコーティングすることを発案した。このような表面改質を施した真空容器を用いて、10回以上の大気開放を繰り返しても10-8Pa台の到達圧力が維持できること実証した。本成果はJ-PARC加速器真空システムの安定運転維持につながるとともに、既存の真空ポンプがなくても高真空を維持することが可能となることから、持続可能な開発目標に寄与するイノベーション技術へとつながる案件である。
神谷 潤一郎; 高野 一弘; 油座 大夢*; 和田 薫
Proceedings of 12th International Particle Accelerator Conference (IPAC 21) (Internet), p.3471 - 3474, 2021/08
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、10
Pa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。
神谷 潤一郎; 高野 一弘; 和田 薫; 油座 大夢*
no journal, ,
チタンは気体分子を吸着するゲッター材であるが、通常は表面が酸化膜に覆われておりゲッター機能を持っていない。我々はチタン製真空容器の表面酸化膜を除去することで、容器自身を超高真空対応のゲッターポンプとして活用できることに着目し開発を行っている。この技術の加速器への適用によりビームラインを連続的な真空ポンプとすることができ、一様に超高真空を得ることができる。また電子顕微鏡などの真空容器に適用することで、輸送時のポンプ駆動用バッテリーが必要なくなるという産業的イノベーションへ繋がる技術である。実験ではスパッタリングによってチタン製真空容器の表面酸化膜を除去することで、大きな排気速度を得ることを実証した。また温度を上げて表面酸化物を内部に拡散させる手法によっても、チタン製真空容器が部分的にゲッター化することを実証した。本発表では、これらのチタン製真空容器をゲッターポンプとして機能させる手法と実測結果について報告を行う。
