ホットスポット蒸着法による高強度薄膜ターゲットの開発

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04804013
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 菅井 勲 東京大学, 原子核研究所, 助手 (80150291)
• Keywords: 炭素ストリッパー薄膜 / 放電アーク / 蒸着膜 / 高融点金属膜 / 超高温 / 化合物薄膜

Research Abstract

粒子加速器からの大強度ビームに対し耐久性のある炭素ストリッパーあるいは炭素合金膜を製作する技術を開発するため、当該年度は次のような作業を行った。(1)直流アーク放電のカソードのホットスポットからクラスター状の大きな粒子を、一方、交流アーク放電では両極から熱蒸着による粒の細かい粒子を発生させる直流交流両用式蒸発源の設計製作を行った。
(2)ホットスポット蒸発源としての蒸発物質の支持棒は〜2000℃以上の高温になるので、Taロッドを用いた。また、Taロッドを絶縁するため、マコール(中空ロッド)をTaロッドの左右駆動のためにガイド用パイプとして使用した。(3)蒸発物質のアークロッドをパルス的に動かすめたのメカを製作した。上記のシステムを持った装置をクライオポンプ付真空チェンバー(500mm×500mm×600mm)に取付けた。
(4)ホットスポットを形成させるためのアーク電源は負荷時40V、最高300AのArc Pai型300TAを用いた。
次にホットスポットによる実際のテストは次のようなサンプルを用いて行った。 (1)高純度の炭素ロッド(国産と外国産) (2)高純度アルミニューム(99.999%) (3)高純度鉄(99.99%)結果は、非金属のカーボンアークは非常に安定であった。一方、金属のAlは融点が660℃で非常に不安定であったが、アノードをカーボンとしてカソードをAlとして行ったとき、うまくAlをスポット蒸発させることができた。更に、窒素ガスを5×10^<-4>Torrの分圧としてアーク放電させたところ驚くべきことに青色の輝く蒸着膜が形成され安定であることがわかった。又、炭素膜に鉄が入ったとき炭素の強度はどのように変化するのか高純度の鉄のロッド(5mm中)をカソードにセットして試みた。
このようにして作製したいろいろな薄膜についての組成を調べるため、現在バンデグラーフ加速器を用いてRBS法による分析を行っている。