2022 Fiscal Year Annual Research Report
Ball SAW trace moisture inverse gas chromatography for evaluation of highly pure stainless steel tubes
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19H02148
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
辻 俊宏 東北大学, 工学研究科, 助教 (70374965)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 弾性表面波センサ / アンダーサンプリング / 微量水分 / ステンレス配管 / 内面処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は半導体や二次電池(リチウムイオンや全固体)の製造に利用される高純度ガス用のステンレス鋼配管において品質の歩留まりを左右する水分の吸脱着現象を、独自に開発してきた応答が高速な弾性表面波センサを検出器に用いる逆相ガスクロマトグラフィ(IGC)により評価する方法を検討する研究である。特に従来研究との違いは1000ppb以下の「微量水分」と呼ばれる濃度域において秒オーダーの濃度変化のモニタリングを実現することで、電解研磨で鏡面加工された内面に曲げ加工で現れるストレッチャーストレイン(曲げ組織)や産業配管システムの構築には欠かせない溶接の影響の評価を試みる点である。
令和3年度において曲げ組織が水分吸脱着に影響を及ぼすことが分かったが、室温の実験では水分通過時間が早まり、内面粗度や活性表面の増加により通過が遅延すると考えた当初のモデルと逆の結果になった。この原因がゼロガス(意図的に水分を導入しないガス)の水分濃度が約10ppbにしか到達しないためと考え、測定開始時の70℃でのベーキングを実施した結果予想したモデルに合う結果が得られた。
吸脱着特性の検討には初期状態の再現性を高めることが重要なことが分かったため、令和4年度にはベーキングを140℃で実施して調査を行った。ここで標準的な手順で溶接したにもかかわらず、光沢のない酸化被膜に覆われ、本来期待されるような状態からほど遠いことが分かった。そこで溶接を専門の業者に委託し令和3年度までに実施した曲げ組織についても配管試料を作り直して実験を行った。その結果、溶接については、業者の行った良好な状態に対して、問題の状態では40ppbvのプローブガスに対して通過時間に約3分間の差があった。また、圧延で導入した曲げ組織において圧下量の増加により遅延も大きくなる傾向があった。以上より、本課題の目指すIGCについて実現可能性を示すことができた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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