金属中のヘリウムの格子間拡散

• 研究課題/領域番号: 01460214
• 研究種目: 一般研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 橋本 英二 広島大学, 理学部, 助教授 (50033907)
• 研究分担者: 小杉 俊男 広島大学, 理学部, 助手 (10153545) ; 上田 善武 広島大学, 理学部, 助手 (80106799)
• 研究期間 (年度): 1989 – 1990
• 研究課題ステータス: 完了 (1990年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 1990年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 1989年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
• キーワード: 金属中のヘリウム / 固体内拡散 / ガス放出法 / 格子間原子 / イオン照射 / 拡散 / ガス透過法

研究概要

この研究計画の目的とするところは、金属中のヘリウムの格子間拡散に関する知見を得ることである。具体的には、純度 99.9999%の帯精製アルミニウムに、1x10^<15>〜5x10^<16> He^+cm^<-2>のヘリウムイオンを室温照射し、 その後室温から900℃までの加熱中のヘリウム放出を四重極質量分析計で精密に測定した。このとき、試料表面の汚染・酸化被膜の除去にはイオン銃を、高真空中での放出実験には、その排気系としてタ-ボ分子ポンプを用いた。いずれも本科研費で購入したものである。
得られたヘリウムの放出スペクトルは次のような特徴を示している。
1.いずれの照射量においても、試料が融ける直前に急激なヘリウム放出が見られる。
2.照射量が増加すると、上記以外の放出ピ-クが現れる。そのピ-クは、照射量の増加と共に顕著になり、しかも、低温側へ移動する。低温側の放出ピ-クは、その挙動から、次のように考えられる。すなわち、温度上昇に伴って微小なヘリウムバブルの内圧がある臨界値に達し、その圧力緩和の為にバブルから放出されたヘリウムが試料表面へ拡散し放出されるというものである。したがって、この放出過程を詳細に調べることにより、ヘリウムの格子間拡散を実験的に捉えることが期待できる。そこで、点欠陥の研究によく用いられるスロ-プ・チェンジ法を適用し、この過程の見かけの活性化エネルギ-を求めることを試みた。そのため、試料を5〜10℃ステップで階段状に加熱し、急激な温度上昇の前後でのヘリウム放出速度を精密に測定した。得られた見かけの活性化エネルギ-は0.3eVで、この値は、理論的に予測された、アルミニウム中のヘリウムの格子間拡散の活性化エネルギ-に非常によく一致している。