気相成長ダイヤモンドの合成および機械的特性の評価

• 研究課題/領域番号: 14550105
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械工作・生産工学
• 研究機関: ものつくり大学
• 研究代表者: 吉川 昌範 ものつくり大学, 技能工芸学部・製造技能工芸学科, 教授 (30016422)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2002年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
• キーワード: ダイヤモンド窓 / 気相合成ダイヤモンド / 結晶組織 / 曲げ強度 / 剥離強度 / 摩擦摩耗特性

研究概要

母材に気相合成ダイヤモンドを被覆して硬さや耐摩性を向上させ、工具や金型に適用する基礎研究や実用化研究はこれまで随所で行なわれてきた。しかし、ダイヤモンドのもつ可視光に対して透明であるばかりでなく、マイクロ波に対しても透明である特性を応用して、マイクロ波の窓材への適用を試みた研究はない。
本研究は機械的性質に優れ、しかもマイクロ波に対して透明な気相合成ダイヤモンドを窓材に適用することを目的としてフリースタンディングダイヤモンド板の曲げ強化を検討したもので、曲げ強さにつては各種合成法で合成したダイヤモンド板をダイヤモンド砥石で研磨した後、YAGレーザで切断して、10×3×(0.2〜0.6)mmの試験片を作製し、支点間距離を8mmとして三点曲げ試験により測定した。ITER(核融合装置)が国際的にわが国六ヶ所村に設置されることになるのかどうかは未決定だが、わが国への誘致が決定した折りには日本原子力研究所を中心に、ダイヤモンド窓の開発・評価研究が短期間に確立されなければならないので、本研究はこれまでの気相合成ダイヤモンドに関する研究を踏まえて、ITERに対応できるダイヤモンド窓の開発研究を推進することを念頭に行なったものである。
ITERに使用するダイヤモンド窓は直径約100mm、厚さ2mmのダイヤモンド板を100枚ほど必要とするもので、それに対応できる設備は保有していないが、筆者の経産省大型プロジェクトで使用してきた60kW級マイクロ波CVDを用いることを前提に、保有している300W級マイクロ波CVD装置で研究することの問題点をも抽出することを行なった。