金属中のヘリウムおよび水素の挙動に関する研究

• 研究課題/領域番号: 61550475
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 松井 秀樹 東北大, 金属材料研究所, 助教授 (50005980)
• 研究分担者: 吉成 修 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10134040) ; 小岩 昌宏 京都大学, 工学部, 教授 (00005860)
• 研究期間 (年度): 1986
• 研究課題ステータス: 完了 (1986年度)
• 配分額: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 1986年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: イオン打込 / 水素 / ヘリウム / 格子欠陥 / 純鉄

研究概要

1.低温ヘリウム打込装置の試作
次に述べる2種類の装置を製作した。すなわちa)高周波プラズマ発生装置により77kに保持した試料にヘリウム等軽ガス原子を打込む装置、b)約4.2kに保った試料に低エネルギーイオン源よりガス原子を打込む装置、であるa)は良好に稼動中で以下に述べるような成果を得ている。b)は加速電極及び電源部等の調整が完了していないため具体的成果はまだであるが、真空系イオンソ-2等については所期の性能を有しているといえる。
2.低温水素・ヘリウム打込実験
鉄試料中に水素 ヘリウムを打込み磁気余効測定した結果を述べる。試料は超高真空中で帯溶触精製した高紀度鉄(残留抗記比約3500)で、それに高周波プラズマ発生装置を用いて77kで水素を打込んだ、室温で打込みを開始して1時間保持したのち更に1時間をかけて77kまで冷却しつつ打込みを行った。イオンエネルギーは50ev以下と推定される。こののち昇温させることなく磁気余効測定装置に取付け測定を行った。この結果約170kに大きな緩和ピークが観察された、その後の焼銀によりこのピークは低温側へ移動しつつ高さが減少してゆく。詳しい検討の結果、このビークは水素打込みにより導入された転位と水素の相互作用に起因するいわゆるSnoek-k【O!¨】sterピークであると結論された。従来の水素導入の方法ではこようなピークは観察されない。イオン打込みエネルギーが低いことから変位損傷が生ずることは考えられない。従って水素原子が金属中で集合体をつくる際に転位が生じたと考えるのが妥当である。この実験結果は低エネルギーイオン打込みにおける極めて重要な欠陥形成過程で明らかにしている。ヘリウムを用いた同様の実験ではこのようなピークは観察されなかった。