| 研究課題/領域番号 |
09680492
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
核融合学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
上田 良夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30193816)
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| 研究分担者 |
大塚 裕介 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70294048)
磯部 倫郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40243167)
西川 雅弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50029287)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| キーワード | イオン照射欠陥 / 照射促進昇華 / 化学スパッタリング / 高粒子束 / 炭素材 / ボロン添加炭素材 / シリコン添加炭素材 / 粒子束依存性 |
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| 研究概要 |
炭素材(IV族元素など)のイオン照射時に昇華が促進される現象(照射促進昇華)や、水素ビーム照射下での化学スパッタリングを、10^<20>-10^<21>m^<-2>s^<-1>の高粒子束ビーム照射により詳細に測定し、イオン照射欠陥のダイナミクスを解明することが本研究の目的であり、以下の様な結果が得られた。
◎等方性炭素材に高粒子束のアルゴンビーム(5keV、最大粒子束10^<21>m^<-2>s^<-1>)を照射し、照射促進昇華の損耗率の粒子束依存性を調べた。その結果、粒子束が10^<20>m^<-2>s^<-1>を越えると、損耗率は粒子束とともに急激に減少する(〜φ^<-0.26>、低粒子束領域では〜φ^<-0.1>)ことが明らかになった。イオン照射欠陥(格子間原子、空孔)の拡散を基礎とするモデルによると、従来の低粒子束領域では格子間原子の消滅場所を照射欠陥以外の欠陥、高粒子束領域では空孔とするとある程度実験結果を説明できることがわかった。
◎四重極質量分析器を用いてスパッタリング粒子を直接検出する装置を用いて、等方性炭素材(IG-430U)、C/C材(CX-2002)、ボロン添加炭素材(GB series)、シリコン添加炭素材 (IG-430UのTS処理材)に重水素を照射し、発生するメタン(CD_4)の照射粒子束、試料温度依存性を詳細に測定した。
◎ポロンを1%以上(最大20%)添加した試料は、化学スパッタ率が添加しないものに比べて約1/3に減少した(添加量の依存性はない)。また、シリコン添加材(SiとCの割合は約1:1)については、ほぼ完全に化学スパッタリングが抑制されることがわかった。
◎炭素材(IG-430U、CX-2002、GB-100)に重水素を照射した際に発生するメタンの量が最大となる温度は粒子束とともに高温側へシフトし、またメタン信号を粒子束で割った化学スパッタ率は粒子束に対して依存性は認められなかった。また、この結果は、化学スパッタリングの代表的なモデル (Rothらによる)に対応しておらず、今後イオン照射欠陥のダイナミクスなどを適切に評価したモデルが必要であると考えられる。
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