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我々の研究室では、ニオブの超透過現象現象を利用したメンブレンポンプの開発研究を行っている。ニオブ金属の薄膜は水素を非常に良く透過させることがわかっており、これを利用して高効率の水素排気ポンプの製作が可能と考えられる。今回の研究の前にすでに、よく整えられた環境下ではメンブレンポンプによる水素排気が可能であることがわかっていた。しかし超透過現象は、ニオブ膜の表面状態が重要であるため、実際の機器でメンブレンポンプを使用する場合、表面条件が変化し、それによって排気効率が変化する可能性が考えられた。そこで今回の研究では、プラズマ閉じ込め装置での使用を想定し、表面状態を制御して、排気効率の変化や効率が劣化した場合の再生方法等を調査した。
今回の実験を行うために、円筒状のニオブ管が用意され、そのまわりにプラズマ発生装置が配置され、水素プラズマの放電がなされた。水素の透過が始まると、ニオブ管内の圧力が上昇し、透過が始まったことがわかる。この装置を用いて。まず表面にステンレス(鉄)が微量付着した場合の効果を調べ、性能の劣化が観測されたが高温に加熱することで再生することがわかった。また、ニオブに電位をかけることで入射する水素は加速し、水素の衝突による表面の変化と排気性能について調査した。この結果、ステンレスはメンブレンポンプに致命的なダメ-ジを与えず、性能が劣化しても再生が可能であることがわかった。今後はプラズマ装置でよく使われるもう一つの素材である炭素の効果を調べる予定である。
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