反応性陰極スパッタ放電による酸素系ガス吸入イオンポンプへの応用研究

2000 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 11555008
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 表面界面物性
• 研究機関: 鈴鹿工業高等専門学校
• 研究代表者: 船戸 康幸 鈴鹿工業高等専門学校, 電子情報工学科, 教授 (10005358)
• 研究分担者: 平野 武範 鈴鹿工業高等専門学校, 電子情報工学科, 講師 (80249804) ; 長嶋 孝好 鈴鹿工業高等専門学校, 電子情報工学科, 助教授 (30237515) ; 桑原 裕史 鈴鹿工業高等専門学校, 電子情報工学科, 教授 (30043326) ; 虫明 基 川崎医科大学, 情報科学2, 講師 (50122453) ; 赤石 憲也 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (90023720) ; ITOH Akira Suzuka National College of Technology Dep.Of Electric and Information Engineering. Asst.Professor (40259883)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2000
• キーワード: 酸素反応性 / 六硼化ランタン陰極 / スパッタ放電 / イオンポンプ / ボロン系薄膜 / ガス放出・吸収挙動解析 / リサイクリング / 排気特性

研究概要

(1)LaB6陰極スパッタイオンポンプ基礎実験装置の製作と整備。ポンプ容器としては、直径6センチ、長さ200mmのSUS-304製とし、平板電極を設置する。陰極として厚さ5mm、直径50mmのLaB6円板を使用する。(2)真空試験装置の整備。実験装置は、試作LaB6イオンポンプ、従来型チタンポンプ、差動排気ポンプより成る。測定系として、超高真空電離真空計、マスフィルタ型分圧計、ピラニ真空系を用い、データ処理系を充実させた。(3)プラズマパラメータと排気特性の相関関係の追求。LaB6スパッタ放電は未知の部分が多い。そのため放電パラメータと排気特性(Pump-Down特性、排気速度特性、分圧特性、)の相関について詳細実験を行い、ボロン及びLaB6膜の水に対する高排気速度の実験的検証を得た。(4)プラズマパラメータの測定。グロー放電プラズマの電子密度、電子温度、空間電位の測定を、ラングミュアプローブを用いて行った。スパッタ放電とポンプ排気特性の関連が明白となり、さらに高効率の排気を得るための条件を追求した。壁とのリサイクリング挙動、気相中での分圧特性、ガス放出特性に関する実験結果、分担者の理論的検討、等放電途中のガス放出・吸収挙動を解析し、内外学会、研究討論会で発表した。(5)画像診断。スパッタプラズマの形状を断面写真の撮影とその画像処理により追求した。これは廣い範囲でのプラズマ生成条件の最適化に必要である。又広い圧力領域での排気実験を可能とするために行う。断面画像から近似的な密度分布を算出した。陰極形状と陽極間距離のパラメータはスパッタ放電に大きく影響する。(6)残留ガス分析の精密測定。特に分圧に対するそれぞれの排気速度を測定し、分圧パターンと真空領域の関連、到着真空度における関連を追求した。