| 研究課題/領域番号 |
16560720
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
永田 晋二 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (40208012)
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| 研究分担者 |
土屋 文 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90302215)
藤 健太郎 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40344717)
四竈 樹男 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30196365)
山本 春也 日本原子力研究開発機構, 高崎量子応用研究所, 研究副主幹 (70354941)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| キーワード | プラズマ対向材 / 再堆積層 / スパッタリング / タングステン / 水素同位体 / 酸化物 / イオン照射 / 光学的性質 |
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| 研究概要 |
プラズマ対向材表面再堆積層を模擬した薄膜試料および単結晶試料を作成し、水素取り込み、保持、放出特性を調べるとともに、イオン照射効果について検討するため、希ガスイオンを照射した際の表面形状および組成変化と水素吸放出特性との関連について調べる実験を行った。レーザーアブレーションおよびマグネトロンスパッタにより模擬堆積層を作製し、構造・表面形態はX線回折およびAFMにより調べ、水素を含む膜中の元素の深さプロファイル測定には高速イオンビーム分析法を用いた。さらに、二次イオン質量分析法(SIMS)による金属酸化物および残留ガス分析による深さプロファイル測定のほか、光電子分光による表面化学分析を行った。室温蒸着では、酸素雰囲気においても酸化物の形成は少なく、ガス圧の増加とともにとりこみ水素の濃度は上昇する。また、室温製膜では非晶質を示し、基板温度の上昇とともに配向性の向上が見られた。酸素分圧が低い場合には暗青色の比較的電気伝導度の高い膜が形成されるが、適当な酸素分圧では絶縁性の高い透明な膜が作られる。この透明膜にパラジウムを蒸着した試料の水素ガス暴露によるガスクロミック特性は、タングステン膜中の酸素濃度に大きく依存する一方、基板温度による結晶性の違いとの相関はみられなかった。また、種々の条件で作成された膜に重水素イオンを注入した場合の捕捉量および熱放出特性は結晶構造および堆積膜中の酸素濃度にはよらないことが明らかとなった。また、MoおよびW表面にさまざまな希ガスイオンを照射した場合、HeおよびXe注入領域では水素が金属原子あたり最大約0.2の割合まで取り込まれた。イオン照射により形成された多孔質状表面は、WO_2あるいはWOなどの酸化物に覆われており、この酸化物膜が水分子の吸着・解離を促進させていると考えられる。一方、水素の捕捉は注入ガスよるバブルや格子ひずみとの相互作用によるものと予想される。
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