2023 年度研究成果報告書

あらゆる真空装置をゲッターポンプに変える小型製膜装置の開発と膜内排気機構の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	21K04891
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	谷本育律大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (60311130)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	超高真空 / 非蒸発型ゲッターコーティング / マグネトロンスパッタ / 合金ターゲット
研究成果の概要	本研究は，近年粒子加速器の真空システム用に開発された非蒸発型ゲッター(NEG)コーティング技術をあらゆる超高真空装置に応用させることを目標としている。本研究課題において，従来の手法と異なるTiZrV合金とSmCo永久磁石を採用した小型NEG成膜装置の研究開発を進め，実用化に十分な真空性能（10^-9Pa台の超高真空）が得られることを実証した。また，普及に向けてネックとなっていたTiZrV合金を高品質(高純度，高密度)かつ低コスト(高い歩留まり)で製造する手法を確立させた。さらに，多様な真空装置にも適用させるため，プラズマ解析による磁気回路の最適化を行い，更なる小型化に向けた設計を行った。
自由記述の分野	真空工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究において，高い真空排気性能を有するNEGコーティングが従来の大型成膜装置とは異なるICF114フランジマウント型の小型成膜装置でも実現できることを実証した。基本成膜方式としてマグネトロンスパッタ法を踏襲することで，小型化に不可欠な合金ターゲットと永久磁石を用いる成膜装置でも同様な結晶構造をもつNEGコーティングが成膜できていることがSEMやXRDによって観察された。このことは，NEG膜の微細結晶構造が吸着分子の膜内拡散に有効であるという学説を支持する。また，小型NEG成膜装置は電子顕微鏡や半導体製造装置など多様な真空装置にも応用可能であり，科学や産業の発展にも寄与することが期待される。