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高品質・高性能材料の開発のための基礎的情報として拡散デ-タは重要不可欠である。しかし、それらの材料の結晶粒は高々数10μmであり、転位密度も低くはないので、体拡散、粒界拡散、転位拡散の相互の寄与を分離してそれぞれの拡散係数を決定するためには、従来の長時間拡散と機械的セクショニングによる方法では不可能である。すなわち、放射性トレ-サ-を用いて急速加熱・拡散温度短時間保持・急速冷却し、サブミクロン以下の極めて短かい距離拡散させ、スパッタセクショニングによってプロファイルを精密に測定することによってのみ得られる。本研究はこの条件を満足する装置を試作し、拡散の精密測定に応用しょうとするものである。熱源として急熱・急冷が容易な赤外線放射加熱装置を用いた。試料を真空チャンバ-にセットし、高真空到達時間が短かいタ-ボ分子ポンプを用いて排気し、赤外線はその吸収を無視し得る透明石英ガラス製ビュ-ポ-トを透過させて試料に放射させた。本研究の試作装置を利用して、Ni基Ni-Cr-Fe合金(インコネル)中の^<51>Crの体拡散係数および粒界拡散係数を分離して決定した。超伝導金属間化合物Nb_3Sn中の^<113>Snの拡散に応用し、結晶粒が10μm以下の試料について体拡散係数を決定した。さらにFe中の^<51>Crの拡散に用いて比較的大きい拡散係数の測定に対しても有効であることがわかった。さらに、侵入型拡散への応用としてCo中の^<14>Cの拡散に用いて体拡散係数を決定した。
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