2004 Fiscal Year Annual Research Report
アーク陰極点のインテリジェントな特性の解明と金属表面クリーニングへの応用
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14350390
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
武田 紘一 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (20315641)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丸田 薫 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (50260451)
杉本 尚哉 秋田県立大学, システム科学技術学部, 講師 (20291784)
熊谷 誠治 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助手 (00363739)
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| Keywords | アーク / 陰極点 / 真空 / 仕事関数 / 酸化物除去 / 表面粗さ / 雰囲気圧力 / 電極間距離 |
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| Research Abstract |
真空アークの陰極点はエネルギー密度が著しく高く、陰極である金属表面に存在する酸化物を以下のようなインテリジェントな特性を示しつつ除去する。すなわち(1)金属表面にある酸化物の自らが探し出し、酸化物上に陰極点が優先的に形成される。(2)酸化物上に形成された陰極点は、酸化物を蒸発・揮散させることにより除去し、清浄な金属表面を作り出す。陰極点下の酸化物が除去され、金属面が現れると、陰極点は新しい酸化物を求めて自動的に移送する。(3)陰極表面の酸化物が全て除去され、清浄な金属表面だけになると、アーク電圧が上昇し、酸化物除去作用が終了したという情報を発信する。
本研究はこのようなインテリジェントな性質が発現する物理を明らかにし、この性質の応用を探索することにある。平成16年度の研究により明らかになった主な点は以下のとおりである。
(1)雰囲気圧力の陰極点クリーニング作用への影響を調査して以下のことがあきらかになった。
(1)アーク陰極点による酸化膜除去作用は20000Paの圧力かでも起こりうる。
(2)陰極点個数は電流を一定とした場合圧力とともに増加する。
(3)陰極点のエネルギー密度は圧力の増加とともに減少し、酸化膜除去速度も低下していく。
産業への応用の観点からクリーニングを行うための圧力範囲は200Pa以下であることが好ましい。
(2)電極間距離の陰極点クリーニング作用への影響について調査した結果以下のことがあきらかになった。
(1)酸化物除去特性が大きく変化する臨海電極間距離が存在し、この値をはさみ長距離側と短距離側では陰極点の挙動がことなる。
(2)ギャップ長が臨界値より短くなると酸化物除去速度が増加すし、処理後の表面租度が小さくなる。
(3)ギャップ長が臨界値を境に短距離側になるとアーク電圧が不連続に10V程度減少する。
(4)酸化物除去エネルギー原単位は極間距離を臨界値以下にすると大幅に低減できる。
(5)臨界ギャップ長は圧力の関数であり、圧力が高くなると臨界値はより小さな値になる。
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