2017 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリウムプラズマ照射によるタングステンの物性変化と高密度プラズマとの相互作用
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15H04229
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
梶田 信 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (00455297)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 哲靖 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60203890)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ヘリウムプラズマ / 核融合 / ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タングステンへのヘリウム照射時に金属粒子（イオン及び中性粒子）の堆積を同時に実施した。その結果，巨大な繊維状ナノ構造が形成されることが明らかになった。通常の繊維状ナノ構造の形成レートに比べて100倍から100000倍速いレートで形成が進むことが明らかになった。系統的な照射実験を行い形成条件を明らかにし，形成条件は通常の繊維状ナノ構造が形成される表面温度，入射イオンエネルギー共に同等であることが分かった。粒子を堆積させるような環境下ではこのような繊維状ナノ構造の形成速度が増加することになる。メカニズムとしては，タングステンはナノ構造上部から供給されるため成長速度の低下が発生せず，さらに突出した個所はタングステンとヘリウムのイオンの集中を受け、更に成長速度を増すのだと考えられる。
入射イオンエネルギーをパルス的に変化させる実験をNAGDIS-IIにおいて実施した。試料に印加するバイアス電圧をパルス的に変化させる手法をとった。定常照射ではナノ構造を形成しない20 eV未満のヘリウムフルエンスの一部がナノ構造成長に寄与することが明らかになった。また本実験では序盤は照射量の1/2乗に従い成長しているが~0.5 μm程度で飽和した。ナノ構造形成閾値より低い入射イオンエネルギーでの照射は一部以外は成長に寄与せず、アニーリングの影響を大きくするために早い段階での飽和が見られたのだと考えられる。またより高い温度では定常照射ならば温度、フルエンス共に成長に十分な値であるにも関わらずナノ構造が成長しなかった。これは温度の上昇によりアニーリングの効果が強まったためだと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
巨大なナノ構造の形成という当初予定していなかった発見があったことが大きい。
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| Strategy for Future Research Activity |
巨大な繊維状ナノ構造の形成メカニズムを調べる。またそれに伴うアーキングの発生，アークによる材料損耗を定量的に評価する。
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Research Products
(28 results)
