2014 Fiscal Year Research-status Report
三次元網目状ジルコニウム多孔体を用いた非蒸発ゲッターポンプの開発
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26390070
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
菊地 貴司 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 技師 (30592927)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 真空 / 真空排気 / 非蒸発ゲッターポンプ / 排気速度測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非蒸発ゲッター（NEG）ポンプは、エネルギー消費が極めて少ない、10＾-10＾ Pa台まで排気できる、振動・騒音を生じない、小型軽量である、油をまったく使用しないといった利点を持つ優れた真空ポンプである。しかし、低コストで高性能の製品がほとんどないないため、普及が進んでいない。本研究の当初の目的は、三次元網目構造を持つ高純度ジルコニウム多孔体を用いた新しいNEGポンプの開発であった。しかしながら、高純度ジルコニウムよりもZr（70.0％）-V（24.6%）-Fe（5.4%）合金（ST707合金）の方が高い排気速度を持つことから、目標を高めて三次元網目構造を持つST707合金多孔体を用いた新しいNEGポンプの開発を行うことにした。平成26年度は、ST707合金スパッターターゲットを真空アーク融解炉で作製するとともに、φ24×φ3×ｔ1の三次元網目構造を持つニッケル多孔体のスパッターターゲットを発注した。さらに、オリフィス法によるNEGポンプ排気速度測定装置を開発した。本装置はSUS304製ICF203超高真空槽2台、直径10 mm、厚さ0.5 mmのオリフィス付き無酸素銅製ICF203ガスケット、ガス導入、ガスライン、B-A電離真空計測定子（アネルバ（株）、NIG-2TF、2台）、ベント用バルブ、超高真空用ゲートバルブ、ターボ分子ポンプ（エドワーズ、STP451）、粗排気セット、架台から構成される。本装置を用いてICF70マウントピル積層型NEGポンプの排気速度を室温にて測定した結果、水素ガス（H2）、窒素ガス（N2）、一酸化炭素ガス（CO）、二酸化炭素ガス（CO2）に対する排気速度として、それぞれ47-40 L/s、8-6 L/s、24-17 L/s、19-15 L/sが得られた。この結果はH2、N2、CO、CO2に対する目標排気速度50 L/s、10 L/s、25 L/s、20 L/sに近い。本成果は2015年の放射光学会年会で発表し、現在投稿準備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の当初の目的は、三次元網目構造を持つ高純度ジルコニウム多孔体を用いた新しいNEGポンプの開発であった。しかしながら、高純度ジルコニウムよりもZr（70.0％）-V（24.6%）-Fe（5.4%）合金（ST707合金）の方が大きい排気速度を持つことから、当初の目標より高い水準を目指して、三次元網目構造を持つST707合金多孔体を用いた新しいNEGポンプの開発を行うことにした。具体的には、平成26-28年度に
１．三次元網目構造を持つST707合金多孔体を用いた新しいNEG材料の開発
２．ST707合金多孔体NEGポンプの開発とその排気速度の測定
３．ST707合金多孔体NEGポンプと市販の油回転ポンプ（あるいはドライポンプ）を組み合わせた新しい省エネルギーハイブリッド粗引き真空ポンプの開発を行なうことを計画している。
平成26年度はST707合金スパッターターゲットを真空アーク融解炉で作製するとともに、φ24×φ3×ｔ1の三次元網目構造を持つニッケル多孔体のスパッターターゲットを製作した。さらに、NEGポンプの排気速度測定装置を製作し、ICF70マウントピル積層型NEGポンプのH2、N2、CO、CO2に対する排気速度を測定して、目標である50 L/s、10 L/s、25 L/s、20 L/sに近い排気速度を得た。次は、三次元網目構造を持つニッケル多孔体にST707合金をスパッター成膜すれば目標とするNEGポンプを開発できると考えている。平成28年度までに研究目的を達成する見通しが立ったことから、本研究はおおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では当初の目標より高い水準を目指して、三次元網目構造を持つST707合金多孔体を用いた新しいNEGポンプの開発を行うことにした。平成27年度は、三次元網目構造を持つニッケル多孔体にスパッタリングでZr（70.0％）-V（24.6%）-Fe（5.4%）合金を厚さ1μm程度成膜して新しい大排気量を持つNEG材料を製作する。さらに本NEG材料を用いて新しいICF70NEGポンプを製作して排気速度を測定する。H2、N2、CO、CO2に対する目標排気速度は50 L/s、10 L/s、25 L/s、20 L/s以上である。成果が得られたら論文にまとめ、専門誌に投稿するとともに、NEGポンプの製造販売に関心を持つ真空機器メーカーと協力して市販を目指す。平成28年度はST707合金多孔体NEGポンプと市販の油回転ポンプ（あるいはドライポンプ）を組み合わせた新しい省エネルギーハイブリッド粗引き真空ポンプの開発を行い、論文にまとめ、専門誌に投稿する。さらに真空機器メーカーと協力して装置の市販を目指す。
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| Causes of Carryover |
本研究の当初の目的は、三次元網目構造を持つ高純度ジルコニウム多孔体を用いた新しいNEGポンプの開発であった。しかしながら、高純度ジルコニウムよりもZr（70.0％）-V（24.6%）-Fe（5.4%）合金（ST707合金）の方が大きい排気速度を持つことから、当初の目標より高い水準を目指して、三次元網目構造を持つST707合金多孔体を用いた新しいNEGポンプの開発を行うことにした。この結果、三次元網目構造を持つ高純度ジルコニウム多孔体作製費の支出が減り、270万円予定していた物品費が831,600円に減少した。一方で、25万円を予定していた旅費が676,789円に増加した。また、90万円を予定していた人件費・謝金は208,000円、15万円を予定していたその他の支出は220,488円になった。以上の差し引きで1,263,123円が次年度使用額となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は三次元網目構造を持つニッケル多孔体にスパッタリングでZr（70.0％）-V（24.6%）-Fe（5.4%）合金を厚さ1μm程度成膜して新しい大排気量を持つNEG材料を製作する。さらに本NEG材料を用いて新しいICF70NEGポンプを製作して排気速度を測定する。このNEG部品として20万円、成膜装置の部品として70万円、人件費・謝金として30万円、その他として63,123円の支出を計画している。
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