表面科学研究に基づく高排気速度低活性化温度長寿命非蒸発型ゲッターの開発

真空中で加熱すると反応性の高い表面が生成し（活性化）、残留ガスを排気する材料を非蒸発型ゲッター（NEG）と呼ぶ。NEGを利用したNEGポンプは、省エネルギー、大排気速度、無振動、軽量といった利点があり、加速器、電子顕微鏡等に広く使われている。しかし市販のNEGには、活性化温度が300℃以上、大気導入と活性化を繰返すと排気性能が低下する、といった欠点があった。本研究の目的は、排気速度が大きく、H2Oも排気でき、活性化温度が100～150℃と低く、大気導入と活性化を繰返しても排気性能が低下しない新しいNEGを開発することである。これまで、新しいNEGである無酸素Ag/Pd/Ti蒸着膜を開発したが、内面に無酸素Ag/Pd/Tiを蒸着した真空容器は150℃で3時間ベーキングしたあとの残留ガス測定で、無酸素Pd/Ti蒸着膜と比較して、H2とH2Oをあまり排気しないことがわかった。そこで、超高真空下で純度99.995%の無酸素Tiを蒸着したのち、純度99.9%の窒素を導入して表面を窒化することで、新しいNEGである表面窒化無酸素Ti蒸着膜を開発した。内面に表面窒化無酸素Tiを蒸着した真空容器は、真空排気、185℃、6時間ベーキング、真空封止すると10-7 Pa台の超高真空を維持すること、真空封止下でH2、H2O、O2、CO、CO2の分圧は10-8 Pa程度以下に保たれること、高純度N2導入、大気曝露、真空排気、185℃、6時間ベーキングのサイクルを30回くりかえしても残留ガスを排気することを見出した。活性化温度を100℃程度まで下げることを目的として無酸素Tiの純度をさらに上げた表面窒化高純度無酸素Ti蒸着膜を開発した。表面窒化高純度無酸素Ti蒸着膜が100℃、12時間のベーキングで活性化し、COを排気することを確認したので、2022年度は、これを放射光ビームラインへの応用を行った。

真空中で加熱すると反応性の高い表面が生成し（活性化）、残留ガスを排気する材料を非蒸発型ゲッター（NEG）と呼ぶ。NEGを利用したNEGポンプは、省エネルギー、大排気速度、無振動、軽量といった利点があり、加速器、電子顕微鏡等に広く使われている。しかし市販のNEGには、活性化温度が300℃以上、大気導入と活性化を繰返すと排気性能が低下する、といった欠点があった。本研究の目的は、排気速度が大きく、H2Oも排気でき、活性化温度が100～150℃と低く、大気導入と活性化を繰返しても排気性能が低下しない新しいNEGを開発することである。これまで、新しいNEGである無酸素Ag/Pd/Ti蒸着膜を開発したが、内面に無酸素Ag/Pd/Tiを蒸着した真空容器は150℃で3時間ベーキングしたあとの残留ガス測定で、無酸素Pd/Ti蒸着膜と比較して、H2とH2Oをあまり排気しないことがわかった。そこで、超高真空下で純度99.995%の無酸素Tiを蒸着したのち、純度99.9%の窒素を導入して表面を窒化することで、新しいNEGである表面窒化無酸素Ti蒸着膜を開発した。内面に表面窒化無酸素Tiを蒸着した真空容器は、真空排気、185℃、6時間ベーキング、真空封止すると10-7 Pa台の超高真空を維持すること、真空封止下でH2、H2O、O2、CO、CO2の分圧は10-8 Pa程度以下に保たれること、高純度N2導入、大気曝露、真空排気、185℃、6時間ベーキングのサイクルを30回くりかえしても残留ガスを排気することを見出した。活性化温度を100℃程度まで下げることを目的として無酸素Tiの純度をさらに上げた表面窒化高純度無酸素Ti蒸着膜を開発した。表面窒化高純度無酸素Ti蒸着膜が100℃、12時間のベーキングで活性化し、COを排気することを確認したので、2022年度は、これを放射光ビームラインへの応用を行った。