低抵抗率・長寿命の非蒸発ゲッター（NEG）コーテイング材の開発

开发低电阻率、长寿命的非蒸发吸气剂（NEG）涂层材料

基本信息

批准号：
22K04936
负责人：
金秀光
金额：
$ 2.66万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

非蒸発ゲッター（NEG）コーティングは、真空容器の内壁をポンプに変える企画的な技術で、NEG材に低温で再活性化できるTiZrV合金が広く使われている。TiZrVはアモルファス構造で、高密度の欠陥は再活性化中に表面吸着ガスを内部に拡散するのに有効である。しかし、抵抗率が大きく、将来光源加速器において、ビーム不安定や発熱の原因になる。本研究では、抵抗率が小さい貴金属Pdに注目した。PdはH2とCOガスを吸着する。しかし、再活性化メカニズムにおいて、PdはTiZrV合金と異なり、吸着ガスを放出することで表面をリフレッシュする。そのため、Pd膜は結晶を用いることができ、低抵抗率が可能になる。申請者は、スパッタリング法を用いて、銅ダクトの内面にPd膜を成膜した。成膜する際、放電用のガスの圧力は膜の構造に大きい影響を与える。高い圧力はコラム状の構造になりやすく、圧力が低くなるにつれ、もっと密な構造になる。本研究では、低抵抗率を目指すため、密な構造になるように、放電量ガスの圧力を1 Pa以下に制御した。Pdを内面に成膜したCuダクトの光刺激脱離（PSD）の評価はPF BL21で行った。TiZrV膜に比べ、Pdは圧倒的に低いPSD係数を示した。水素は1/10以下、CO、CO2、CH4は1/5以下になった。Pd膜の抵抗率の測定も行った。抵抗率は18 uomcmであり、TiZrV膜の200 uomcmより一桁の低下である。本成果は、KEKで計画しているHybrid ringへの応用を検討しているところである。

非蒸发吸气剂（NEG）涂层是一项计划中的技术，可将真空容器的内壁变成泵，而可在低温下重新活化的TiZrV合金被广泛用作NEG材料。 TiZrV具有非晶结构，高密度的缺陷能够有效地将表面吸附的气体在再活化过程中扩散到内部。但其电阻率较大，在未来的光源加速器中会导致光束不稳定和发热。在本研究中，我们重点关注电阻率较低的贵金属钯。 Pd 吸附 H2 和 CO 气体。然而，与 TiZrV 合金不同，在再活化机制中，Pd 通过释放吸附的气体来刷新表面。因此，可以使用晶体作为Pd膜，从而可以实现低电阻率。申请人采用溅射方法在铜管内表面沉积钯薄膜。成膜时，放电气体的压力对膜的结构影响很大。高压往往会产生柱状结构，并且随着压力降低，会形成更致密的结构。在这项研究中，为了实现低电阻率，将放电气体的压力控制在 1 Pa 以下，以形成致密结构。使用 PF BL21 评估内表面沉积有 Pd 膜的铜管的光刺激解吸 (PSD)。与 TiZrV 薄膜相比，Pd 表现出明显较低的 PSD 系数。氢气减少到1/10以下，CO、CO2和CH4减少到1/5以下。我们还测量了 Pd 薄膜的电阻率。电阻率为18 uomcm，比TiZrV薄膜的200 uomcm低一个数量级。我们目前正在考虑将此结果应用于 KEK 计划的混合环。