JPS60200938A - 高真空機器用壁材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、粒子加速器、核融合真空容器、イオンポンプ
等に接続する超高真空容器などの高真空機器の壁材とし
て用いられるＡＩまたはＡ１合金製の壁材に関するもの
である。

〔従来技術〕

従来、粒子加速器、核融合装置等を構成する超高真空容
器（管を含む）の壁材には、ステンレスやＮｉ−Ｃｒ−
Ｆｅ系合金（商標　インコネル）が使用されていた。し
かし、この種のＦｅ系あるいはＮｉ系の材料は高エネル
ギーの荷電粒子の衝突によって放射能を帯び、その半減
期も長いことから、最近では、放射化されに＜＜、かつ
放射化されても減衰がきわめて早いＡＩまたはＡ１合金
が使用されるようになった。

前述の超高真空容器は１０−９〜１０−’°Ｔｏｒｒ程
度で使用されるものであるが、このような超高真空を能
率よく得るためには、ＡＩまたはＡ１合金の表面の清浄
度が重要であり、例えば管材の場合には、押出中に内面
の酸化を防止したり、内面に清浄な薄い酸化皮膜を生成
させるとよいことが知られている（特開昭５８−７７７
１２）。

しかしながら、表面を充分に清浄にしたＡＩまたはＡ１
合金を用いても、内部で高エネルギーの粒子を運動させ
ると、容器内の圧力が上昇（真空度が低下）するという
現象が起きる。例えば粒子加速器においては、まず常温
で１０−９Ｔｏ　ｒ　ｒの真空度にした後、１５０℃で
２４時間ヘークを行って容器内部および材料表面の微量
のガスを追い出し、次いで１０−１°Ｔｏｒｒの真空度
にした後、加速器内にビームを入射させる。すると管内
圧力は１Ｏ−６Ｔｏｒｒまで上昇するという現象が起き
る。したがって目標の動作圧力を得るためには、ビーム
による自己クリーニングを相当長時間行わなければなら
ないという問題があった。

また一方、真空ポンプに接続して使用される超高真空容
器を従来のＡ１またはＡ１合金材で構成すると、その最
高到達真空度は１０−１０Ｔｏ　ｒ　ｒのオーダーであ
り、必ずしも満足できるものではないので、なお一層の
性能アンプが望まれている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点に鑑み
、高エネルギー粒子の運動に基づく圧力」１昇が小さく
、また最高到達真空度を向上できるＡＩまたはＡＩ合金
製高真空機器用壁材を提供することにある。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する第一の発明は、ＡＩまたはＡ１合金
からなる高真空機器用壁材であって、その内部のガス含
有量を０．１ｃｃ／１００ｇ以下としたことを特徴とす
るものである。

また上記目的を達成する第二の発明は、ＡＩまたはＡ１
合金からなる高真空機器用壁材であって、内部のガス含
有量が０．ＩＣｃ／１００ｇ以下のＡｌまたはＡ１合金
よりなる皮材を、それ以外のＡＩまたはＡ１合金よりな
る基材にクラフトしたことを特徴とするものである。

本発明において、壁材となるＡ１またはＡ１合金内部の
ガス含有量をＯ’、Ｉｃｅ／１００ｇ以下に限定した理
由は、真空容器内での高エネルギー粒子の運動に基づく
圧力上昇を小さくするためで、０．１ｃｃ／１００ｇを
越えると圧力上昇が大きく　（真空度が低く）なるため
である。またもう一つの理由は、超高真空容器の最高到
達真空度を１０−”Ｔｏｒｒのオーダーに上昇させるた
めで、０．１ｃｃ／ｌｏＯｇを越えると、この真空度が
得られないためである。高エネルギー粒子の運動に暴づ
く圧力上昇を、さらに小さく抑えるためには、ガス含有
量を０．０５ｃｃ／１００ｇ以下にすることが望ましい
。

なお従来のＡＩまたはＡ１合金のガス含有量は０．１５
〜０．２４ｃｃ／１００ｇ程度が一般的である。

Ａ１またはＡ１合金としては、ＪＩＳ１０７０．１０５
０．１１００等の純ＡＩ系、Ｊ　Ｉ　５３００３．３２
０３．３００４等のＡｍ−Ｍｎ系合金、Ｊ　Ｉ　５６０
０３．６０６１等のＡｌ−Ｍｇ−３ｉ系合金、Ｊ　Ｉ　
５５００５．５０５２等のＡｌ−Ｍｇ系合金が用いられ
る。

複合材の場合の基材は、ＡＩまたはＡ１合金で有ればよ
く、その組成は特に限定されないが、上記のＡＩまたは
Ａ１合金を用いることが望ましい。

またこの基材のガス含有量も特に限定されない。

複合材の場合の皮材は、厚さ１ｍｍ以上あることが望ま
しい。１ｍｍ未満では基材に含まれているガスが容器内
に放出される可能性があるからである。

本発明の高真空機器用壁材は次のようにして製造される
。ＡＩまたはＡ１合金鋳塊は、Ａｒ＋Ｃ１２ガスの吹き
込みによる脱ガスを入念に行う溶解鋳造法か、真空脱ガ
ス鋳造法によりつくられる。入念な脱ガスにより、鋳塊
中のガス含有量を０．１ｃｃ／１００ｇ以下好ましくは
０．０５ｃｃ／　１００　ｇ以下に抑制する。かくして
製造された鋳塊は押出により管材とするか、圧延により
板材とする。押出の場合は管内面が清浄となるような方
式を採用することが望ましい。

また内面クラツド管を製造するには、上記の製造法によ
り鋳塊をつくり、これを皮材として、常法のクラツド管
製造法を採用すればよい。

〔実施例〕

実施例１ 第１表に示すＡＩまたはＡ１合金について、Ａｒ＋ＣＩ
□ガスの吹き込みによる脱ガスを入念に行う溶解鋳造法
により、２２０ｍｍφＸ４００ｍｍＬの鋳塊を得た。こ
れを４００〜４５０℃に加熱して熱間押出加工を行い、
１５０ｍｍψＸ５ｍｍｔｘＬの管を製作した。なお熱間
押出の際、管内部にＡｒ＋０２ガスを導入し、管内面に
清浄な薄い酸化皮膜が得られるようにした。これらの材
料中のガス含有量を真空溶融抽出法により測定した結果
は第１表のとおりである。

上記の各管材からＬ＝５００＋ｎｍのテストサンプルを
つくり、管内の圧力測定器をセントすると共に管内面に
電子線を照射できるように電子銃をセットし、さらに真
空ポンプに接続した状態で、管の両端を密閉した。真空
ポンプにより管内を真空にし、最初に到達した圧力が１
０−９Ｔｏ　ｒ　ｒとなった時点で、１５０°ｃｘ２４
Ｈｒヘークを行い、さらに１０−”　Ｔｏ　ｒ　ｒとし
た時点で、管内面に電子線をあて、これによる圧力上昇
を測定した。

結果は第１表のとおりである。

第１表 なお試料Ｎｏ５は外にＣｒｙ、２０重量％を含む。

試料Ｎｏ１〜９は本発明、１０〜１２は従来例である。

ｓ人材Ｎｏ１はＪＩＳ１０７０相当、２．７．１０はＪ
ＩＳ１０５０相当、３はＪ　Ｉ　５Ｉ１００相当、４．
８．１１はＪＩＳ３００３相当、５ばＪ　Ｉ　５５０５
２相当、６．９．１２はＪＩＳ６０６３相当である。

ガス含有量の単位はＣＣ／ＡＩまたはＡ１合金１００ｇ
、圧力の単位はＴｏｒｒである。

第１表より、本発明に係る高真空機器用壁材は、従来の
ものに比べ、電子線照射後の圧ノｊ上昇が少ないことが
わかる。

実施例２ 第１表試料Ｎｏｌ、７．１０の純Ａ１鋳塊を使用し、こ
れが内面の皮相となるよう、通常のクラツド管押出法に
より、クラット管を製造した。押出は実施例１と同様、
押出管内部にＡ　ｒ　＋　０２ガスを導入して行った。

管の寸法は１５０ｍｍφＸ５ｍｍｔＸＬ、内面の皮の厚
さは１ｍｍである。

この管材よりＬ＝５００ｍｍのサンプルをつくり、実施
例１と同様にして電子線照射後の真空度を測定した。結
果は第２表のとおりである。

第２表から明らかな如く、クラット材についても実施例
１と同様の結果が得られた。

第２表 実施例３ 実施例１の試料Ｎｏ６．９．１２の押出管材より、長さ
５００ｍｍの真空チェンバーをつくり、それぞれをイオ
ンポンプ（排気量５００６／秒）に接続して、チェンバ
ー内の最高到達真空度を測定した。その結果は第３表の
とおりである。本発明の高真空機器用壁材は普通の真空
チェンバーとして使用すれば、極めて高い真空度が得ら
れる。

第３表 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、高エネルギー粒子
の運動に尽づく圧力上昇が小さく、また最高到達真空度
を向上できるＡＩまたはＡ１合金製高真空機器用壁材を
得ることができる。

出願人代理人　弁理士　若林広志

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌ）ＡＩまたはＡ１合金からなり、その内部のガス含
   有量を０．１ｃｃ／１０’Ｏｇ以下としたことを特徴と
   する高真空機器用壁材。 （２、特許請求の範囲第１項記載の高真空機器用壁材で
   あって、ガス含有量は０．　０５ｃｃ／１００ｇ以下で
   あるもの。 （３）内部のガス含有量が０．１ｃｃ／１００ｇ以下の
   ＡＩまたはＡ１合金を皮材とし、これを上記以外のＡＩ
   またはＡ１合金よりなる基材にクラッドしたことを特徴
   とする高真空機器用壁材。 （４）特許請求の範囲第３項記載の高真空機器用壁材で
   あって、皮材のガス含有量は０．０５ｃｃ／　１００　
   ｇ以下であるもの。