【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.26】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0415
利用課題名 / Title
熱処理により拡散したNb表面元素の分析
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）その他/Others
キーワード / Keywords
Nb超伝導加速空洞,表面抵抗
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
井藤 隼人
所属名 / Affiliation
高エネルギー加速器研究機構
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-038：二次イオン質量分析装置(D-SIMS)
AT-045：触針式段差計
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年、真空下においてNb超伝導加速空洞に300℃程度の熱処理を施すとその性能 (表面抵抗) を2倍~ 3倍改善できることが明らかになった。これは、Nb表面に存在する酸化層からの酸素の拡散が大きく影響していると考えられている。今回、様々な表面状態のNbサンプルに対して熱処理を行い、深さ方向の元素分析を行った。
実験 / Experimental
・利用した主な装置名
【NPF038】二次イオン質量分析装置(D-SIMS)
【NPF045】触針式段差計
・実験方法
電解研磨を施したNbサンプルに対して陽極酸化を施したものと、そうでないものの2グループを作成した。その後、それぞれのグループに対し200~300℃の温度領域で熱処理を施した。熱処理はサンプルの表面（分析面）からの加熱と裏面（分析面の反対面）からの加熱の２パターンに別け、酸素の拡散度合が異なるサンプルを様々に準備した。これらのサンプルに対してD-SIMSを用いて深さ方向の元素の拡散度合いを観察した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.1に各サンプルの18Oのプロファイルを示す。No.17~20は陽極酸化を施したサンプルであり、深さ70 nm程度まで18Oが均一に存在していることが分かる（Fig.1 左図）。No.17は陽極酸化に加えてサンプルの裏面から300℃で3時間熱処理を施したものであり、No.18は表面から同様の熱処理を施したものであるが、深さ100 nmの領域では陽極酸化のみを施したNo.19, 20と比較して顕著な違いは見られない。一方でより深い領域（Fig.2 右図）に注目すると、No.17, 18はNo.19, 20よりも奥深くまで酸素が拡散しており、表面から熱処理したNo.18が最も奥深くまで酸素が拡散しているのが分かる。これらの結果から、今回のサンプル板厚（2.7 mm）の場合、表面元素の拡散には加熱面の違いも影響するということが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1（左） Oxygen diffusion profile in depth for samples heat-treated at various temperatures
Fig.1（右） Oxygen diffusion profile in depth for samples heat-treated at various temperatures
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件