JP2007132889A - イオン照射を用いた光学式水素検出材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
材料の水素吸着による光学的な透過率の変化により水素を検知できる水素検出材料の製造方法を提供する。
【解決手段】
水素を含んだ雰囲気に触れた時の光学的な透過率の変化をモニターすることにより水素の検知を行う水素検出材料であって、(1)上記水素検出材料の主成分が酸化タングステンであり、その形状が薄膜である、(2)成膜後にイオン照射を用いて水素吸着による着色濃度(光学的な透過率)が調節されている(3)上記水素検出材料の表面上に触媒が堆積されている、(4)室温(20℃付近)で水素と反応して着色することを特徴とする水素検出材料の製造方法。
【選択図】 図2
Description
A. Georg, W. Graf, R. Neumann, and V. Wittwer, Thin Solid Films 384(2001)269-275. K. Ito and T. Ohgami, Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 938. M. Stolze, B. Camin, F. Galbert, U. Reinholz, L. K. Thomas, Thin Solid Films 409 (2002) 254.
酸化タングステン薄膜は、主成分が酸化タングステンである、厚さ1μm以下の薄膜である。酸化タングステンの製造は、高周波スパッタリング法により行うが、直流スパッタリング法、レーザーアブレーション法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、化学気相蒸着法、めっき法、ゾルゲル法等を採用してもかまわない。
(1)水素吸着前の試料の透過光強度I0を測定する、
(2)アルゴンガスで希釈した濃度1%の水素を100ml/minの流速で、試料セル内を30分間ガス置換する、
(3)水素が吸着した後の試料の透過光強度Iを計測する、
(4)(I0−I)/ I0により水素吸着による着色率Rc を求めた。
未照射試料の着色率が42%であるのに対し、照射試料では2倍の82%であった。
この結果から、入射エネルギー200 keVの水素イオン(H+)を5×1015個照射すると、酸化タングステン薄膜のガスクロミック特性は、2倍以上の改善が可能である事が分かる。
条件が同じものであることを示し、又実線は、イオン照射実験を行った試料を結び、イオン種と入射エネルギーが同じ条件の測定結果であることを示している。
[実施例3〜8]
1015個から1016個の水素(H+)、或いはヘリウム(He+)イオンを照射すると、成膜直後は低かった着色率が2倍以上増加することが分かる。1016個以上の水素、或いはヘリウムイオンを照射すると、着色率は成膜直後の低い値に戻る傾向がある。この結果から、イオン照射量の制御により、酸化タングステン薄膜のガスクロミック特性は、2倍以上の改善が可能である事が分かる。
Claims (8)
- 水素を含んだ雰囲気に触れた時の光学的な透過率の変化をモニターすることにより水素の検知を行う光学式水素検出材料であって、
(1)上記水素検出材料の主成分が酸化タングステンであり、その構造が薄膜であり、
(2)イオン照射が施されており、
(3)上記水素検出材料の表面上に触媒が堆積されており、且つ
(4)室温(20℃付近)で水素の吸着により着色(光学的な透過率が変化)する、
ことを特徴とする水素検出材料。 - 上記酸化タングステン薄膜の厚さが1μm以下である、請求項1記載の水素検出材料。
- 上記酸化タングステンが、成膜後にイオンが照射された材料である、請求項1又は2に記載の水素検出材料。
- 上記酸化タングステン薄膜へのイオン照射の際、使用されるイオン種が水素、ヘリウム等のタングステンよりも軽い元素である、請求項1乃至3のいずれかに記載の水素検出材料。
- 上記酸化タングステン薄膜へのイオン照射の際、照射エネルギーは40eV以上から200eV以下である、請求項1乃至4のいずれかに記載の水素検出材料。
- 上記酸化タングステン薄膜へのイオン照射の際、イオンの照射量が1015個以上から1016個以下である、請求項1乃至5のいずれかに記載の水素検出材料。
- 上記酸化タングステン薄膜の表面にパラジウムもしくは白金、ニッケル、ロジウム又はイリジウムの触媒金属が堆積されている、請求項1乃至6のいずれかに記載の水素検出材料。
- 電子ビーム蒸着法、スパッタリング法又は真空蒸着法により、基板表面上に酸化タングステン薄膜を形成させ、その酸化タングステン薄膜に、タングステンよりも軽い元素イオンをイオン照射量1015個〜1016個において照射し、その上に触媒を堆積することにより、酸化タングステンの水素吸着による着色の濃度を改善したことを特徴とする、光学式水素検出材料の製造方法。
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