JP3167444B2 - Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer and Oxygen Atomic Resistance Evaluation System Using Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer - Google Patents

Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer and Oxygen Atomic Resistance Evaluation System Using Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer

Info

Publication number
JP3167444B2
JP3167444B2 JP22359792A JP22359792A JP3167444B2 JP 3167444 B2 JP3167444 B2 JP 3167444B2 JP 22359792 A JP22359792 A JP 22359792A JP 22359792 A JP22359792 A JP 22359792A JP 3167444 B2 JP3167444 B2 JP 3167444B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen
chamber
sample
gas
vacuum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP22359792A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0652997A (en
Inventor
俊則 木村
克己 園田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP22359792A priority Critical patent/JP3167444B2/en
Publication of JPH0652997A publication Critical patent/JPH0652997A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3167444B2 publication Critical patent/JP3167444B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、低地球軌道における
酸素原子による宇宙用材料の表面劣化現象を地上で模擬
実験する地上模擬実験装置や前記宇宙用材料の劣化加速
試験装置に用いられる高効率酸素イオン中性化器、およ
び、この高効率酸素イオン中性化器を用いた耐酸素原子
性評価装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ground simulation apparatus for simulating the surface deterioration of a space material due to oxygen atoms in a low earth orbit on the ground, and a high-efficiency test apparatus used for the space material deterioration acceleration test apparatus. The present invention relates to an oxygen ion neutralizer and an oxygen resistance atom evaluation apparatus using the high efficiency oxygen ion neutralizer.

【0002】[0002]

【従来の技術】スペースシャトルによる低地球軌道(高
度約100〜1,000km)での飛行成功以来、宇宙
基地を初めとする低地球軌道宇宙機(宇宙航行体)の開
発が盛んに行われるようになった。しかし、ジェー ス
ペースクラフト アンド ロケッツ 23巻 (J.S
pacecraft and Rockets,Vo
l.23(1986)),p.505−511に示され
ているように、低地球軌道での大気の主成分は酸素原子
であり、この中を宇宙機が飛行すると、酸素原子がエネ
ルギー:5eV、フラックス:1013〜1015/cm2
・secで衝突するため、宇宙機の大気に曝されている
部分(宇宙用材料)の表面は著しい劣化を起こす。この
ため、例えば、「トゥエンティ サード エアロ サイ
ミート ペーパー(23rd Aero.Sci.M
eet,Paper)」 No.85−0415(19
84)に示された酸素原子による宇宙機表面材料の劣化
に関するフライト実験の結果に見られるように、宇宙用
材料として使用されているCFRP等の炭素繊維系材料
では、膜厚減少等の表面劣化が生じ、現在開発中あるい
は今後開発予定の宇宙基地を初めとした長期利用(数ヶ
月〜数十年以上)の宇宙機の構造材料に使うのは困難な
状況である。
2. Description of the Related Art Since the successful flight of the Space Shuttle in low earth orbit (altitude of about 100 to 1,000 km), the development of low earth orbit spacecraft (space vehicles) including the Space Station has been actively carried out. Became. However, J Spacecraft and Rockets 23 (JS
pacecraft and Rockets, Vo
l. 23 (1986)), p. As shown in 505-511, the main component of the atmosphere in low earth orbit is oxygen atoms, and when a spacecraft flies through them, the oxygen atoms become energy: 5 eV and flux: 10 13 to 10 15 / cm 2
・ Because of the collision in sec, the surface of the part of the spacecraft that is exposed to the atmosphere (space material) is significantly deteriorated. For this reason, for example, “Twenty Third Aero Cymeet Paper (23rd Aero. Sci. M.)
eet, Paper) "No. 85-0415 (19
As shown in the results of a flight experiment on the deterioration of spacecraft surface material due to oxygen atoms shown in 84), carbon fiber-based materials such as CFRP used as space materials have surface deterioration such as reduced film thickness. It is difficult to use it as a structural material for spacecraft for long-term use (several months to several decades or more), including a space base currently under development or to be developed in the future.

【0003】そこで、原子状酸素による材料劣化メカニ
ズムを探り、劣化防止対策を確するためには、宇宙環
境の地上模擬実験装置によって、中性の酸素原子ビーム
を宇宙用材料に照射し、その影響を定量的に評価するこ
とが重要である。これまでに、例えば、ゲーリー ダブ
リュ スジョレンダー マテリアルズデグレデーション
イン ロー アース オービット (ザ ミネラル
ズ,メタルズ アンド マテリアルズ ソサエティ,1
990)(Gary W.Sjolander,Mat
erials Degradation in Low
Earth Orbit(The Minerals,
metals&Materials Society,
1990),p.175−188.に示されているよう
な、酸素原子ビーム発生器によって生成した中性の酸素
原子ビームを、真空容器中の宇宙用材料に照射する地上
模擬実験装置が開発されている。
[0003] Therefore, it explores the material degradation mechanisms by atomic oxygen, in order to establish the degradation prevention measures, the ground simulation device space environment, irradiating the oxygen atom beam of neutral space for material that It is important to evaluate the impact quantitatively. So far, for example, Gary W. Sjolender Materials Degradation in Low Earth Orbit (The Minerals, Metals and Materials Society, 1
990) (Gary W. Sjolander, Mat.
erials Degradation in Low
Earth Orbit (The Minerals,
metals & Materials Society,
1990) , p. 1 75-188. A simulated ground-based apparatus for irradiating a neutral oxygen atom beam generated by an oxygen atom beam generator to a space material in a vacuum vessel as shown in (1) has been developed.

【0004】図6は従来の地上模擬実験装置として例示
した酸素原子ビーム発生器の概略的な構造図である。図
において、1は酸素ガスに対するアーク放電を行って酸
素イオン( + )を生成するためのイオン源、3は前記
酸素イオン( + )をkeVのオーダーまで加速するた
めの加速電極、4はその加速電極3から入射した酸素イ
オン( + )だけを選別する質量分離マグネット、5は
試料に対する前記酸素イオン( + )の照射速度を所定
速度(5eV)まで減速する減速器の減速電極、6はそ
の減速電極5から入射した酸素イオン( + )ビームを
酸素ガスとの電荷交換によって中性化し、中性の酸素原
子ビームを生成する酸素イオン中性化器(以下、単に中
性化器という)、7は偏向電極であり、これらによっ
て、酸素原子ビーム発生器の主要部が構成されている。
FIG. 6 is a schematic structural view of an oxygen atom beam generator exemplified as a conventional ground simulation test apparatus. In the figure, reference numeral 1 denotes an arc discharge with respect to oxygen gas, and oxygen ions ( O + ), And 3 is the oxygen ion ( O + ) To the order of keV, and 4 is an oxygen ion ( O + ) Is selected, and 5 is the oxygen ion ( O + ) Is reduced to a predetermined speed (5 eV), and a deceleration electrode 6 of a speed reducer is provided with oxygen ions ( O + ) An oxygen ion neutralizer (hereinafter simply referred to as a neutralizer), which neutralizes the beam by charge exchange with oxygen gas to generate a neutral oxygen atom beam, 7 is a deflection electrode, and The main part of the oxygen atom beam generator is constituted.

【0005】図7は図6の地上模擬実験装置に使用され
ている中性化器の概略的な断面構成図である。図におい
て、60は中性化器6の中性化室、61はこの中性化室
60内に酸素イオン( + )ビーム8を入射させる入口
側オリフィス、62は前記中性化室60から中性酸素原
子ビーム9を出射させる出口側オリフィスであり、前記
入口側オリフィス61と前記出口側オリフィス62は前
記中性化室60のビーム経路に設けられている。63は
前記中性化室60内に酸素ガスを導入充満させるための
ガス導入管であり、このガス導入管63はガス流量コン
トローラー(図示せず)を備えている。64は前記中性
化室60から反応生成イオンや未反応酸素ガスを排気す
るための排気管であり、この排気管64は真空排気装置
(図示せず)に接続されている。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a neutralizer used in the ground simulation test apparatus shown in FIG. In the figure, reference numeral 60 denotes a neutralization chamber of the neutralizer 6 and 61 denotes oxygen ions ( O + A) an inlet orifice for receiving the beam 8; 62 an outlet orifice for emitting the neutral oxygen atom beam 9 from the neutralization chamber 60; and the inlet orifice 61 and the outlet orifice 62 for the neutralization. It is provided in the beam path of the chamber 60. Reference numeral 63 denotes a gas introduction pipe for introducing and filling oxygen gas into the neutralization chamber 60. The gas introduction pipe 63 has a gas flow controller (not shown). Reference numeral 64 denotes an exhaust pipe for exhausting reaction product ions and unreacted oxygen gas from the neutralization chamber 60. The exhaust pipe 64 is connected to a vacuum exhaust device (not shown).

【0006】次に動作について説明する。まず、イオン
源1では酸素ガスに対してアーク放電が行われることに
より、酸素イオン( + )が生成される。この酸素イオ
ン( + )は次の加速電極3によってkeVのオーダー
まで加速された後、質量分離マグネット4によって酸素
イオン( + )だけが選別される。次いで、減速電極5
により酸素イオン( + )ビーム8を試料に照射する
度(5eV)まで減速し、その酸素イオン( + )ビー
ム8が中性化器6に入射する。この中性化器6では、入
射した酸素イオンを中性化して中性酸素原子を生成す
る。そして、前記中性化器6から出射された中性酸素原
子ビームは、最後に、偏向電極7で電荷を持つ酸素イオ
ン( + )が取除かれ、酸素原子だけから成る中性酸素
原子ビーム9が生成される。
Next, the operation will be described. First, in the ion source 1, arc discharge is performed on oxygen gas, so that oxygen ions ( O + ) Is generated. This oxygen ion ( O + ) Is accelerated to the order of keV by the next accelerating electrode 3 and then oxygen ions ( O + ) Is sorted out. Next, the deceleration electrode 5
Oxygen ions ( O + ) Decelerates the beam 8 to the speed <br/> degree of irradiating a sample (5 eV), the oxygen ions (O + 3.) Beam 8 is incident on neutralizer 6. The neutralizer 6 neutralizes incident oxygen ions to generate neutral oxygen atoms. Finally, the neutral oxygen atom beam emitted from the neutralizer 6 is converted into oxygen ions ( O + ) Is removed, and a neutral oxygen atom beam 9 consisting of only oxygen atoms is generated.

【0007】このような中性酸素原子ビーム9の生成過
程において、中性化器6では、図7に示すように、入口
側オリフィス61から中性化室60内に入射した酸素イ
オン( + )が、前記中性化室60内に充満している酸
素ガスとの電荷交換によって中性化することにより、中
性酸素原子ビーム9が生成される。この中性酸素原子ビ
ーム9は出口側オリフィス62から出射され、且つ、反
応生成イオンや未反応酸素ガスは排気管64から排気さ
れる。この場合、前記酸素イオン( + )ビーム8が安
定して生成されていれば、前記中性化室60の酸素ガス
導入量がガス流量コントローラーで調整されて、その中
性化室60内に酸素ガス圧が一定に保たれることによっ
て、中性酸素原子ビーム9が安定生成される。
In the process of generating the neutral oxygen atom beam 9, as shown in FIG. 7, in the neutralizer 6, oxygen ions ( O +) entering the neutralization chamber 60 from the inlet orifice 61. ) Is neutralized by charge exchange with the oxygen gas filling the neutralization chamber 60, thereby generating a neutral oxygen atom beam 9. The neutral oxygen atom beam 9 is emitted from the outlet side orifice 62, and reaction product ions and unreacted oxygen gas are exhausted from the exhaust pipe 64. In this case, the oxygen ions ( O + If the beam 8 is generated stably, the amount of oxygen gas introduced into the neutralization chamber 60 is adjusted by a gas flow controller, and the oxygen gas pressure in the neutralization chamber 60 is kept constant. Thus, the neutral oxygen atom beam 9 is stably generated.

【0008】ここで、前記中性化器6によって生成され
る酸素原子ビームのフラックスは、中性化室60に入射
する酸素イオン( + )ビーム8のフラックスが一定の
場合、前記中性化室60の酸素ガス圧を高めることによ
って上昇し、あるピーク値を取った後、逆に減少する。
従って、地上模擬実験の条件に合わせて前記酸素ガス圧
を変えることにより、酸素原子ビームのフラックスも変
化させることができる。
[0008] Here, the flux of the oxygen atom beam generated by the neutralizer 6 is based on oxygen ions ( O + 3.) When the flux of the beam 8 is constant, it rises by increasing the oxygen gas pressure in the neutralization chamber 60, and after having a certain peak value, it decreases on the contrary.
Therefore, by changing the oxygen gas pressure in accordance with the conditions of the ground simulation experiment, the flux of the oxygen atom beam can also be changed.

【0009】このような地上模擬実験装置によって発生
した酸素イオン( + )ビームのエネルギーをエネルギ
ーアナライザーで測定したところ、ピークエネルギーが
4.5eV、半値全幅1.5eVであった。また、酸素
イオン( + )ビームのフラックスは、5*1014個/
cm2 secであり、低地球軌道環境をイオンビームに
関して良く再現していることが分かった。即ち、前記地
上模擬実験装置において、酸素イオン( + )を加速電
極3で一旦高速まで加速してから減速電極5で5eVま
で減速することは、空間電荷効果によるイオンビームの
広がりを少なくする効果が得られ、また、質量選別の方
法として信頼性の高い方法を使用可能にするという利点
がある。従って、前記地上模擬実験装置によれば、宇宙
用材料の酸素原子による表面劣化現象を地上で模擬する
ことができる。
[0009] The oxygen ions ( O + ) When the energy of the beam was measured with an energy analyzer, the peak energy was 4.5 eV and the full width at half maximum was 1.5 eV. In addition, oxygen ions ( O + ) Beam flux is 5 * 10 14 /
cm 2 sec, indicating that the low earth orbit environment was well reproduced with respect to the ion beam. That is, in the ground simulation apparatus, oxygen ions ( O + ) Is accelerated to a high speed once by the acceleration electrode 3 and then decelerated to 5 eV by the deceleration electrode 5. This has the effect of reducing the spread of the ion beam due to the space charge effect. There is the advantage that a high method can be used. Therefore, according to the ground simulation test apparatus, it is possible to simulate the surface deterioration phenomenon of the space material due to oxygen atoms on the ground.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来の酸素イオン中性
化器および酸素イオン中性化器を用いた地上模擬実験装
置は以上のように構成されているので、この地上模擬実
験装置においては、低地球軌道の大気圧を再現するため
に、劣化反応室の圧力を10-5Torr以下に保たなけ
ればならず、一方、中性化器では、低地球軌道で宇宙機
表面に衝突する酸素原子フラックス:1013〜1015
cm2 ・secを再現するために、中性化室60内の酸
素ガス圧を劣化反応室内の圧力(10-6Torr程度)
よりもはるかに高くして(10-2Torr程度)中性化
効率を高くしなければならない。しかし、上記従来の中
性化器6では、中性化室60内の酸素ガス圧を高くする
と、その中性化室60内の反応生成イオンや酸素ガスが
入口側および出口側のオリフィス61,62から流出
し、劣化反応室の圧力を高くするばかりでなく、反応生
成イオンが試料付近に回り込んで試料と何らかの反応を
起こす可能性が生じるため、模擬試験としての精度が落
ち、模擬試験後に試料の表面分析をする場合に大きな悪
影響を受けるという問題点があった。また、前記中性化
器6を真空容器内に設置する際、この真空容器には、前
記中性化器6のガス導入管63と排気管64のそれぞれ
を通すための2つの穴を設けなければならず、従って、
それらの穴による隙間で前記真空容器は真空洩れが生じ
る確率が高くなるという問題点もあった。
Since the conventional oxygen ion neutralizer and the above-mentioned ground simulation apparatus using the oxygen ion neutralizer are configured as described above, in this ground simulation apparatus, In order to reproduce the atmospheric pressure in low earth orbit, the pressure in the degraded reaction chamber must be kept at 10 -5 Torr or less, while the neutralizer uses oxygen that strikes the spacecraft surface in low earth orbit. Atomic flux: 10 13 -10 15 /
In order to reproduce cm 2 · sec, the oxygen gas pressure in the neutralization chamber 60 is reduced to the pressure in the degradation reaction chamber (about 10 −6 Torr).
The neutralization efficiency must be much higher (about 10 −2 Torr). However, in the above-described conventional neutralizer 6, when the oxygen gas pressure in the neutralization chamber 60 is increased, the reaction product ions and oxygen gas in the neutralization chamber 60 are supplied with the orifices 61, 62, not only raises the pressure in the degradation reaction chamber, but also causes the possibility that reaction product ions may flow around the sample and cause some reaction with the sample, thereby lowering the accuracy of the simulation test. There is a problem in that the surface analysis of the sample is greatly adversely affected. When the neutralizer 6 is installed in a vacuum vessel, the vacuum vessel must be provided with two holes through which the gas introduction pipe 63 and the exhaust pipe 64 of the neutralizer 6 pass. Must therefore,
There is also a problem that the probability of vacuum leakage occurring in the vacuum container is increased due to the gap formed by the holes.

【0011】また、上記従来の地上模擬実験装置におい
ては、中性化器6で生成される中性酸素原子の量が安定
していること、および、実際に宇宙用材料(試料)に照
射される酸素原子の量を正確に把握することは、材料劣
化の定量的な評価を行う上で重要であり、加速実験を行
う際にも不可欠である。しかし、前記中性化器6の中性
化室60内では複雑な原子・分子の反応が起こっている
ため、その中性化器6で生成する中性酸素原子量を反応
断面積などから理論的に求めることは精度にも限度があ
って非常に困難である。このため、中性酸素原子量の量
や、その安定性は何らかの方法で測定するしかないが、
上記従来の地上模擬実験装置には、そのための手段がな
いため、例えば、試料に対する酸素原子ビームの照射量
と劣化による質量減少との関係を調べるというような劣
化の定量的評価が困難であり、加速実験の信頼性に欠け
るという問題点があった。
Further, in the above-mentioned conventional ground simulation test apparatus, the amount of neutral oxygen atoms generated in the neutralizer 6 is stable and the space material (sample) is actually irradiated. Accurate understanding of the amount of oxygen atoms is important for quantitative evaluation of material degradation, and is also essential for acceleration experiments. However, since a complicated reaction of atoms and molecules occurs in the neutralization chamber 60 of the neutralizer 6, the amount of neutral oxygen atoms generated in the neutralizer 6 is theoretically calculated from the reaction cross section and the like. It is very difficult to determine the accuracy of the data because of the limited accuracy. For this reason, the amount of neutral oxygen and its stability must be measured by some method,
Since the above-mentioned conventional ground simulation apparatus has no means for that, it is difficult to quantitatively evaluate the deterioration, for example, by examining the relationship between the irradiation amount of the oxygen atom beam to the sample and the mass loss due to the deterioration, There was a problem that the reliability of the acceleration experiment was lacking.

【0012】さらに、上記地上模擬実験装置では、効率
よく酸素イオン( + )ビーム8を中性酸素原子ビーム
9に変換するために、中性化器6での中性化効率を最大
にする必要がある。しかし、上述のように、中性化器6
で生成する中性酸素原子量を理論的に求めることは困難
であるため何らかの方法で測定し最適条件を求めるしか
ないが、上記地上模擬実験装置の場合、生成した中性酸
素原子の密度を測定する手段がないため、中性化効率を
最大にする条件を調べることができないという問題点が
あった。
Further, in the above ground simulation test apparatus, oxygen ions ( O + In order to convert the beam 8 to the neutral oxygen atom beam 9, it is necessary to maximize the neutralization efficiency in the neutralizer 6. However, as described above, the neutralizer 6
Since it is difficult to theoretically determine the amount of neutral oxygen atoms generated in the above, there is no other way but to determine the optimal conditions by measuring by some method, but in the case of the above ground simulation experiment device, measure the density of the generated neutral oxygen atoms Since there is no means, there is a problem that the condition for maximizing the neutralization efficiency cannot be checked.

【0013】請求項1の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、反応生成イオンや酸素ガ
スが外部に流出する量を最小限に抑えることができる構
成とすることにより、中性化室の酸素ガス圧を高くして
中性化効率を高めても、劣化反応室の圧力を低地球軌道
環境と同程度に保つことができ、且つ、前記中性化室で
の反応生成イオンが試料と反応することがなく、中性化
効率が最大となる酸素ガスを選定して最良の地上模擬実
験を可能とする高効率酸素イオン中性化器を得ることを
目的とする。
The first aspect of the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a structure capable of minimizing the amount of reaction product ions and oxygen gas flowing out. Even if the neutralization efficiency is increased by increasing the oxygen gas pressure in the neutralization chamber, the pressure in the degradation reaction chamber can be maintained at the same level as in a low earth orbit environment, and The objective is to obtain a high-efficiency oxygen ion neutralizer that enables the best ground simulation by selecting oxygen gas that maximizes the neutralization efficiency without reaction product ions reacting with the sample. .

【0014】請求項2の発明は、中性の酸素原子だけか
ら成るビームの高濃度生成が可能で、且つ、その酸素原
子の絶対密度をその場で計測できるようにすることによ
って、酸素原子ビームの照射条件を正確に把握でき、酸
素原子の照射量と宇宙用材料劣化との関係を定量的に評
価することができると共に、加速実験においても信頼性
の向上が図れる耐酸素原子性評価装置を得ることを目的
とする。
According to a second aspect of the present invention, a high-concentration beam having only neutral oxygen atoms can be generated, and the absolute density of the oxygen atoms can be measured in situ. Oxygen resistance test equipment that can accurately grasp the irradiation conditions of oxygen, quantitatively evaluate the relationship between the irradiation amount of oxygen atoms and the deterioration of space materials, and improve the reliability even in acceleration experiments. The purpose is to gain.

【0015】請求項3の発明は、酸素原子ビームの試料
への照射角度と材料劣化との関係を調べることができ、
宇宙機表面の部位による宇宙用材料の劣化の違いを正確
に模擬できる耐酸素原子性評価装置を得ることを目的と
する。
According to the third aspect of the present invention, it is possible to examine the relationship between the irradiation angle of the oxygen atom beam on the sample and the material deterioration,
It is an object of the present invention to obtain an oxygen-resistant atomic resistance evaluation apparatus capable of accurately simulating a difference in deterioration of a space material depending on a portion of a spacecraft surface.

【0016】請求項4の発明は、試料交換時の都度、劣
化反応室の真空吸引力を解放した後再度、真空吸引力を
発生させるという手間をかけることなく、複数試料の連
続劣化加速実験を行うことができる耐酸素原子性評価装
置を得ることを目的とする。
The invention according to claim 4 is a method for continuously accelerating the deterioration of a plurality of samples without releasing the vacuum suction force in the deterioration reaction chamber and releasing the vacuum suction force again each time the sample is exchanged. It is an object of the present invention to obtain an oxygen-resistant atomic resistance evaluation device that can be used.

【0017】請求項5の発明は、試料に酸素原子を照射
する前後の生成ガスを分析し、材料劣化メカニズムに関
する情報を得ることができる耐酸素原子性評価装置を得
ることを目的とする。
A fifth object of the present invention is to provide an oxygen atom resistance evaluation apparatus capable of analyzing a generated gas before and after irradiating a sample with oxygen atoms and obtaining information on a material deterioration mechanism.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る高
効率酸素イオン中性化器は、中性化室内に酸素ガスを導
入し且つ該酸素ガス導入量を制御するガス流入量コント
ローラーを有するガス導入管と、前記中性化室を囲み、
且つ、該中性化室の前記入口側オリフィスおよび前記出
口側オリフィスにそれぞれ対向する入口側オリフィスお
よび出口側オリフィスを同一直線上に有する差動排気室
と、この差動排気室を真空排気装置に接続し、且つ、前
記ガス導入管を囲んで該ガス導入管との間で真空排気路
を形成する真空排気管とを備え、前記中性化室の前記入
口側および出口側オリフィスのコンダクタンスをC2
3 、前記差動排気室の前記入口側および出口側オリフ
ィスのコンダクタンスをC1 ,C4 、前記差動排気室系
統の真空排気装置の実効排気速度をS1 、前記真空容器
系統の真空排気装置の実効排気速度をS2 とすると、 (C1 +C4 )*(C2 +C3 )/(S1 *S2 )<1
-2 を満たすようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a high-efficiency oxygen ion neutralizer comprising a gas inflow controller for introducing oxygen gas into a neutralization chamber and controlling the amount of oxygen gas introduced. Having a gas introduction pipe, and surrounding the neutralization chamber,
A differential exhaust chamber having an inlet orifice and an outlet orifice facing the inlet orifice and the outlet orifice of the neutralization chamber, respectively, on the same straight line; And a vacuum exhaust pipe surrounding the gas introduction pipe and forming a vacuum exhaust path with the gas introduction pipe, and the conductance of the orifices on the inlet side and the outlet side of the neutralization chamber is set to C. 2 ,
C 3 , the conductances of the inlet and outlet orifices of the differential pumping chamber are C 1 and C 4 , the effective pumping speed of the vacuum pumping system of the differential pumping chamber system is S 1 , and the vacuum pumping of the vacuum vessel system When the effective pumping speed of the system and S 2, (C 1 + C 4) * (C 2 + C 3) / (S 1 * S 2) <1
0 -2 is satisfied.

【0019】請求項2の発明に係る耐酸素原子性評価装
置は、イオン源、加速手段、減速手段、請求項1記載の
素イオン中性化器のそれぞれを、この順に配置して構
成された酸素原子ビーム発生器と、この酸素原子ビーム
発生器に接続されてビームライン上に試料ホルダーが設
置され、少なくとも2つの窓を持つ真空の劣化反応室
と、試料に照射される原子状酸素の密度を測定するレー
ザー誘起蛍光測定装置とを備え、前記劣化反応室は真空
排気装置に接続され、前記レーザー誘起蛍光測定装置
は、前記劣化反応室の窓を通して、前記酸素原子ビーム
発生器で生成された酸素原子ビームにレーザー光が照射
され、このレーザー光と前記酸素原子ビームとの交点が
蛍光検出のための観測体積となるように配置したもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an oxygen resistance atom evaluating apparatus, comprising: an ion source, an accelerating means, and a decelerating means .
Each oxygen ion neutralizer, and an oxygen atom beam generator configured by arranging in this order, the sample holder is installed is connected to the oxygen atom beam generator on the beam line, at least two windows A vacuum degradation reaction chamber having a laser-induced fluorescence measurement device for measuring the density of atomic oxygen applied to the sample, wherein the degradation reaction chamber is connected to a vacuum exhaust device, and the laser-induced fluorescence measurement device is The laser beam is applied to the oxygen atom beam generated by the oxygen atom beam generator through the window of the deterioration reaction chamber, and the intersection of the laser beam and the oxygen atom beam becomes an observation volume for fluorescence detection. It is arranged as follows.

【0020】請求項3の発明に係る耐酸素原子性評価装
置は、劣化反応室内の試料ホルダーを回転可能に支持し
たものである。
According to a third aspect of the present invention, in the oxygen resistance evaluation apparatus, a sample holder in a deterioration reaction chamber is rotatably supported.

【0021】請求項4の発明に係る耐酸素原子性評価装
置は、前記試料ホルダーを前記劣化反応室内で脱着可能
に支持すると共に、前記劣化反応室は、複数の試料が備
えられる真空の試料準備室を真空バルブを介して接続
し、前記試料ホルダーを前記劣化反応室と前記試料準備
室との間でマニピュレーターにより移動可能とし、前記
劣化反応室内の試料ホルダーを前記試料準備室に備え付
けの試料ホルダーと順次交換可能にしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the oxygen resistance evaluation apparatus, the sample holder is removably supported in the degradation reaction chamber, and the degradation reaction chamber is provided with a vacuum sample preparation in which a plurality of samples are provided. Chambers are connected via a vacuum valve, the sample holder is movable by a manipulator between the degradation reaction chamber and the sample preparation chamber, and a sample holder in the degradation reaction chamber is provided in the sample preparation chamber. And can be exchanged sequentially.

【0022】請求項5の発明に係る耐酸素原子性評価装
置は、劣化反応室に、試料から放出されるガスをサンプ
ルガスとする四重極型質量分析計を備え付けたものであ
る。
The resistance to oxygen atom evaluation apparatus according to the invention of claim 5, the degradation reaction chamber is the Ketamo with equipped with a quadrupole mass spectrometer to a gas sample gas released from the sample.

【0023】[0023]

【作用】請求項1の発明における高効率酸素イオン中性
化器は、中性化室にガス導入管から酸素ガスを導入充満
させ、入口側および出口側オリフィスによって酸素イオ
ン( + )を通過させると、入口側オリフィスから前記
中性化室内に入射した酸素イオン( + )ビームは、そ
の中性化室内で酸素ガスとの電荷交換が行われて中性化
し、これによって中性酸素原子ビームが生成され、この
中性酸素原子ビームは出口側オリフィスから出射され
る。この場合、反応生成イオンや未反応の酸素ガスは前
記中性化室の少なくとも2つのオリフィスから流出し、
差動排気室の真空排気管から排気される。また、前記中
性化室内のガス流量コントローラーで一定に保つことが
できるため、前記酸素原子ビームは安定して生成され
る。ここで、前記中性化室の入口側および出口側オリフ
ィスのコンダクタンスをC2 ,C3 、前記差動排気室の
入口側および出口側オリフィスのコンダクタンスをC
1 ,C4 、前記差動排気室系統の真空排気装置の実効排
気速度をS1 、前記真空容器系統の真空排気装置の実効
排気速度をS2 とすると、 (C1 +C4 )*(C2 +C3 )/(S1 *S2 )<1
-2 を満たすことにより、前記差動排気室のオリフィスから
劣化反応室に流出するガスは最小限に抑えられる。この
ため、前記中性化室の酸素ガス圧を高くして中性化効率
を10-2Torr程度まで高めても前記劣化反応室の圧
力は10-5Torr以下に保たれる。従って、中性化室
の酸素ガス圧を高くして中性化効率を高めても、劣化反
応室の圧力は低地球軌道環境と同程度に保たれ、且つ、
中性化室での反応生成イオンが試料と反応するようなこ
とがなくなる。また、ガス導入管と真空排気管との二重
構造によって真空排気路が形成されていることから、ガ
スの導入・排気部がコンパクトになり、中性化室を真空
容器中に取り付けるときは、この真空容器には、前記ガ
ス導入管・真空排気管挿通用として共通の一つの穴を設
けるだけでよいという利点が得られる。
The high-efficiency oxygen ion neutralizer according to the first aspect of the present invention fills a neutralization chamber with oxygen gas from a gas introduction pipe and fills the neutralization chamber with oxygen ions ( O + ), Oxygen ions ( O +) incident from the inlet orifice into the neutralization chamber. 2.) The beam is neutralized by charge exchange with oxygen gas in the neutralization chamber, thereby generating a neutral oxygen atom beam, which is emitted from the exit orifice. In this case, reaction product ions and unreacted oxygen gas flow out of at least two orifices of the neutralization chamber,
Air is exhausted from the vacuum exhaust pipe of the differential exhaust chamber. In addition, the oxygen atom beam can be stably generated because it can be kept constant by the gas flow controller in the neutralization chamber. Here, the conductance of the inlet and outlet orifices of the neutralization chamber is C 2 , C 3 , and the conductance of the inlet and outlet orifices of the differential exhaust chamber is C 2 .
1 , C 4 , assuming that the effective pumping speed of the vacuum pumping system in the differential pumping chamber system is S 1 and the effective pumping speed of the vacuum pumping device in the vacuum vessel system is S 2 , (C 1 + C 4 ) * (C 2 + C 3) / (S 1 * S 2) <1
By satisfying 0 -2 , gas flowing out of the orifice of the differential exhaust chamber into the degradation reaction chamber is minimized. Therefore, even if the oxygen gas pressure in the neutralization chamber is increased to increase the neutralization efficiency to about 10 −2 Torr, the pressure in the degradation reaction chamber is maintained at 10 −5 Torr or less. Therefore, even if the neutralization efficiency is increased by increasing the oxygen gas pressure in the neutralization chamber, the pressure in the degradation reaction chamber is maintained at the same level as in the low earth orbit environment, and
The reaction product ions in the neutralization chamber do not react with the sample. In addition, since the vacuum exhaust path is formed by the double structure of the gas introduction pipe and the vacuum exhaust pipe, the gas introduction / exhaust section becomes compact, and when installing the neutralization chamber in the vacuum vessel, This vacuum vessel has an advantage that only one common hole is required for inserting the gas introduction pipe and the vacuum exhaust pipe.

【0024】請求項2の発明における耐酸素原子性評価
装置は、酸素原子ビーム発生器において、イオン源でイ
オン化された酸素イオンを、加速手段によって試料照射
速度よりも高い速度まで加速し、次いで、質量分離手段
で酸素イオンだけを選別し、選別した酸素イオンを減速
手段で試料に照射したい速度まで減速し、この後、前記
請求項1の酸素イオン中性化器による電荷交換によっ
て、ほぼ均一な粒子エネルギーを持つ中性酸素原子ビー
ムが生成される。このような電荷交換による中性化法
は、例えば電子との再結合などと比較すると効率が高く
なる。また、前記加速手段としては引出し電極を用いる
ことができ、酸素原子ビームのエネルギーは前記引出し
電極の電圧に等しくなるため、この引出し電極の電圧を
変えることによって簡単に制御することができる。さら
に、レーザー誘起蛍光測定装置では、例えばレーザー誘
起蛍光用レーザーで226nmのレーザー光を発生して
酸素原子ビームに照射する。226nmのレーザー光は
中性酸素原子だけを励起し、励起した酸素原子は844
nmの蛍光を放出する。この蛍光は前記レーザー誘起蛍
光測定装置によって検出され、蛍光強度を構成すること
により酸素原子の絶対密度が求められる。従って、前記
レーザー誘起蛍光測定装置により、酸素原子密度をその
場で正確に計測することができる。前記中性化器での酸
素イオンの中性化効率は、真空排気装置の排気量が一定
の場合、酸素ガスの導入量に依存するが、中性化効率を
最大にする酸素ガスの導入量は、前記レーザー誘起蛍光
測定装置によって、酸素ガスの導入量と中性酸素原子の
密度との関係を調べることによって明らかにすることが
できる。また、酸素イオンビームのフラックスは、イオ
ン源での酸素イオン発生条件によって変化する。従っ
て、前記レーザー誘起蛍光測定装置により、前記フラッ
クスをコントロールしながら劣化模擬実験による劣化の
定量的評価が可能となり、加速実験においても信頼性が
向上する。
In the oxygen atom resistance evaluation apparatus according to the second aspect of the present invention, in the oxygen atom beam generator, the oxygen ions ionized by the ion source are accelerated to a speed higher than the sample irradiation speed by the acceleration means. Only the oxygen ions are selected by the mass separation means, and the selected oxygen ions are decelerated to the speed at which the sample is to be irradiated by the deceleration means. A neutral oxygen atom beam with particle energy is generated. Such a neutralization method by charge exchange has higher efficiency than, for example, recombination with electrons. Further, an extraction electrode can be used as the accelerating means, and the energy of the oxygen atom beam becomes equal to the voltage of the extraction electrode. Therefore, the energy can be easily controlled by changing the voltage of the extraction electrode. Further, in a laser-induced fluorescence measuring apparatus, a laser beam of 226 nm is generated by, for example, a laser for laser-induced fluorescence and is irradiated with an oxygen atom beam. The 226 nm laser beam excites only neutral oxygen atoms, and the excited oxygen atoms
emits nm fluorescence. This fluorescence is detected by the laser-induced fluorescence measurement device, and the absolute density of oxygen atoms is determined by constructing the fluorescence intensity. Therefore, the oxygen atom density can be accurately measured on the spot by the laser-induced fluorescence measurement apparatus. The neutralization efficiency of oxygen ions in the neutralizer depends on the amount of oxygen gas introduced when the displacement of the evacuation device is constant, but the amount of oxygen gas introduced to maximize the neutralization efficiency Can be clarified by examining the relationship between the introduced amount of oxygen gas and the density of neutral oxygen atoms using the laser-induced fluorescence measurement device. Further, the flux of the oxygen ion beam changes depending on the oxygen ion generation conditions in the ion source. Therefore, the laser-induced fluorescence measurement device enables a quantitative evaluation of deterioration by a deterioration simulation experiment while controlling the flux, thereby improving reliability even in an acceleration experiment.

【0025】請求項3の発明における耐酸素原子性評価
装置は、試料ホルダーが回転することにより、酸素原子
ビームの試料への照射角度と劣化との関係を明らかにす
ることが可能となり、これによって、宇宙機表面の部位
による材料劣化の違いを正確に調べることができる。
In the oxygen atom resistance evaluation apparatus according to the third aspect of the present invention, the rotation of the sample holder makes it possible to clarify the relationship between the irradiation angle of the oxygen atom beam on the sample and the deterioration. In addition, it is possible to accurately examine a difference in material deterioration depending on a portion of a spacecraft surface.

【0026】請求項4の発明における耐酸素原子性評価
装置は、試料準備室を備え、この試料準備室内に複数の
試料が予め備え付けていることにより、試料交換時の都
度、劣化反応室の真空吸引力を解放した後、再度、真空
吸引力を発生させるという手間が省け、複数試料の継続
的な劣化加速実験を行うことが可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, the oxygen resistance evaluation apparatus includes a sample preparation chamber, and a plurality of samples are provided in advance in the sample preparation chamber. After releasing the suction force, the trouble of generating the vacuum suction force again can be omitted, and a continuous accelerated degradation test of a plurality of samples can be performed.

【0027】請求項5の発明における耐酸素原子性評価
装置は、四重極型質量分析計によって、酸素原子を試料
に照射する前後の生成ガスを分析することができ、これ
によって、材料劣化メカニズムに関する情報が得られ
る。
In the oxygen atom resistance evaluation apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the gas produced before and after the sample is irradiated with oxygen atoms can be analyzed by a quadrupole mass spectrometer. The information about is obtained.

【0028】[0028]

【実施例】実施例1. 以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明する。図
1はこの発明の請求項1に対応した実施例1による高効
率酸素イオン中性化器の概略的な断面構成図であり、図
7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省
略する。図において、65は中性化器6の外側を囲む差
動排気室で、この差動排気室65に接続されて前記中性
化器6のガス導入管63を囲む真空排気管64を一体に
しており、この真空排気管64は前記ガス導入管63
との間で真空排気路64aを形成している。従って、こ
の真空排気路64aは、ガス導入管63と真空排気管6
4とによる二重管構造から成っている。66は前記差動
排気室65の一側に設けられて前記中性化器6の入口側
オリフィス61に対向する入口側オリフィス、67は前
記差動排気室65の他側に設けられて前記中性化器6の
出口側オリフィス62に対向する出口側オリフィスであ
り、これらのオリフィス61,62,66,67はビー
ム経路として同一直線上で並ぶ配列としてある。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a high-efficiency oxygen ion neutralizer according to a first embodiment of the present invention, in which the same or corresponding parts as those in FIG. Is omitted. In the drawing, reference numeral 65 denotes a differential exhaust chamber surrounding the outside of the neutralizer 6, and a vacuum exhaust pipe 64 connected to the differential exhaust chamber 65 and surrounding the gas introduction pipe 63 of the neutralizer 6 is integrally formed. Yes to us is, the vacuum exhaust pipe 64 is the gas inlet pipe 63
And a vacuum evacuation path 64a is formed between them. Therefore, the evacuation path 64a is provided between the gas introduction pipe 63 and the evacuation pipe 6.
4 and a double tube structure. An inlet orifice 66 is provided on one side of the differential exhaust chamber 65 and faces the inlet orifice 61 of the neutralizer 6, and 67 is provided on the other side of the differential exhaust chamber 65 and An outlet orifice facing the outlet orifice 62 of the oxidizer 6, and the orifices 61, 62, 66, and 67 are arranged in the same straight line as a beam path.

【0029】このように構成された中性化器6は、耐酸
素原子性評価装置の劣化反応室内部で酸素イオン(
+ )ビームの入口付近に設置される。なお、前記中性化
器6のガス導入管63は従来と同様にガス流量コントロ
ーラー(図示せず)を有するものである。
The neutralizer 6 configured as described above is provided with an acid-resistant
Oxygen ions (O
+ ) Installed near the beam entrance. In addition, the neutralization
The gas inlet pipe 63 of the heater 6 is connected to the gas flow controller as in the prior art.
A roller (not shown).

【0030】そして、前記中性化器6と差動排気室65
の各オリフィス61,62,66,67の径を4mm、
コンダクタンスC1 =C2 =C3 =C4 =1.51/s
とし、前記差動排気室65の真空排気装置としてターボ
分子ポンプ(実効排気速度150l/s)、前記劣化反
応室の真空排気装置としてクライポンプ(実効排気速
度700l/s)を使用する。ここで、前記オリフィス
から流出するガスの量を少なくするための条件 (C1 +C4 )*(C2 +C3 )/(S1 *S2 )=
8.6*10-5<10-2 は満たされている。
The neutralizer 6 and the differential exhaust chamber 65
The diameter of each orifice 61, 62, 66, 67 is 4 mm,
Conductance C 1 = C 2 = C 3 = C 4 = 1.51 / s
And then, the turbo molecular pump (effective pumping speed 150 l / s) as the vacuum exhaust device of a differential evacuation chamber 65, using the Cry Oh pump (effective pumping speed 700l / s) as the vacuum exhaust device of the degradation reaction chamber. Here, the condition for reducing the amount of gas flowing out of the orifice is (C 1 + C 4 ) * (C 2 + C 3 ) / (S 1 * S 2 ) =
8.6 * 10 -5 <10 -2 is satisfied.

【0031】次に動作について説明する。前記構成の中
性化器6による酸素イオン( + )ビーム8の中性化は
以下のようにして行われる。まず、耐酸素原子性評価装
置を酸素イオン( + )ビーム発生可能な状態にする。
この状態において、差動排気室65に接続された真空排
気装置を作動させ、ガス導入管63を介して中性化器6
内に酸素ガスを導入する。この時、前記ガス導入管63
が備えているガス流量コントローラーを調節し、中性化
器6内の圧力を5*10-2Torr程度にする。中性化
器6内の酸素ガスは、この中性化器6のオリフィス6
1,62を通って流出するが、その殆どは差動排気機構
による差動排気室65から真空排気路64aを通って排
出される。
Next, the operation will be described. Oxygen ions ( O + ) Neutralization of the beam 8 is performed as follows. First, an oxygen resistance ( O + ) Make beam generation possible.
In this state, the evacuation device connected to the differential evacuation chamber 65 is operated, and the neutralizer 6 is connected via the gas introduction pipe 63.
Oxygen gas is introduced inside. At this time, the gas introduction pipe 63
The pressure inside the neutralizer 6 is adjusted to about 5 * 10 -2 Torr by adjusting the gas flow controller provided in the apparatus. The oxygen gas in the neutralizer 6 is supplied to the orifice 6 of the neutralizer 6.
Most of the gas flows out from the differential pumping chamber 65 by the differential pumping mechanism through the vacuum pumping path 64a.

【0032】この状態において、酸素イオン( + )ビ
ーム8が中性化器6内に入口側オリフィス61から入射
すると、酸素ガスとの電荷交換によって中性の酸素原子
が生成され、その中性酸素原子ビーム9が前記中性化器
6および差動排気室65の出口側オリフィス62,67
から出射される。この場合、前記中性化器6からの流出
ガスの一部は動排気されずにオリフィスを通って中性
化器6外部に流出するが、前記オリフィスのコンダクタ
ンスと真空排気装置の実効排気速度の場合、劣化反応室
の圧力は凡そ4.3*10-6Torrになり、低地球軌
道環境と同程度の値に保たれる。このため、中性化器6
の酸素ガス圧を高くして中性化効率を高めても、劣化反
応室の圧力は低地球軌道環境と同程度に保たれ、且つ、
中性化器6での反応生成イオンが試料と反応することは
ない。
In this state, oxygen ions ( O + When the beam 8 enters the neutralizer 6 from the inlet-side orifice 61, neutral oxygen atoms are generated by charge exchange with oxygen gas, and the neutral oxygen atom beam 9 is generated by the neutralizer 6 and Exit side orifices 62, 67 of the differential exhaust chamber 65
Is emitted from. In this case, a part of effluent gas from the neutralizer 6 flows out to the neutralizer 6 outside through the orifice without being differential exhaust, the effective pumping speed of the conductance and the evacuation device of the orifice In this case, the pressure in the degradation reaction chamber is approximately 4.3 * 10 -6 Torr, which is maintained at a value similar to that in the low earth orbit environment. Therefore, the neutralizer 6
Even if the oxygen gas pressure is increased to increase the neutralization efficiency, the pressure in the degradation reaction chamber is maintained at the same level as that in the low earth orbit environment, and
The reaction product ions in the neutralizer 6 do not react with the sample.

【0033】実施例2. 図2は請求項2の発明に対応した実施例による耐酸素原
子性評価装置の概略的な断面構成図である。図におい
て、11は低エネルギー酸素原子ビーム発生装置(酸素
原子ビーム発生器)であり、この低エネルギー酸素原子
ビーム発生装置11は、酸素ガスをイオン化するイオン
源1と、このイオン源1からの酸素イオンを試料照射速
に加速する引出し電極(加速手段)2と、前記酸素イ
オンを更に加速する加速電極(加速手段)3と、前記酸
素イオンだけを選別する質量分離マグネット(質量分離
手段)4と、選別された酸素イオンを試料に照射したい
速度まで減速する減速電極(減速手段)5と、実施例1
で述べた中性化器6とを、この順で配置した構成となっ
ており、前記質量分離マグネット4において、酸素イオ
ン( + )ビーム8の経路は90゜曲げられるようにな
っている。
Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional configuration diagram of an oxygen resistance evaluation apparatus according to an embodiment corresponding to the second aspect of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a low-energy oxygen atom beam generator (oxygen atom beam generator). The low-energy oxygen atom beam generator 11 includes an ion source 1 for ionizing oxygen gas and oxygen from the ion source 1. An extraction electrode (acceleration means) 2 for accelerating ions to a sample irradiation speed , an acceleration electrode (acceleration means) 3 for further accelerating the oxygen ions, and a mass separation magnet (mass separation means) 4 for selecting only the oxygen ions. A deceleration electrode (deceleration means) 5 for decelerating the selected oxygen ions to the speed at which the sample is to be irradiated;
And the neutralizer 6 described in (1) is arranged in this order. In the mass separation magnet 4, oxygen ions ( O + ) The path of the beam 8 is designed to be bent 90 °.

【0034】12は劣化反応室であり、この劣化反応室
12と前記低エネルギー酸素原子ビーム発生装置11
は、それぞれ真空排気装置(図示せず)に接続されて真
空引きされている。このため、劣化反応室12は低圧に
保たれ宇宙環境に近づけられている。
Numeral 12 denotes a degradation reaction chamber. The degradation reaction chamber 12 and the low energy oxygen atom beam generator 11
Are connected to a vacuum exhaust device (not shown) and are evacuated. For this reason, the degradation reaction chamber 12 is kept at a low pressure and is brought close to the space environment.

【0035】13はレーザー誘起蛍光測定装置、14は
そのレーザー誘起蛍光測定装置13の一つの構成要素で
あるレーザー誘起蛍光用レーザー、15は前記レーザー
誘起蛍光測定装置13のもう一つの構成要素としてのレ
ーザー誘起蛍光用蛍光検出装置である。ここで、前記レ
ーザー誘起蛍光用レーザー14は、レーザー光16を劣
化反応室12の窓を通して酸素原子ビームに照射できる
位置に設置されている。また、前記レーザー誘起蛍光用
蛍光検出装置15は、レーザー光16に対して垂直方向
に設置され、レーザー光16と酸素原子ビームの交点か
ら放出される蛍光17を劣化反応室12の窓を通して検
出するようになっている。
Reference numeral 13 denotes a laser-induced fluorescence measuring device, 14 denotes a laser for laser-induced fluorescence which is one component of the laser-induced fluorescence measuring device 13, and 15 denotes another component of the laser-induced fluorescence measuring device 13. It is a fluorescence detection device for laser-induced fluorescence. Here, the laser-induced fluorescence laser 14 is installed at a position where the laser beam 16 can be irradiated to the oxygen atom beam through the window of the degradation reaction chamber 12. The fluorescence detector 15 for laser-induced fluorescence is installed in a direction perpendicular to the laser light 16, and detects fluorescence 17 emitted from the intersection of the laser light 16 and the oxygen atom beam through the window of the degradation reaction chamber 12. It has become.

【0036】次に動作について説明する。前記のように
構成された耐酸素原子性評価装置において、低エネルギ
ー酸素原子ビームは以下のようにして発生する。まず、
イオン源1ではタングステンフィラメントによるアーク
放電によって酸素ガスをイオン( + )化した後、引出
し電極2が酸素イオン( + )を試料に照射する速度に
加速し、加速電極3で酸素イオン( + )を更に加速
(25keV)し、質量分離マグネット4で酸素イオン
+ )だけを選別する。次いで、減速電極5は酸素イ
オン( + )を試料に照射する速度まで減速し、次の中
性化器6で酸素ガスとの交換によって中性酸素原子ビー
ム9が生成される。
Next, the operation will be described. As above
In the configured oxygen resistance atomic resistance evaluation device, low energy
-An oxygen atom beam is generated as follows. First,
Arc by tungsten filament in ion source 1
Discharges oxygen gas into ions (O + ) And then withdraw
Electrode 2 is an oxygen ion (O + ) To irradiate the sampleEvery time
Accelerates, and oxygen ions (O + Further acceleration
(25 keV) and oxygen ions
(O + ). Next, the deceleration electrode 5 is
on(O + ) To irradiate the sampleDegreeSlow down at the next
Exchange with oxygen gas in the oxidizer 6
A program 9 is generated.

【0037】この結果、ほぼ均一な粒子エネルギーを持
つ中性酸素原子ビーム9が生成される。酸素原子ビーム
のエネルギーは、引出し電極2の電圧の等しいため、こ
の引出し電極2の電圧を変えることによって、10eV
〜5keVの範囲で制御することができる。
As a result, a neutral oxygen atom beam 9 having substantially uniform particle energy is generated. Since the energy of the oxygen atom beam is equal to the voltage of the extraction electrode 2, by changing the voltage of the extraction electrode 2, 10 eV
It can be controlled in the range of up to 5 keV.

【0038】低エネルギー酸素原子ビーム発生装置11
によって発生した中性酸素原子ビーム9は劣化反応室1
2内の試料18に照射される。レーザー誘起蛍光測定装
置13では、レーザー誘起蛍光用レーザー14で226
nmのレーザー光16を発生し中性酸素原子ビーム9に
照射する。226nmのレーザー光16は中性酸素原子
だけを励起する。励起した酸素原子は844nmの蛍光
17を放出する。この蛍光17はレーザー誘起蛍光用蛍
光検出装置15によって検出され、蛍光強度を校正する
ことにより酸素原子の絶対密度が求められる。このた
め、レーザー誘起蛍光測定装置13によって、酸素原子
密度を正確にその場で計測できる。
Low energy oxygen atom beam generator 11
The neutral oxygen atom beam 9 generated by the
The sample 18 in 2 is irradiated. In the laser-induced fluorescence measuring device 13, 226
A laser beam 16 of nm is generated and irradiated to the neutral oxygen atom beam 9. The 226 nm laser light 16 excites only neutral oxygen atoms. The excited oxygen atoms emit fluorescence 17 at 844 nm. The fluorescence 17 is detected by the fluorescence detector 15 for laser-induced fluorescence, and the absolute density of oxygen atoms is obtained by calibrating the fluorescence intensity. Therefore, the laser-induced fluorescence measurement device 13 can accurately measure the oxygen atom density on the spot.

【0039】また、フラックスはイオン源1での酸素イ
オン( + )発生条件を変えることによって制御するこ
とができる。従って、レーザー誘起蛍光測定装置13を
取り付けることにより、フラックスをコントロールしな
がらの劣化模擬実験による劣化の定量的評価が可能とな
り、また、加速実験においても信頼性を向上させること
ができる。
The flux is oxygen ions ( O + ) It can be controlled by changing the generation conditions. Therefore, by attaching the laser-induced fluorescence measurement device 13, it is possible to quantitatively evaluate the deterioration by the simulation of deterioration while controlling the flux, and to improve the reliability even in the acceleration experiment.

【0040】実施例3. 図3は請求項3に対応した実施例による試料ホルダー取
付部の断面構成図であり、図において、19は試料18
が取り付けられる試料ホルダー、Sはこの試料ホルダー
19を回転可能に支持している鉛直軸であり、この実施
例では、試料ホルダー19に試料18を取付け固定する
だけでなく、その試料ホルダー19を回転可能な支持構
成とすることにより、中性酸素原子ビーム9の試料18
への照射角度と劣化の関係を調べることができる。
Embodiment 3 FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of a sample holder mounting portion according to the third embodiment. In FIG.
Is a vertical axis which rotatably supports the sample holder 19. In this embodiment, not only the sample holder 19 is mounted on the sample holder 19, but also the sample holder 19 is rotated. With a possible support configuration, the sample 18 of the neutral oxygen atom beam 9 can be used.
It is possible to examine the relationship between the irradiation angle and the deterioration.

【0041】実施例4. 図4は請求項4に対応した実施例による劣化反応室の断
面図である。図において、20は劣化反応室12内に設
けられ試料ホルダー19を支持するための支持具であ
り、この支持具20は鉛直軸を中心として回転可能にな
っている。21は前記劣化反応室12に接続された真空
容器構成の試料準備室、22はこの試料準備室21と前
記劣化反応室12との接続部を開閉する真空バルブ、2
3はマニピュレーターで、このマニピュレーター23
は、前記試料ホルダー19を劣化反応室12内の前記支
持具20と前記試料準備室21との間で移動させるため
のものである。25は前記試料準備室21内に配置され
た試料台、26はこの試料台25に一体的に配列された
複数の受取具であり、これらの受取具26のそれぞれに
試料ホルダー19が着脱可能に取付可能となっている。
26aは前記受取具26に設けられたL型など鉤状をな
した係合用スリット、Pは前記試料ホルダー19の外周
壁部に設けられ前記係合用スリット26aに係脱可能に
係合させるための係合ピンである。この実施例4では、
マニピュレーター23によって、前記劣化反応室12内
の支持具20と前記試料準備室21内の試料台25との
間で試料ホルダー19を移動させることができる。この
場合、前記劣化反応室12内の支持具20は、これに支
持された試料ホルダー19が試料準備室21側を向くよ
うに回転させておくこととする。このように試料準備室
21を備え、この試料準備室21内に複数の試料18を
予め備え付け、これを、マニピュレーター23で劣化反
応室12内の支持具20との間で移動させることができ
ることにより、試料交換時の都度、劣化反応室12の真
空吸引力を解放した後、その真空吸引力を再度発生させ
るという手間が省け、前記複数の試料18により継続的
な劣化加速実験を行うことが可能である。また、前記試
料準備室21にも真空排気装置を取り付けておけば、劣
化反応室12内は真空のままで前記試料準備室21の試
料を交換することができる。
Embodiment 4 FIG. FIG. 4 is a sectional view of a deterioration reaction chamber according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes a support provided in the degradation reaction chamber 12 for supporting the sample holder 19, and the support 20 is rotatable about a vertical axis. Reference numeral 21 denotes a sample preparation chamber configured as a vacuum vessel connected to the deterioration reaction chamber 12, and 22 denotes a vacuum valve for opening and closing a connection between the sample preparation chamber 21 and the deterioration reaction chamber 12.
Reference numeral 3 denotes a manipulator.
Is for moving the sample holder 19 between the support 20 in the degradation reaction chamber 12 and the sample preparation chamber 21. Reference numeral 25 denotes a sample table arranged in the sample preparation chamber 21, and reference numeral 26 denotes a plurality of receiving tools arranged integrally with the sample table 25. The sample holder 19 is detachably attached to each of these receiving tools 26. It can be attached.
Reference numeral 26a denotes a hook-like engaging slit provided on the receiving device 26, such as an L-shaped slit, and P denotes an outer peripheral wall of the sample holder 19 for engaging with the engaging slit 26a in a detachable manner. It is an engagement pin. In this embodiment 4,
The sample holder 19 can be moved between the support 20 in the degradation reaction chamber 12 and the sample table 25 in the sample preparation chamber 21 by the manipulator 23. In this case, the support 20 in the deterioration reaction chamber 12 is rotated so that the sample holder 19 supported by the support 20 faces the sample preparation chamber 21 side. As described above, the sample preparation chamber 21 is provided, and a plurality of samples 18 are provided in the sample preparation chamber 21 in advance, and can be moved between the support 20 in the degradation reaction chamber 12 by the manipulator 23. Each time a sample is exchanged, the trouble of releasing the vacuum suction force of the deterioration reaction chamber 12 and then regenerating the vacuum suction force can be omitted, and a continuous deterioration acceleration experiment can be performed using the plurality of samples 18. It is. If a vacuum evacuation device is also installed in the sample preparation chamber 21, the sample in the sample preparation chamber 21 can be exchanged while keeping the inside of the degradation reaction chamber 12 vacuum.

【0042】実施例5. 図5は請求項5に対応した実施例による劣化反応室の概
略的断面図であり、図において、24は劣化反応室12
に備え付けられた四重極型質量分析計であり、この四重
極型質量分析計24は、前記劣化反応室12内の試料1
8から放出されるガスをサンプルガスとし、前記試料1
8に酸素原子を照射する前後の生成ガスを分析すること
により、材料劣化メカニズムに関する情報を得ることが
できる。
Embodiment 5 FIG. FIG. 5 is a schematic sectional view of a deterioration reaction chamber according to an embodiment of the present invention.
The quadrupole mass spectrometer 24 is equipped with the sample 1 in the degradation reaction chamber 12.
8 is used as a sample gas, and the sample 1
By analyzing the product gas before and after irradiating 8 with oxygen atoms, information on the material deterioration mechanism can be obtained.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、中性化室を差動排気室で囲んだ構成としたことによ
り、前記中性化室内から反応生成イオンや酸素ガスが流
出する量を最小限に抑えることができ、この結果、低地
球軌道において宇宙機が曝される酸素原子フラックス:
1013〜1015個/cm2 secと同程度のフラックス
を持つ酸素原子ビームを発生させることができ、このた
め、前記中性化室の酸素ガス圧を高くして中性化効率を
高めても、劣化反応室の圧力は低地球軌道環境と同程度
に保たれ、且つ、中性化室での反応生成イオンが試料と
反応するようなことがないという効果が得られる。ま
た、ガス導入管と真空排気管との二重構造によって真空
排気路が形成されていることから、ガスの導入・排気部
がコンパクトになり、中性化室を真空容器中に取り付け
るときは、この真空容器には、前記ガス導入管・真空排
気管挿通用として共通の一つの穴を設けるだけでよいと
いう利点が得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the neutralization chamber is surrounded by the differential exhaust chamber, reaction generated ions and oxygen gas can be discharged from the neutralization chamber. The amount of outflow can be minimized, resulting in the oxygen atom flux to which the spacecraft is exposed in low earth orbit:
An oxygen atom beam having a flux of about 10 13 to 10 15 / cm 2 sec can be generated. Therefore, the oxygen gas pressure in the neutralization chamber is increased to increase the neutralization efficiency. However, the effect is obtained that the pressure in the degradation reaction chamber is maintained at the same level as that in the low earth orbit environment, and that the reaction product ions in the neutralization chamber do not react with the sample. In addition, since the vacuum exhaust path is formed by the double structure of the gas introduction pipe and the vacuum exhaust pipe, the gas introduction / exhaust section becomes compact, and when installing the neutralization chamber in the vacuum vessel, This vacuum vessel has an advantage that only one common hole is required for inserting the gas introduction pipe and the vacuum exhaust pipe.

【0044】請求項2の発明によれば、イオン源でイオ
ン化された酸素イオンを、加速手段によって試料照射速
よりも高い速度まで加速し、次いで、質量分離手段で
酸素イオンだけを選別し、選別した酸素イオンを減速手
段で試料に照射したい速度まで減速し、この後、前記請
求項1の酸素イオン中性化器による電荷交換によって、
ほぼ均一な粒子エネルギーを持つ中性酸素原子ビームが
生成されるので、例えば電子との再結合などと比較する
と効率が高くなるという効果がある。また、前記加速手
段としては引出し電極を用いることができ、酸素原子ビ
ームのエネルギーは前記引出し電極の電圧に等しくなる
ため、この引出し電極の電圧を変えることによって簡単
に制御することができるという効果がある。さらに、レ
ーザー誘起蛍光測定装置では、例えばレーザー誘起蛍光
用レーザーで226nmのレーザー光を発生して酸素原
子ビームに照射する。226nmのレーザー光は中性酸
素原子だけを励起し、励起した酸素原子は844nmの
蛍光を放出する。この蛍光は前記レーザー誘起蛍光測定
装置によって検出され、蛍光強度を校正することにより
酸素原子の絶対密度が求められる。従って、前記レーザ
ー誘起蛍光測定装置により、酸素原子密度をその場で正
確に計測することができるという効果がある。前記中性
化器での酸素イオンの中性化効率は、真空排気装置の排
気量が一定の場合、酸素ガスの導入量に依存するが、中
性化効率を最大にする酸素ガスの導入量は、前記レーザ
ー誘起蛍光測定装置によって、酸素ガスの導入量と中性
酸素原子の密度との関係を調べることによって明らかに
することができる。また、酸素イオンビームのフラック
スは、イオン源での酸素イオン発生条件によって変化す
る。従って、前記レーザー誘起蛍光測定装置により、前
記フラックスをコントロールしながら劣化模擬実験によ
る劣化の定量的評価が可能となり、加速実験においても
信頼性が向上するという効果がある。
According to the second aspect of the present invention, the oxygen ions ionized by the ion source are accelerated by the acceleration means to a speed higher than the irradiation speed of the sample, and then only the oxygen ions are selected by the mass separation means and selected. The reduced oxygen ions are decelerated to the speed at which the sample is to be irradiated by the deceleration means, and thereafter, the charge is exchanged by the oxygen ion neutralizer according to claim 1, whereby
Since a neutral oxygen atom beam having substantially uniform particle energy is generated, there is an effect that efficiency is increased as compared with, for example, recombination with electrons. Further, an extraction electrode can be used as the acceleration means, and the energy of the oxygen atom beam becomes equal to the voltage of the extraction electrode. Therefore, the effect that the voltage can be easily controlled by changing the voltage of the extraction electrode can be obtained. is there. Further, in a laser-induced fluorescence measuring apparatus, a laser beam of 226 nm is generated by, for example, a laser for laser-induced fluorescence and is irradiated with an oxygen atom beam. The 226 nm laser beam excites only neutral oxygen atoms, and the excited oxygen atoms emit 844 nm fluorescence. This fluorescence is detected by the laser-induced fluorescence measurement device, and the absolute density of oxygen atoms is obtained by calibrating the fluorescence intensity. Therefore, the laser-induced fluorescence measuring device has an effect that the oxygen atom density can be accurately measured on the spot. The neutralization efficiency of oxygen ions in the neutralizer depends on the amount of oxygen gas introduced when the displacement of the evacuation device is constant, but the amount of oxygen gas introduced to maximize the neutralization efficiency Can be clarified by examining the relationship between the introduced amount of oxygen gas and the density of neutral oxygen atoms using the laser-induced fluorescence measurement device. Further, the flux of the oxygen ion beam changes depending on the oxygen ion generation conditions in the ion source. Therefore, the laser-induced fluorescence measurement apparatus enables quantitative evaluation of deterioration by a simulation simulation of deterioration while controlling the flux, and has an effect of improving reliability even in an acceleration experiment.

【0045】請求項3の発明によれば、試料ホルダーを
回転可能な支持構成としたことにより、酸素原子ビーム
の試料への照射角度と劣化との関係を明らかにすること
が可能となり、これによって、宇宙機表面の部位による
材料劣化の違いを正確に調べることができるという効果
がある。
According to the third aspect of the invention, since the sample holder has a rotatable support structure, it is possible to clarify the relationship between the irradiation angle of the oxygen atom beam on the sample and the deterioration. In addition, there is an effect that a difference in material deterioration depending on a portion of the spacecraft surface can be accurately examined.

【0046】請求項4の発明によれば、試料準備室を備
え、この試料準備室内に複数の試料が予め備え付けてい
ることにより、試料交換時の都度、劣化反応室の真空吸
引力を解放した後、再度、真空吸引力を発生させるとい
う手間が省け、複数試料の継続的な劣化加速実験を行う
ことが可能という効果がある。
According to the fourth aspect of the present invention, since the sample preparation chamber is provided and a plurality of samples are provided in advance in the sample preparation chamber, the vacuum suction force of the deterioration reaction chamber is released each time the sample is replaced. Then, there is an effect that the trouble of generating a vacuum suction force again can be omitted, and a continuous accelerated deterioration test of a plurality of samples can be performed.

【0047】請求項5の発明によれば、四重極型質量分
析計によって、酸素原子を試料に照射する前後の生成ガ
スを分析することができ、これによって、材料劣化メカ
ニズムに関する情報が得られるという効果がある。
According to the fifth aspect of the present invention, the generated gas before and after irradiating the sample with oxygen atoms can be analyzed by the quadrupole mass spectrometer, whereby information on the material deterioration mechanism can be obtained. This has the effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の請求項1に対応した実施例1による
高効率酸素イオン中性化器を示す概略的な断面構成図で
ある。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a high-efficiency oxygen ion neutralizer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】請求項2の発明に対応した実施例による耐酸素
原子性評価装置の概略的な断面構成図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional configuration diagram of an oxygen atom resistance evaluating apparatus according to an embodiment corresponding to the invention of claim 2;

【図3】請求項3に対応した実施例による試料ホルダー
取付部の断面構成図である。
FIG. 3 is a sectional configuration view of a sample holder mounting portion according to an embodiment corresponding to claim 3;

【図4】図4(a)は請求項4に対応した実施例による
劣化反応室の断面図である。図4(b)は図4(a)に
おける試料台と試料との関連構成を説明するための側面
図である。
FIG. 4 (a) is a sectional view of a deterioration reaction chamber according to an embodiment of the present invention. FIG. 4B is a side view for explaining a related configuration between the sample stage and the sample in FIG. 4A.

【図5】請求項5に対応した実施例による劣化反応室の
概略的断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a deterioration reaction chamber according to an embodiment corresponding to claim 5;

【図6】従来の地上模擬実験装置として例示した酸素原
子ビーム発生器の概略的な構造図である。
FIG. 6 is a schematic structural diagram of an oxygen atom beam generator exemplified as a conventional ground simulation test apparatus.

【図7】図6の地上模擬実験装置に使用されている中性
化器の概略的な断面構成図である。
7 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a neutralizer used in the ground simulation test apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオン源 2 引出し電極(加速手段) 3 加速電極(加速手段) 4 質量分離手段 5 減速手段 6 中性化器 8 酸素イオン( + )ビーム 9 中性酸素原子ビーム 10 酸素イオン( + ) 11 酸素原子ビーム発生器 12 劣化反応室 13 レーザー誘起蛍光測定装置 16 レーザー光 17 蛍光 18 試料 19 試料ホルダー 20 支持具 21 試料準備室 23 マニピュレーター 24 四重極型質量分析計 60 中性化室 61 入口側オリフィス 62 出口側オリフィス 63 ガス導入管 64 真空排気管 64a 真空排気路 65 差動排気室 66 入口側オリフィス 67 出口側オリフィスReference Signs List 1 ion source 2 extraction electrode (acceleration means) 3 acceleration electrode (acceleration means) 4 mass separation means 5 deceleration means 6 neutralizer 8 oxygen ion ( O + ) Beam 9 Neutral oxygen atom beam 10 Oxygen ion ( O + 11) Oxygen atom beam generator 12 Deterioration reaction chamber 13 Laser-induced fluorescence measurement device 16 Laser light 17 Fluorescence 18 Sample 19 Sample holder 20 Support 21 Sample preparation room 23 Manipulator 24 Quadrupole mass spectrometer 60 Neutralization room 61 Inlet orifice 62 Outlet orifice 63 Gas introduction pipe 64 Vacuum exhaust pipe 64a Vacuum exhaust path 65 Differential exhaust chamber 66 Inlet orifice 67 Outlet orifice

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01J 49/42 H01J 49/42 (56)参考文献 特開 昭62−229100(JP,A) 特開 平2−44633(JP,A) 特開 平2−90580(JP,A) 特開 平5−190295(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 3/02 B64G 7/00 G01N 17/00 G21K 5/02 C01B 13/02 H01J 49/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01J49 / 42 H01J49 / 42 (56) References JP-A-62-229100 (JP, A) JP-A-2-44633 (JP) JP-A-2-90580 (JP, A) JP-A-5-190295 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H05H 3/02 B64G 7/00 G01N 17/00 G21K 5/02 C01B 13/02 H01J 49/42

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 真空排気装置を備えた真空容器中に設置
され、酸素イオン( + )ビームを酸素ガスとの電荷交
換によって中性化し、中性酸素原子ビームを生成する酸
素イオン中性化器において、前記酸素イオン( + )ビ
ームの入口側オリフィスと出口側オリフィスを同一直線
上に有する中性化室と、この中性化室内に酸素ガスを導
入し且つ該酸素ガス導入量を制御するガス流入量コント
ローラーを有するガス導入管と、前記中性化室を囲み、
且つ、該中性化室の前記入口側オリフィスおよび前記出
口側オリフィスにそれぞれ対向する入口側オリフィスお
よび出口側オリフィスを同一直線上に有する差動排気室
と、この差動排気室を真空排気装置に接続し、且つ、前
記ガス導入管を囲んで該ガス導入管との間で真空排気路
を形成する真空排気管とを備え、前記中性化室の前記入
口側および出口側オリフィスのコンダクタンスをC2
3 、前記差動排気室の前記入口側および出口側オリフ
ィスのコンダクタンスをC1 ,C4 、前記差動排気室系
統の真空排気装置の実効排気速度をS1 、前記真空容器
系統の真空排気装置の実効排気速度をS2 とすると、 (C1 +C4 )*(C2 +C3 )/(S1 *S2 )<1
-2 を満たすことを特徴とする高効率酸素イオン中性化器。
An oxygen ion ( O + ) is provided in a vacuum vessel equipped with a vacuum exhaust device. ) Beam neutralized by charge exchange with oxygen gas, in an oxygen ion neutralizer to produce neutral oxygen atom beam, the oxygen ion (O + A) a neutralization chamber having a beam inlet orifice and an outlet orifice on the same straight line, and a gas inlet having a gas inflow controller for introducing oxygen gas into the neutralization chamber and controlling the oxygen gas introduction amount. Surrounding the tube and the neutralization chamber,
A differential exhaust chamber having an inlet orifice and an outlet orifice facing the inlet orifice and the outlet orifice of the neutralization chamber, respectively, on the same straight line; And a vacuum exhaust pipe surrounding the gas introduction pipe and forming a vacuum exhaust path with the gas introduction pipe, and the conductance of the orifices on the inlet side and the outlet side of the neutralization chamber is set to C. 2 ,
C 3 , the conductances of the inlet and outlet orifices of the differential pumping chamber are C 1 and C 4 , the effective pumping speed of the vacuum pumping system of the differential pumping chamber system is S 1 , and the vacuum pumping of the vacuum vessel system When the effective pumping speed of the system and S 2, (C 1 + C 4) * (C 2 + C 3) / (S 1 * S 2) <1
0 efficient oxygen ion neutralizer characterized by satisfying -2.
【請求項2】 酸素ガスをイオン化するイオン源、この
イオン源からの酸素イオンを試料照射速度よりも高い速
度まで加速する加速手段、酸素イオンだけを選別する質
量分離手段、その選別された酸素イオンを試料に照射し
たい速度まで減速する減速手段、この減速手段を通過し
て入射した酸素イオンビームを酸素ガスとの電荷交換に
よって中性化し、ほぼ均一な粒子エネルギーを持つ中性
酸素原子ビームを生成する請求項1記載の酸素イオン中
性化器のそれぞれを、この順に配置して構成された酸素
原子ビーム発生器と、この酸素原子ビーム発生器に接続
されてビームライン上に試料ホルダーが設置され、少な
くとも2つの窓を持つ真空の劣化反応室と、試料に照射
される原子状酸素の密度を測定するレーザー誘起蛍光測
定装置とを備え、前記劣化反応室は真空排気装置に接続
され、前記レーザー誘起蛍光測定装置は、前記劣化反応
室の窓を通して、前記酸素原子ビーム発生器で生成され
た酸素原子ビームにレーザー光が照射され、このレーザ
ー光と前記酸素原子ビームとの交点が蛍光検出のための
観測体積となるように配置されていることを特徴とする
高効率酸素イオン中性化器を用いた耐酸素原子性評価装
置。
2. An ion source for ionizing oxygen gas, an acceleration unit for accelerating oxygen ions from the ion source to a speed higher than a sample irradiation speed, a mass separation unit for selecting only oxygen ions, and the selected oxygen ions Deceleration means that decelerates the sample to the speed at which it is desired to irradiate the sample.The oxygen ion beam that has passed through this deceleration means is neutralized by charge exchange with oxygen gas to produce a neutral oxygen atom beam with nearly uniform particle energy. each of claim 1 oxygen ion neutralizer according you, and this was placed in the order oxygen atom beam generator configured to, the sample holder to the oxygen atom beam generator is connected to the beamline A vacuum-induced degradation reaction chamber having at least two windows, and a laser-induced fluorescence measurement device for measuring the density of atomic oxygen applied to the sample. The degradation reaction chamber is connected to a vacuum exhaust device, and the laser-induced fluorescence measurement device irradiates a laser beam to the oxygen atom beam generated by the oxygen atom beam generator through a window of the degradation reaction chamber. An oxygen atom resistance evaluation apparatus using a highly efficient oxygen ion neutralizer, wherein an intersection of light and the oxygen atom beam is arranged so as to be an observation volume for fluorescence detection.
【請求項3】 前記劣化反応室内の試料ホルダーは回転
可能に支持されていることを特徴とする請求項2記載の
耐酸素原子性評価装置。
3. The oxygen-resistant atomic resistance evaluation apparatus according to claim 2, wherein the sample holder in the deterioration reaction chamber is rotatably supported.
【請求項4】 前記試料ホルダーは前記劣化反応室内で
脱着可能に支持され、前記劣化反応室は、複数の試料が
備えられる真空の試料準備室を真空バルブを介して接続
し、前記試料ホルダーを前記劣化反応室と前記試料準備
室との間で移動させるマニピュレーターを備え、前記劣
化反応室内の試料ホルダーを前記試料準備室に備え付け
の試料ホルダーと順次交換可能にしたことを特徴とする
請求項2または3に記載の耐酸素原子性評価装置。
4. The sample holder is detachably supported in the degradation reaction chamber. The degradation reaction chamber is connected to a vacuum sample preparation chamber provided with a plurality of samples via a vacuum valve, and the sample holder is connected to the sample holder. 3. The apparatus according to claim 2, further comprising a manipulator that moves between the degradation reaction chamber and the sample preparation chamber, wherein a sample holder in the degradation reaction chamber is sequentially replaceable with a sample holder provided in the sample preparation chamber. Or the oxygen resistance atomicity evaluation apparatus according to 3.
【請求項5】 前記劣化反応室に、試料から放出される
ガスをサンプルガスとする四重極型質量分析計を備えた
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の
耐酸素原子性評価装置。
5. The degradation reaction chamber according to claim 2, further comprising a quadrupole mass spectrometer using a gas released from the sample as a sample gas. Oxygen resistance evaluation equipment.
JP22359792A 1992-07-31 1992-07-31 Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer and Oxygen Atomic Resistance Evaluation System Using Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer Expired - Fee Related JP3167444B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22359792A JP3167444B2 (en) 1992-07-31 1992-07-31 Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer and Oxygen Atomic Resistance Evaluation System Using Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22359792A JP3167444B2 (en) 1992-07-31 1992-07-31 Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer and Oxygen Atomic Resistance Evaluation System Using Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0652997A JPH0652997A (en) 1994-02-25
JP3167444B2 true JP3167444B2 (en) 2001-05-21

Family

ID=16800674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22359792A Expired - Fee Related JP3167444B2 (en) 1992-07-31 1992-07-31 Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer and Oxygen Atomic Resistance Evaluation System Using Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3167444B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4117936B2 (en) * 1998-03-10 2008-07-16 株式会社アイ・エイチ・アイ・エアロスペース Atomic oxygen collector

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0652997A (en) 1994-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3742213A (en) Apparatus and methods for detecting, separating, concentrating and measuring electronegative trace vapors
US3930155A (en) Ion microprobe analyser
US7385210B2 (en) Device for spectroscopy using charged analytes
Vincze et al. A general Monte Carlo simulation of energy-dispersive X-ray fluorescence spectrometers. Part 3. Polarized polychromatic radiation, homogeneous samples
US4484339A (en) Providing X-rays
JP2008116363A (en) Surface analyzing method
US4159423A (en) Chemical ionization ion source
JP3167444B2 (en) Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer and Oxygen Atomic Resistance Evaluation System Using Highly Efficient Oxygen Ion Neutralizer
Tinone et al. Photodecomposition of poly (methylmethacrylate) thin films by monochromatic soft x‐ray radiation
EP0105261B1 (en) Providing x-rays
JPH01255146A (en) Ionizing method and device for high pressure mass analysis
Chutjian Experimental electron energy-loss spectra and cross sections for the 5 S 2→ 5 P o 2 transition in Cd ii
US5347125A (en) Mass spectrometer having means for observing the radiation emitted when ions collide with a target gas
US4001582A (en) Local surface analysis
Kaufman et al. Molecular beam analyzer for identifying transient intermediates in gaseous reactions
JP2640935B2 (en) Surface inspection method and device
JPH0933462A (en) Ion beam analyzer for measurement under atmospheric pressure
US6310343B1 (en) Electron impact elastic recoil hydrogen atom analyzer
CN220121775U (en) Multifunctional ion source device for nanoscale analysis of material surface
JPH0351052B2 (en)
JP2010071873A (en) Spectroscopic method and apparatus for ion energy
D'yachenko et al. Measurement of the double-differential cross section for electronic emission accompanying the interaction of fission fragments with nitrogen and carbon dioxide molecules
US3120610A (en) Apparatus for producing a high intensity electron stream used to excite characteristic radiation of elements
JP2001343364A (en) Detection device for specific atom in solid
KR100303172B1 (en) Method and device for chemical molecular species analysis of substrate surface using cesium ion

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees