共鳴核反応分析(RNRA)法によるDLC膜中の水素定量評価技術
■機械金属部 安井治之
研究の背景
急速に実用化が進んでいるダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜は，一般的に原料として炭化水素系ガスを用いるために，膜中に水素を含有している。そのため，硬さなどの機械的性質が大きく変化してしまう材料である。例えば，DLC膜に水素が含有されると，炭素原子間で共有結合する箇所を水素原子によって終端となってしまうため，炭素の共有結合分が少なくなり，水素含有量の増加とともに，膜の硬度は低下する。そのため，炭素系薄膜中の水素の定量分析が重要であるが，水素は汎用の機器分析法である電子分光法やＸ線分光法が適用できない特殊な元素である。これまで提案されている水素の評価法としては，共有結合した水素に有効な赤外吸収法や有機物中の水素の化学的定量法，例えば，燃焼法，ガスクロマトグラフィなどがある。しかし，赤外吸収法ではC-H結合等の結合しか分からず，遊離した水素の測定はできない。また，化学的手法においては，破壊的測定法である。
現在，DLC膜の水素定量法としては，加速器を用いた弾性反跳粒子検出(ERDA)法がよく用いられている。本稿では，このERDA法よりも深さ方向の分解能に優れている共鳴核反応分析(RNRA)法による水素の定量測定技術を紹介する。本手法の原理から，DLC膜等の炭素系薄膜を測定した事例を紹介し，DLC膜中の水素定量測定法としての利用を提案する。
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