【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.09】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NM5186

利用課題名 / Title

水素透過計測のための試料表面処理に関する研究

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【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）-

キーワード / Keywords

表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,スパッタリング/ Sputtering

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)

板倉 明子

所属名 / Affiliation

物質・材料研究機構

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

艸分倫子,矢ケ部太郎

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

吉田 美沙,尾崎 康子,諸永 拓

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-664：スパッタ装置 [CFS-4EP-LL #4]

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

水素透過計測のための試料表面処理を行う。

実験 / Experimental

水素透過計測、特に透過位置の可視化を行うためには、試料背面から効率的に水素を供給する必要がある。そのため、支援機関のスパッタ装置で水素の拡散バリアとなる酸化層を除去し、次に、支援機関のスパッタ装置で水素の解離吸着を促進する表面層を形成した。また、計測を行う表面から、目的外のガスが真空装置内に放出されるのを低減するため、表面の一部に、アルミ薄膜を成膜した。その結果、当グループ所有のオペランド水素顕微鏡、および、実時間銀デコレーション測定装置において、水素拡散の画像を取得することができた。

結果と考察 / Results and Discussion

・オペランド水素顕微鏡で、表面メッキ層からの水素透過を計測し、局所的な水素透過が確認された。・実時間銀デコレーション装置でバナジウム試料の水素透過を計測し、結晶粒方位に依存した、水素透過量の変化が見えた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

DOI（論文・プロシーディング）：
1. 10.1380/ejssnt.2024-010

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)

1. Souta MIYAI, Prototype Production of Non-standard Vacuum Seals～How to Make and Use Gold O-ring～, Vacuum and Surface Science, 68, 174-178(2025).
   DOI: 10.1380/vss.68.174
   
2. Akiko N. ITAKURA, Visualization of Micro-level Leak Position of Filters and Vacuum Seals, Vacuum and Surface Science, 67, 608-614(2024).
   DOI: 10.1380/vss.67.608
   
3. Akiko N. Itakura, Visualizing micro leakage position by dynamic measurement in operando hydrogen microscope, Vacuum, 228, 113471(2024).
   DOI: 10.1016/j.vacuum.2024.113471
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 宮井颯汰, 平山智晴, 德丸瑛士，宮ノ内康太, 艸分倫子, 板倉明子, 松本佳久「銀デコレーション法によるバナジウム膜を透過した水素の可視化」日本金属学会2025年春季（第176回）講演大会、2025年3月
2. Souta Miyai, Tomoyasu Fujimaru, Tomoharu Hirayama, Eiji Tokumaru, Kouta Miyanouchi, Tomoko Kusawake, Yoshihisa Matsumoto and Akiko N. Itakura, "Differences in hydrogen behavior depending on vanadium grain size", NIMS Award Symposium, 2024/11/06 - 2024/11/07（つくば）
3. T.Fujimaru, S.Miyai, T. Hirayama, T. Kusawake, N. Miyauchi, A.N.Itakura and Y. matsumoto, "Crystallographic orientation dependence of hydrogen permeation through vanadium membranes -observation of hydrogen permeation by operando hydrogen microscopy and silver decoration" Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science 2024 (JVSS 2024), 2024/10/20－2024/10/24 （Fukuoka）
4. A.N. Itakura, T.Fujimaru, S.Miyai, T Kusawake, T. Yakabe, N. Miyauchi, S. Apyagi, Y. matsumoto, and H. Yoshida, "Model of hydrogen diffusion considering crystal boundaries in metallic materials" The 10th International Symposium on Surface Science (ISSS10), 2024/10/20 - 2024/10/24 (Fukuoka)
5. Y.Sano, Y.Matsumoto, A.N.Itakura, D. Hayashi, S. Aoyagi, Evaluation of the image fusion data of hydrogen distribution by operando hydrogen microscope and crystal structure distributions, 9th International Symposium on Practical Surface Analysis (PSA-24), 2024/11/17 - 2024/11/22 (Korea)
6. K. Takeishi, Y. Matsumoto, A.N. Itakura, D. Hayashi, S. Aoyagi, Analysis of electron backscatter diffraction raw data, Kikuchi patterns, using machine learning, 9th International Symposium on Practical Surface Analysis (PSA-24), 2024/11/17 - 2024/11/22 (Korea)
7. 板倉明子、宮内直弥、松本佳久、青柳里果、”Visualization of hydrogen permeation through crystals and the boundaries in metal”, The 12th Vacuum and Surface Science Conference of Asia and Australia (VASSCAA-12), 2024/10/13－2024/10/17 (Taiwan)
8. 宮井颯汰、藤丸朋泰、平山智晴、艸分倫子、村瀬義治、板倉明子、松本佳久、”バナジウムにおける結晶方位と水素透過量の関係-銀デコレーション法による水素可視化の試み-”第18回水素若手研究会、 2024/09/02 - 2024/09/03（札幌）
9. 宮内 直弥、矢ヶ部太郎、村瀬義治、北島正弘、高木祥示、板倉明子、”透過水素可視化装置の開発” 原子衝突学会第49回年会、2024/8/7-9 (奈良)

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