JPS5821158B2 - 超高真空用フランジ継手構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超高真空を必要とする粒子加速器等に用いら
れるフランジ継手構造に関し、特にフランジの材質とし
てアルミニウムを用いたものに関する。

従来、粒子加速器等においては主とじそヌテンレス鋼製
フランジ継手構造が用いられており、対向するフランジ
間には銅製の０リングとしてのガヌケットが用いられて
いる。

ところで、素材としてのステンレス鋼は、耐食性や機械
的強度などの点で優れている半面、重量が大きく、また
粒子加速器に用いた場合にかなりの残留放射能を発生す
るという問題点がある。

そこでステンレス鋼の代わりに、アルミニウムを用いる
ことが考えられる。

すなわち、アルミニウムは、重量が軽く、また粒子加速
器に用いた場合でも残留放射能の値がステンレス鋼の場
合に比べて１ケタ少なくなるという利点があるからであ
る。

しかし、単なるアルミニウム製のフランジでは、表層の
硬度が不足したり、変形を起こしたりするという問題点
があり、超高真空を要する部分には不具合をきたす恐れ
がある。

本発明は、アルミニウムを素材とした場合に生じる上述
の諸問題を解決して、超高真空を要する部分でも十分に
密封性を保てるようにした超高真空用フランジ継手構造
を提供することを目的とする０ このため本発明の超高真空用フランジ継手構造は、対向
するフランジ間に軟質金属で作られたメタルガヌケット
を介装されるフランジ継手部において、そのフランジを
形成するアルミニウム材に、イオンブレーティング処理
により形成された窒化チタンまたは窒化クロムの硬質表
層をそなえていることを特徴としている。

以下、図面により本発明の実施例としての粒子加速器に
おける超高真空用フランジ継手構造について説明すると
、第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図
は本発明の第２実施例を示す縦断面図、第３図は上記の
各実施例におけるメタルカスケラト部分の拡大断面図で
ある。

第１図に示す権手構造では、左右のアルミニウム製バイ
ブ１，１の端部に、それぞれアルミニウム製フランジ２
，２が互いに対向するように、溶接３により設けられ、
両フランジ２，２の間に形成された円環状のヌペース４
内に、０リングとしてのメタル力ヌケット５が介装され
ている。

そして両フランジ２，２は締付ホルト６により締付けら
れるようになっている。

ところで、各フランジ２は、これを形成するアルミニウ
ム材に、イオンブレーティング処理により形成された窒
化チタン（ＴｉＮ）または窒化クロム（ＣｒＮ）の硬質
表層１をそなえており、この硬質表層γの厚さは、１４
〜１６μｍとなっている。

上述のイオンブレーティング処理は、真空容器中に窒素
ガスの雰囲気を形成臥 この雰囲気においてチタンまた
はクロムのイオンを発生させて、陰極としてのアルミニ
ウム製フランジ２の所要部分にプラス電荷の窒化チタン
または窒化クロムを付着させるものであり、乾燥状態で
フランジ２の表面処理が行なわれ、これによりきわめて
強固な硬質表層１が形成される。

なおフランジ２の表面に窒化チタンおよび窒化クロムを
同時に付着させるようにしてもよい。

メタルガスケット５は、第３図に示すように、全体とし
て円環状に形成されたニッケル鋼製コイルヌプリングか
らなる弾性コア８と、これをニッケル製すテイナ９を介
して被覆する軟質の純アルミニウム材１０とで形成され
ている。

なお、この純アルミニウム材１０は、大気側にスリット
１０ａを有する環状パイプとして形成される。

第２図に示す第２実施例では対向するフランジ２．２が
カップリング１１により強固に締付は固定されるように
なっている。

そして、この第２実施例の場合も、前述の第１実施例の
場合と同様に、アルミニウム製の各フランジ２にイオン
ブレーティング処理により形成された窒化チタンまたは
窒化クロムの硬質表層１をそなえており、また０リング
としてのメタルガスケット５が介装されるようになって
いる。

そしてこのメタルガスケント５も、第３図に示すように
形成されている。

上述の各実施例の構成により、アルミニウム製の各フラ
ンジ２は、締付ホルト６またはカンプリング１１により
メタルガスケット５との当たりを超高真空を保持するの
に十分な値にまで締付けられても、イオンブレーティン
グ処理による窒化チタンまたは窒化クロムの硬質表層１
の存在により表面に損傷を起こすことがなく、高度の密
封性能が得られるのである。

また各フランジ２の素材がアルミニウムであるため、粒
子加速器に用いても残留放射能がヌテンレヌ鋼製の場合
に比べて大幅に減少する利点がある。

さらに各フランジ２の素材としてのアルミニウムは、超
高真空を達成するのに必要な表面からのガスの放出係数
がステンレヌ鋼の場合と同等で、しかも放出ガスの成分
が単純なため良質の真空を達成することができる。

このほか、素材としてのアルミニウムは、熱伝導性や加
工性の点で優れており、また重量が軽く、価格も安いな
どの利点がある。

さらに、窒化チタンまたは窒化クロムの硬質表層１は、
イオンブレーティングによる乾式処理で形成されたもの
であるから、超高真空中でもガス放出を起こしにくい利
点がある。

以上詳述したように、本発明によれば、対向するフラン
ジ２，２間に軟質金属製のメタルガスケット５を介装さ
れたフランジ継手部において、そのアルミニウム製フラ
ンジ２に、イオンブレーティング処理による窒化チタン
オたは窒化クロムの硬質表層１をそなえるという極めて
簡素な構成で、従来困難とされていたアルミニウム材に
よる超高真空部分のフランジ継手構造を実現することが
可能となり、粒子加速器等の性能向上に寄与しうる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例としての粒子加速器における超高真
空用フランジ継手構造を示すものであり、第１図は本発
明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は本発明の第２
実施例を示す縦断面図、第３図は上記の各実施例におけ
るメタルガスケット部分の拡大断面図である。 １・・、・・・アルミニウム製パイプ、２・・・・・・
アルミニウム製フランジ、３・・・・・・溶接部、４・
・・・・・円環状のヌペーヌ、５・・・・・・メタルガ
スケット、６・・・・・・締付ボルト、γ・・・・・・
硬質表層、８・・・・・・弾性コア、９・・・・・・リ
テイナ、１０・・・・・・軟質の純アルミニウム材、１
０ａ・・・・・・スリット、１１・・・・・カップリン
グ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 対向するフランジ間に軟質金属で作られ且つ円環状
   コイルスプリングを内蔵したメタルガヌケットを介装さ
   れるフランジ継手部において、そのフランジを形成する
   アルミニウム材に、イオンブレーティング処理により形
   成された窒化チタンまたは窒化クロムの硬質衣層をそな
   えていることを特徴とする超高真空用フランジ継手構造
   。