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特集論

重水素透過によるパラジウム多層膜上での元素変換の観測

文

Observation of Nuclear Transmutation Inducedby Deuterium Permeation through Pd Complex
岩 村 康 弘＊1

伊 藤 岳 彦＊2

坂 野栗 林 志 頭 真＊3Yasuhiro Iwamura充＊2

Mitsuru Sakano

1．はじめ

Takehiko Itoh

Shizuma Kuribayashi

180 Åの Pd を５回交互にイオンビームスパッタ装置にで成膜し，合計 1000 Åの CaO/Pd 混合層を作成する

当社では，Pd と CaO から構成される多層膜に，あ（図１(b)）．さらに，400 Åの P ｄ薄膜を表面に成膜する元素を添加し，重水素を透過させると添加した元素る．以上の成膜は Ar イオンビームスパッタ法によっ(1)が別の元素に変換していく現象を見出した ．通常，て行なう．

元素変換を引き起こすためには，原子炉や加速器など

Pd 多層膜は真空容器内に設置し，容器内に設置し非常に大掛かりな装置が必要であるため，重水素を透た XPS（X-ray Photoelectron Spectrometry）装置を過させるだけで元素変換が起きる本手法は，大きな技用いて表面の元素を分析する．図２は実験装置の概要

術的・社会的貢献を与えることが期待できる．本稿でを示している．真空容器の中心に Pd 多層膜が置かれ，は，この現象について紹介する．

Cs 等の元素を添加した側が１気圧の重水素，反対側

2．実験

方がターボ分子ポンプによって真空引きされている．重法

水素ガスは Pd 多層膜表面で解離吸着し，Pd 中を真図１(a)に示すように Pd 薄膜と CaO と Pd の混合空側に向かって透過していく．この Pd 多層膜の表面層から構成される Pd 多層膜（Pd Complex）の表面を XPS によって分析を行い，元素の変化を観測する．に Cs や Sr 等の元素を添加し，片側を重水素ガス，片側を真空状態にすると，Pd は重水素を透過させや3．実 験 結 果

すい性質を持っているため，Pd 多層膜の重水素側のCs の元素変換の例を図３に示す．Cs を多層膜に添

表面で重水素ガス分子が重水素に解離し，多層膜中を加し，重水素ガスを透過させると，時間と共に Cs が透過する．この際，添加した Cs 等の元素を分析する減少し代わりに Pr が表面で出現してくる．この図はと時間と共に減少し，代わりに最初存在しなかった元２回の実験例だけを示しているが，これまでに数十回素が検出される ．

以上の実験を行い，Cs を添加した Pd 多層膜に重水(1)Pd 多層膜は，25 mm × 25 mm × 0.1 mm のサイズの Pd 板をアセトンで洗浄した後，10−7

素ガスを透過させると，Pr が検出されることを確認

Torr 以下の真空度で 10 時間，900 ℃の温度でアニールし，重王水で Pd 板をエッチングした後，20 Åの CaO とX 線銃

静電アナライザー

XPS

チャンバー A

Pd 多層膜試料
重水素ガス

Pd 多層膜Cs あるいは Sr

排気D

チャンバー B

Pd 薄膜：400Å
D2→D＋D

CaOとPdの混合層：1 000Å

真空D
D＋D→D2（a）

図１

実験手法の概略

25 mm×25 mm

バルク Pd：0.1mm(a)重水素ガスの透過，(b) Pd 多層技術本部先進技術研究センター応用物理グループ主席 工博
技術本部先進技術研究センター応用物理グループ＊3
技術本部先進技術研究センター応用物理グループ長
＊2

重水素ガス

Ge 検出器
排気（b）

膜の構成．
＊1

Qマス

図２ 実験装置の構成

パラジウム多層膜を取り出さずに分析ができる．

12Cs8
4：Sr 1st：Mo 2st：Sr 2nd

最表面：Cs 1st：Pr 1st：Cs 2 nd：Pr 2 nd16

CaO 2 nmD

Pd 10 nm
PdCaOPd00204060時間（h）

80100

Pd 基板

120原子数（/1014/cm2）

原子数（/1014/cm2）51

表面から 10 nm 程度で変換反応が起きていると推定．

定性的再現性はほぼ 100 ％．

12D10
Pd CaO Pd

86420

図４ Pd 多層膜の TEM による断面ナノスケールの構造．
写真

図３ Cs から Pr への元素変換の観測

14：Mo 2 nd：Sr 3 nd：Mo 2 nd
Sr

0100200時

300400間（h）

図５ Sr から Mo への元素変換の観測
Mo の同位体比は天然と異なり，質量数 96 が突出して大きい．

しており，定性的には Cs から Pr への元素変換の再現
静岡大学のグループも同様の実験で Pr を検出してお性はほぼ 100 ％である．
Pr は他の分析方法，例えば TOF-SIMS（Time ofり，イタリアの INFN ― Frascati（核物理研フラス

Flight-Secondary Ion Mass Spectrometry），XANESカティ）の Dr. Celani のグループも手法は異なるが（X-ray Absorption Near Edge Structure），ICP-MS

Cs から Pr への変換を観測している ．そのほかにも，（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry），米国 NRL（Naval Research Laboratory）でも我々の蛍光 X 線分析法等の他の方法でも分析し，Pr が存在実験の再現実験を目指し，実験が続けられており，今(4)していることを確認している ．また，検出された

後東大，東北大，理研等のグループと共にメカニズム

Pr の量はサンプル中の不純物が全て集積したとしての解明を目指した研究を実施する予定である．

(2)(1)(2)

も，説明できない．

図４は Pd 多層膜の表面付近の TEM（Transmission

4．まとめ

Electron Microprobe）像を示している．Pd 多層膜を以上述べたように，現状ではまだこの現象の本質を作成する際の重王水エッチングにより波状の形が形成明らかにする研究が開始された段階であり，今後現象されている．図中で CaO は白い部分，Pd は黒い部の解明と共に開発を進め，従来にない革新的な新技術分に対応している．この多層膜のどこで反応が起きてに育てていきたい．

いるのかを明確にするために，TOF-SIMS による深さ方向分析を行なった結果，Cs と Pr の深さ・面分布計測の結果，反応は表面から 100 Å程度までの領域で起きている可能性が高いことが判明した ．
(2)

次に Cs の代わりに Sr を多層膜の表面に添加し，重水素ガスを透過させた場合には，時間と共に Sr が減少し Mo が現れる現象について説明する．図５が示すように，Cs の際と同様に時間と共に Sr が減少し，代わりに Mo が検出されている．Sr の実験は合計３回行なったが，その全ての実験結果がプロットされてい参 考 文 献（1）Iwamura, Y. et.al., Jpn. J. Appl. Phys. 41 （2002）
p.4642（2）Iwamura, Y. et. al., Proc 10th Int. Conf. Cold
Fusion (World Scientific Inc., 2004) to bepublished (http://www.lenr-canr.org/)（3）Higashiyama, T. et al., Proc 10th Int. Conf.
Cold Fusion (World Scientific Inc., 2004) to bepublished.
（4）Celani, F. et al., Proc 10th Int. Conf. Cold
Fusion (World Scientific Inc., 2004) to be
published.

る．
この Mo の同位体比を SIMS（二次イオン質量分析法）で分析すると天然の Mo とは異なっており，質量(1)数 96 の Mo のみが突出して多い ．したがって，検出された Mo は環境からの混入した不純物ではないと岩村康弘考えられる．

伊藤岳彦

坂野充

最後に，本現象を参考論文（1）に発表した後，いくつかの研究機関で再現実験が行なわれているので，その状況について述べる．大阪大学の高橋教授のグループでは類似の実験装置を構成し，Cs から Pr への元素変換を３回の実験で３回とも確認している ．また，
(3)

栗林志頭真
三菱重工技報 Vol.42 No.1（2005-1）