Beryllium is considered to be a candidate material for the first wall of nuclear fusion plasma experiments, e.g. ITER. In this application, the interaction of beryllium with oxygen is important for two reasons. One aspect is the reaction of hot beryllium with air in case of a catastrophic leak, the other is the action of beryllium as a getter, binding oxygen impurities and thus helping to keep the level of contamination in the plasma low. We therefore investigated the interaction of beryllium with air at elevated temperatures up to 600°C on a microscopic level, using a high resolution Auger electron microscope. At 390°C, a thin protective oxide film is formed, while at 500°C oxidation starts to enter into the grain boundaries, leading to the loosening of small particles of beryllium already at 600°C. The expected diffusion of oxygen from the surface into the bulk has not been observed up to 390°C, the highest temperature to be safely applied inside the Auger microscope. Exposure to hydrogen atmosphere showed no change up to 600°C, exposure to hydrogen plasma resulted in an equilibrium thickness of the oxide layer, which is most likely due to impurities in the plasma. Thus, an operation of beryllium liners as a non-evaporable getter is not to be expected in this temperature range. Getter activity linked to the transport of beryllium from the liner to some deposition areas is, however, possible.
ベリリウムは、核融合プラズマ実験、例えばITERの第一壁の候補材料と考えられている。この応用において、ベリリウムと酸素の相互作用は2つの理由から重要である。1つ目の側面は、壊滅的な漏洩が発生した場合の高温ベリリウムと空気との反応であり、もう1つは、ベリリウムがゲッターとして作用し、酸素不純物を結合することでプラズマ中の汚染レベルを低く保つことである。そこで我々は、高分解能オージェ電子顕微鏡を用いて、最高600°Cまでの高温におけるベリリウムと空気との相互作用を微視的レベルで調査した。390°Cでは薄い保護酸化膜が形成される一方、600°Cでは酸化が粒界に入り込み始め、ベリリウムの小さな粒子の緩みが生じる。オージェ顕微鏡内で安全に適用できる最高温度である390°Cまで、表面からバルクへの酸素の拡散は観察されなかった。水素雰囲気への曝露では600°Cまで変化は見られなかったが、水素プラズマへの曝露では酸化層の厚さが平衡状態に達し、これはおそらくプラズマ中の不純物によるものと考えられる。したがって、この温度範囲では、ベリリウムライナーが非蒸発型ゲッターとして動作することは期待できない。しかしながら、ライナーから一部の堆積領域へのベリリウムの輸送に関連するゲッター活性は、可能性として考えられる。