In the search for 'cold fusion' reactions in solids loaded with deuterium atoms at high concentration, ion implantation has been used as a means to reach the required high deuterium concentration in the lattice. In the present investigations, 300 eV to 6 keV D+ ions were injected into 3 μm thick titanium foils at room temperature and at 140 K. The protons from the D(d,p)T reaction were monitored using a solid state detector with a large solid angle, both during and after implantation. After implantation of deuterium in the titanium foil up to saturation, i.e. with about 1.8 deuterium atoms per titanium atom at room temperature, the possible fusion reaction rate at equilibrium was determined over a period of 65 h. The measured count rate was within the limits of the natural background, and an upper limit of 1 × 10−23 per deuterium pair per second was established. During implantation of deuterium at energies between 3 and 6 keV, the count rate is dominated by reactions of the incident energetic deuterons with deuterons already implanted in the foil. The D-D reaction cross-sections, evaluated at 140 K, follow closely those obtained by extrapolation of the Gamow function to low energies. During implantation of 300 eV D+ ions, no counts from the D(d,p)T reactions were monitored, showing that even under extreme conditions of non-equilibrium the possible 'cold fusion' reaction rate is smaller than the background count rate.
高濃度で重水素原子を負荷した固体中での「常温核融合」反応の探索において、イオン注入は、格子中に必要な高重水素濃度に達するための手段として用いられてきた。本研究では、300 eV から 6 keV の D+ イオンを、室温および 140 K で厚さ 3 μm のチタン箔に注入した。D(d,p)T反応からの陽子は、大きな立体角を持つ固体検出器を用いて、注入中および注入後にモニターされた。室温でチタン原子1個あたり約1.8個の重水素原子、すなわち飽和に達するまでチタン箔に重水素を注入した後、平衡状態での可能な核融合反応率が65時間にわたって決定された。測定された計数率は自然バックグラウンドの範囲内であり、重水素対1組あたり毎秒1 × 10−23という上限が確立された。3 keV から 6 keV のエネルギーでの重水素注入中、計数率は、入射した高エネルギー重陽子と、すでに箔中に注入された重陽子との反応によって支配される。140 K で評価された D-D 反応断面積は、ガモフ関数を低エネルギーへ外挿して得られた断面積に密に従う。300 eV の D+ イオン注入中には、D(d,p)T 反応からの計数は観測されず、非平衡の極端な条件下でも、可能な「常温核融合」反応率はバックグラウンド計数率よりも小さいことを示している。