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佐藤 優樹; 村上 浩之*; 嶋岡 毅紘*; 坪田 雅功*; 金子 純一*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 834, p.218 - 222, 2016/10
被引用回数：3 パーセンタイル：28.09(Instruments & Instrumentation)The performance of a diamond detector created from a single-crystal diamond grown by chemical vapor deposition was studied for application in detecting charged particles having energies ranging from 100 keV to 2 MeV. Energy peaks of these low-energy ions were clearly observed. However, we observed that the pulse height for individual incident ions decreases with increasing atomic number of the ions. We estimated the charge collection efficiency of the generated charge carriers by the incident charged particles. While charge collection efficiency above 95% is achieved for helium (He
) at energies above 1.5 MeV, over the same incident energy range, the efficiencies are lower for heavy-ions: 
70% for silicon (Si) and 30% for gold (Au
). We also found that the charge collection efficiency decreases as the generated charge density inside the diamond crystal increases.
嶋岡 毅紘*; 金子 純一*; 佐藤 優樹; 坪田 雅功*; 新名 宏明*; 茶谷原 昭義*; 渡辺 幸志*; 梅沢 仁*; 杢野 由明*
Physica Status Solidi (A), 213(10), p.2629 - 2633, 2016/10
被引用回数：10 パーセンタイル：41.05(Materials Science, Multidisciplinary)This report is the first describing experimental evaluation of Fano factor for diamond detectors. High-quality self-standing chemical vapor deposited diamond samples were produced using lift-off method. Alpha-particle induced charge measurements were taken for three samples. A 13.1 eV 
0.07 eV of the average electron-hole pair creation energy and excellent energy resolution of approximately 0.3
were found for 5.486 MeV alpha particles from an 
Am radioactive source. The best Fano factor for 5.486 MeV alpha particles calculated from experimentally obtained epsilon values and the detector intrinsic energy resolution was 0.382 0.007.
佐藤 優樹; 村上 浩之*; 嶋岡 毅紘*; 坪田 雅功*; 金子 純一*
Japanese Journal of Applied Physics, 55(4), p.046401_1 - 046401_5, 2016/04
被引用回数：4 パーセンタイル：19.82(Physics, Applied)化学気相成長法(CVD)により育成した人工単結晶ダイヤモンドを用いて放射線検出器を製作し、検出器のエネルギー分解能、生成電荷キャリアの収集効率、及び長時間安定性の調査を行った。検出器固有のエネルギー分解能は半値幅で約0.4%であり、Amから放出される4つのエネルギー(5.389, 5.443, 5.486及び5.545MeV)の
粒子の観測ができた。電荷キャリアの収集効率は電子、正孔ともに98%を達成し、さらに、主として電子を検出器内でドリフトさせた場合、100時間以上の粒子照射でもエネルギースペクトルや分解能の劣化は見られなかった。一方で、主として正孔を検出器内でドリフトさせた場合、照射時間と共にエネルギースペクトルが劣化するポーラリゼイション現象が観測された。
Mannan, M. A.*; 馬場 祐治; 木田 徹也*; 永野 正光*; 野口 英行*
Materials Sciences and Applications, 6(5), p.353 - 359, 2015/05
蜂の巣状の構造を持つ六方晶ホウ素-炭素-窒素化合物(h-BCN)の合成を試み、その構造を調べた。試料は高周波プラズマ誘起化学蒸着法により作成した。欠陥の少ないきれいな薄膜を合成するため、h-BCNと格子定数の近いダイヤモンドを基板に用いるとともに、蒸着中の基板温度を950
Cと高温に保持した。X線光電子分光スペクトル(XPS)測定の結果、合成したh-BCN薄膜の組成は、ホウ素0.31, 炭素0.37, 窒素0.6であった。放射光を用い、ホウ素K吸収端および窒素K吸収端のX線吸収端微細構造(NEXAFS)スペクトルを測定した結果、得られた薄膜は理想的な蜂の巣状の構造を持ち、窒素の欠陥はほとんどないことが明らかとなった。
岡野 文範; 池田 佳隆; 逆井 章; 花田 磨砂也
第27回原子力施設デコミッショニング技術講座テキスト, p.73 - 102, 2014/10
臨界プラズマ試験装置(JT-60)は、日欧共同で進めるサテライト・トカマク計画として、長パルス化と高圧力プラズマを目指した超伝導核融合実験装置JT-60SAに改修するため、JT-60トカマク本体及び周辺設備を解体・撤去する必要があった。JT-60解体は、核融合実験装置として放射線障害防止法に基づいて実施した最初のケースである。具体的な解体作業では、トロイダル磁場コイル(TFコイル)の補強溶接部の切断と真空容器の2分割が、工程的,技術的に大きな課題であったが、それぞれの解決策を見出して作業を進め、平成24年10月に3年に亘る解体を無事故・無災害で完遂することができた。
坂本 慶司; 高橋 幸司; 春日井 敦; 南 龍太郎; 小林 則幸*; 西尾 敏; 佐藤 正泰; 飛田 健次
Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1263 - 1270, 2006/02
被引用回数：6 パーセンタイル：41.32(Nuclear Science & Technology)本論文は、炉システム研究室が提示した発電実証炉の仕様をベースに、DEMO炉の電子サイクロトロン共鳴加熱(ECH/ECCD)システムを検討したものである。具体的には、発電実証炉のトロイダル磁場から、周波数の第一候補を300GHzとし、これに対応する超高次モード(TE31, 20)を用いた300GHz帯エネルギー回収型ジャイロトロンの設計,300GHz帯ダイヤモンド窓,伝送系,遠隔ミラー制御型結合系の概念設計を行った。併せて、必要な技術開発の方向を明らかにした。
飯原 順次*; 村松 康司; 武部 敏彦*; 澤村 明賢*; 難波 暁彦*; 今井 貴浩*; Denlinger, J. D.*; Perera, R. C. C.*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(9A), p.6612 - 6617, 2005/09
被引用回数：12 パーセンタイル：43.19(Physics, Applied)軟X線分光法を用いてホウ素ドープダイヤモンドの半導体-金属間電子構造の変化を観測した。ホウ素濃度が数十ppmから数万ppmに増加するにつれて、ホウ素と炭素原子のバンド構造(価電子帯と伝導帯)が半導体構造から金属構造に変化してゆく様子が明瞭にとらえられた。本分光法によるバンド構造変化の観察は、ダイヤモンド半導体のバンドギャップ制御に重要な情報をもたらす。
草間 義紀; 石川 正男
NEW DIAMOND, 21(3), p.24 - 25, 2005/07
JT-60などのプラズマ閉じ込め装置においては、プラズマ加熱を担う高エネルギー粒子の挙動に関する研究が進められている。これまでは、電場/磁場を用いたエネルギー分析器を利用して高速中性粒子のエネルギー分布を測定することから、高エネルギー粒子の閉じ込めに関する情報を得てきた。1990年代の後半に、シリコンなどの半導体を用いた放射線計測用検出器の発展として、耐放射線性に優れたダイヤモンドを用いた検出器(ダイヤモンド検出器)が開発され、トカマクプラズマ計測でも利用されるようになった。ダイヤモンドのバンドギャップは5.5eVとシリコン(1eV)に比べて大きいため、常温で使える利点がある一方、エネルギー分解能が劣る。そのため、使用にあたっては、エネルギー分解能を把握しておく必要がある。また、ダイヤモンド検出器は中性子に対して比較的高い感度を有する。そのため、JT-60ではポリエチレンと鉛で覆ってバックグラウンドの低減を図っている。このダイヤモンド検出器を用いて、JT-60の中性子発生環境で詳細な高速中性粒子の測定が可能となった。
須藤 智子*; 大橋 一利*; 佐藤 俊麿*; 太田 英二*; 岡安 悟; 須貝 宏行
Physical Review B, 71(4), p.045211_1 - 045211_7, 2005/01
被引用回数：1 パーセンタイル：7.19(Materials Science, Multidisciplinary)高濃度ボロンドープしたダイヤモンド半導体単結晶にタンデム加速器からの150MeVリンイオンを照射することにより、ダイヤモンド半導体単結晶の電気抵抗率が30K以下でのみ増加することを見いだした。さらに、この高濃度ボロンドープした人工ダイヤモンド結晶の電気抵抗率と1/fノイズスペクトルを20Kから300Kまで測定し、30Kから60Kまでは10meVのエネルギー幅を持つハードギャップが存在し、30K以下では6meVのエネルギー幅を持つWignerギャップが存在することを明らかにした。リンイオン照射による30K以下での抵抗率増加は、結晶の乱れに起因するWignerギャップの消失によると考えられる。以上の結果から、70年前にWignerが予想した、3次元個体中で伝導電子が規則配列した状態であるWigner格子が、30K以下の高濃度ボロンドープした人工ダイヤモンド単結晶中で実現していることを示した。
石川 正男; 草間 義紀; 武智 学; 西谷 健夫; 森岡 篤彦; 笹尾 真実子*; 磯部 光孝*; Krasilnikov, A.*; Kaschuck, Y. A.*
Review of Scientific Instruments, 75(10), p.3643 - 3645, 2004/10
被引用回数：6 パーセンタイル：35.65(Instruments & Instrumentation)JT-60Uにおいて天然ダイヤモンド検出器(NDD)を用いた高速中性粒子計測を開始した。NDDは非常にコンパクトかつ高エネルギー分解能,操作性の容易さなど多くの特長を併せ持つ。現在、NDDをJT-60Uトカマクの接線ポートに設置し、接線NBI、特にNNBIによって生成される高エネルギーイオンの振る舞いを、荷電交換された高速中性粒子を測定することで調べている。しかし、NDDは中性子及び
線等にも感度を持つ。特に、JT-60Uの重水素プラズマ実験では、DD中性子が中性粒子計測の大きなノイズ源となる。そこで、放射線シールド(ポリエチレン厚
25cm, 鉛厚10cm)を検出器の周りに設置することでノイズ源を減少させている。これまで、NBI時に、これまで得られなかった入射エネルギーに対応した中性粒子の連続エネルギー分布を得るとともに、鋸歯状振動やアルフベン固有モード等の不安定性発生時の中性粒子束の増加を観測している。NDDの重水素プラズマにおける中性粒子エネルギー分析器としての性能を示すとともに、高エネルギーイオンの挙動を調べるうえでの有用性を示した。
岡田 卓; 内海 渉; 金子 洋*; Turkevich, V.*; 浜谷 望; 下村 理*
Physics and Chemistry of Minerals, 31(4), p.261 - 268, 2004/05
被引用回数：12 パーセンタイル：43.33(Materials Science, Multidisciplinary)MgOを含む水を触媒とした黒鉛からダイヤモンドへの変換過を6.6-8.9GPa, 1400-1850Cの高温高圧条件下で、放射光を用いた時間分割X線回折の手法によりその場観察した。ダイヤモンドへの変換率の時間依存性が種々の条件下で決定され、それらがJMAK式により解析された。
X-ray diffraction of graphite-diamond transformation using various catalysts under high pressures and high temperatures内海 渉; 岡田 卓; 谷口 尚*; 舟越 賢一*; 亀卦川 卓美*; 浜谷 望; 下村 理
Journal of Physics; Condensed Matter, 16(14), p.S1017 - S1026, 2004/04
被引用回数：14 パーセンタイル：55.96(Physics, Condensed Matter)MgOの溶けた水流体相を触媒とした黒鉛-ダイヤモンド変換を6.6-8.8GPa, 1400-1835Cの高温高圧下で、時分割X線その場観察の手法により研究した。実験は、SPring-8BL14B1ビームラインに設置されている180トンキュービックアンビルプレスを用いて行われた。得られたカイネティクスデータをアブラミ方程式で解析することにより、ダイヤモンドの核発生,結晶成長プロセスが温度圧力条件によって、大きく異なっていることが明らかになった。
高橋 幸司; 春日井 敦; 南 龍太郎; 坂本 慶司; 池田 幸治; 小林 則幸*; 今井 剛
電気学会原子力研究会資料(NE-03-1), p.1 - 6, 2003/09
核融合炉プラズマの加熱電流駆動,MHD不安定性の制御に必要な先進アンテナとして遠隔駆動型ECアンテナの開発を、ジャイロトロン出力窓及びアンテナとジャイロトロン,伝送系をトリチウムや放射性ダストを内包する真空容器から分離する真空窓としてダイヤモンド窓の開発を行っている。遠隔駆動アンテナのRF伝送実験において、放射角度の設計仕様範囲(-12
+12)でガウス状ビームが所定方向に放射され、かつ、伝送効率95%以上でRFパワーが放射されることを実証し、遠隔駆動型ECアンテナの実用化へ向けた重要な結果である。ダイヤモンド窓開発では、実規模のダイヤモンド窓の製作及び大電力伝送実験により、ITERで要求されている1MW,CWの伝送性能及び0.2MPa耐圧力性能を実証し、ダイヤモンド窓がITERで使用可能であることを示した。
森本 泰臣*; 佐々木 政義*; 木村 宏美*; 坂本 慶司; 今井 剛; 奥野 健二*
Fusion Engineering and Design, 66-68, p.651 - 656, 2003/09
被引用回数：3 パーセンタイル：25.75(Nuclear Science & Technology)核融合炉の高周波加熱・電流駆動装置では、高周波(電磁波)をトーラスに入射するための窓が不可欠で、その真空封止窓の材料として人工ダイヤモンドが注目されている。この人工ダイヤモンドのイオン照射や加熱による化学状態変化を、X線光電子分光法(XPS)により調べた。加熱前後のC 1sの結合エネルギーの変化から、高温加熱により、ダイヤモンド構造が、グラファイト化することが、明らかとなった。さらに、Ar
照射により、化学状態が複雑な挙動を示すことがわかった。
梶原 健; 池田 佳隆; 坂本 慶司; 春日井 敦; 関 正美; 森山 伸一; 高橋 幸司; 今井 剛; 満仲 義加*; 藤井 常幸
Fusion Engineering and Design, 65(4), p.493 - 499, 2003/07
被引用回数：11 パーセンタイル：33.33(Nuclear Science & Technology)JT-60の電子サイクロトロン(ECRF)加熱装置において、110GHzジャイロトロンの1.2MW
4秒大電力運転を実現した。この加熱装置では、ジャイロトロンを発振させるために電圧一定制御の無い主電源と電圧制御を有する加速電源を組合せている。ジャイロトロンの特徴はダイヤモンド出力窓と寄生発振抑制用の高周波吸収体を内蔵していることであり、JT-60プラズマを負荷として運転を行った。ジャイロトロンの動作条件の最適化等により、従来の高周波吸収体を内蔵しないジャイロトロンでの最大値1MW2秒を大幅に越え、世界最高レベルの発振に成功した。また長パルス運転においては、ジャイロトロンのビーム電流が減少するものの、発振中は出力減少がなく、その間、発振効率が上昇することを明らかとした。今後、プラズマを用いた運転パラメータの最適化により、さらなる進展が期待できる。
河野 康則; 千葉 真一; 井上 昭*
Proceedings of 30th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics (CD-ROM), 4 Pages, 2003/00
JT-60Uにおける電子密度計測のための赤外炭酸ガスレーザ干渉計/偏光計において、化学的気相成長法(CVD)で製作したダイヤモンド板を真空窓として適用することに成功した。従来使用していたジンクセレン窓と比較して、ダイヤモンド窓では、窓部で発生するファラデー回転成分を無視できるほどまで低減できた。結果として、赤外炭酸ガスレーザ偏光計の計測精度の著しい改善を得た。
X-ray observations of the diamond formation process in the C-H
O-MgO system岡田 卓; 内海 渉; 下村 理
Journal of Physics; Condensed Matter, 14(44), p.11331 - 11335, 2002/11
被引用回数：4 パーセンタイル：26.08(Physics, Condensed Matter)地球内部起源天然ダイヤモンドの生成メカニズムを解明するために、本研究ではMg(OH)ブルーサイトとグラファイトの混合粉末を出発物質とし、HOフルイド中でのダイヤモンド生成過程をX線その場観察した。圧力増加とともにフルイド中のMgO成分溶解量が増大することを示唆する結果が得られた。しかし炭素溶解量は劇的には上昇しておらず、ダイヤモンド生成にはフルイド生成後さらに温度上昇、あるいは高温保持時間が必要であった。これは放射光を用いた、黒鉛-ダイヤモンド変換の初のカイネティクス実験である。
Turkevich, V.*; 岡田 卓; 内海 渉; Garan, A.*
Diamond and Related Materials, 11(10), p.1769 - 1773, 2002/10
被引用回数：18 パーセンタイル：64.18(Materials Science, Multidisciplinary)Fe-Al-C系融液からのダイヤモンドの自己核発生のkineticsを6.5GPa, 1720-1920Kの圧力温度条件下での放射光その場X線回折実験により観測した。測定された回折プロファイルの時間変化をアブラミモデルにより解析した。ダイヤモンド自己核発生率は温度の上昇とともに小さくなり、これは条件が黒鉛-ダイヤモンド平衡線に近づくからであると解釈される。
池田 佳隆; 春日井 敦; 森山 伸一; 梶原 健*; 関 正美; 恒岡 まさき*; 高橋 幸司; 安納 勝人; 濱松 清隆; 平内 慎一; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.435 - 451, 2002/09
被引用回数：26 パーセンタイル：82.29(Nuclear Science & Technology)JT-60Uにおける局所加熱と電流駆動を目的として、電子サイクロトロン周波数(ECRF)加熱装置を設計,開発し、運転を行った。周波数は、弱磁場側からの基本波Oモードを入射する110GHzを採用した。本システムは、単管出力1MWレベルのジャイロトロンを4本,その大電力を伝送する4本の伝送系,さらに2基のアンテナから構成される。エネルギー回収機構とダイヤモンド出力窓が、ジャイロトロンの特徴である。エネルギー回収機構を利用するとともに、その発振動作を考慮して高圧電源の改造を行うことにより、主電源が一定電圧制御の無いJT-60高周波加熱設備においてもジャイロトロンの発振を可能とした。またダイヤモンド出力窓の採用により、伝送系の伝搬モードに効率よく変換できる出力モードを実現し、低損失導波管の採用とあわせ、60mの長距離伝送においても約75%の高効率伝送を実現した。2基のアンテナは、高周波の入射方向をプラズマ放電中に制御可能であり、これにより局所的な加熱/電流分布制御を実現した。2000年には3系統によりプラズマ総入射パワー1.5~1.6MW,3秒までの運転を行い、電子温度15keVの達成や、MHD制御等の実験に用いられた。2001年には4系統のシステムが完成し、約3MWレベルの運転が実施された。
片桐 政樹
電気学会原子力研究会資料(NE-01-23), p.9 - 14, 2001/10
新しい素材という観点からは、バンドキャップエネルギーが最も大きいダイヤモンド検出器及び逆にバンドキャップエネルギーが最も小さなInSbを取り上げる。ダイヤモンド検出器はその大きなバンドギャップエネルギーから想像できるように、高温での使用が見込まれる放射線検出器と成りうる。一方、InSbについてはバンドギャップエネルギーが小さく、電子・ホールの電離エネルギーが非常に小さくなることが予想されるため、大きな信号出力が得られることからX線スペクトロスコピーに不可欠なエネルギー分解能の改善が見込まれる。また、小型のスターリング冷却器を用いた冷却方式について計測システムとしての現状を報告する。特に、携帯線計測システムとして、電源を入れると短時間に冷却が完了し線スペクトル分析を開始する機能を持ち、かつ取り扱い操作が簡単なポータブル電気冷却式Ge線スペクトルモニタの実用化について述べる。
