Removal of co-deposited layers by excimer lasers

洲 亘; 川久保 幸雄*; Luo, G.; 西 正孝

Journal of Nuclear Science and Technology, 40(12), p.1019 - 1026, 2003/12

https://doi.org/10.3327/jnst.40.1019

核融合炉プラズマ対向機器からのトリチウム回収は安全性確保及び稼働率向上の観点から重要な課題である。本研究では、プラズマ対向壁上に形成されて大量のトリチウムが含まれることが知られているカーボン共堆積層の除去へのエキシマレーザーの適用性について、エキシマレーザー(KrF及びArFレーザー)照射によるトカマク型大型核融合試験装置(JT-60及びTFTR)の共堆積層の除去率のレーザーフルエンス依存性を調べ、またレーザー照射中の放出ガスを調べるとともに共堆積層の除去機構を考察した。この中で、KrFレーザーの11J/cm のレーザーフルエンスでの照射の場合には、JT-60共堆積層の除去率は5.0m/pulseに達すること、放出される水素同位体の化学形が主に水素分子の形であって、容易に回収できることを見出した。また、0.8J/cmでのKrFレーザー照射の場合は表面に局部溶融によるコーンが生成され、約2.3J/cmのアブレーション閾値を超えると激しい溶融が起こることをSEMによって確認した。

Patterning of SnO thin films by combination of lithographic photoirradiation and pyrolysis of an organotin polymer

玉井 聡行*; 一ノ瀬 暢之; 河西 俊一; 西井 正信; 貴家 恒男; 橋田 勲*; 水野 一彦*

Chemistry of Materials, 9(12), p.2674 - 2675, 1997/00

https://doi.org/10.1021/cm970276e

石英基板上に作製したポリ(4-トリメチルスタニルメチルスチレン)フィルムにマスクを通してKrFレーザー光を照射し、キシレンで現像すると架橋反応による不溶化高分子のネガ型パターンが得られた。このパターンを電気炉中500C、2時間熱分解を行うと100nm厚の二酸化スズのパターンが得られた。パターンの大きさは熱分解前後ではほとんど変わらないことが原子間力顕微鏡観察により確認された。二酸化スズ薄膜の熱分解による形成は、未照射フィルムでは起こらないことが示され、現像工程を省いた場合でも二酸化スズのパターンが作成された。このことは高分子の熱分解による二酸化スズ薄膜形成において、二酸化スズ前駆体が架橋構造に閉じ込められることが必要であるものと考えられる。

Photochemical introduction of superacidic sites on fluoropolymer surfaces

一ノ瀬 暢之; 河西 俊一

Langmuir, 13(22), p.5805 - 5807, 1997/00

https://doi.org/10.1021/la962045c

四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体(FEP)フィルムを窒素置換した亜硫酸ナトリウム水溶液と接触させ、フィルムを通してKrFレーザー光(248nm,18mJcmpulse)を照射した。照射フィルム表面は高い親水性を示し、XPSによる表面分析ではスルホン酸基がナトリウム塩として導入されていることが示された。フィルムを濃硫酸で処理し、ナトリウムを水素にイオン交換すると照射部分がN-ビニルカルバゾールのカチオン重合の触媒として作用することが分かった。これらのことから、本反応によりフッ素系高分子表面を強力な固体酸とすることができるものと結論された。また、フィルム表面上に超強酸サイトをパターニングできることを示した。

エキシマレーザーを利用した光化学プロセスの可能性,I; レーザー有機合成

鈴木 伸武; 清水 雄一

放射線科学, 39(8), p.291 - 297, 1996/00

本稿では、エキシマレーザー光の単色性、高強度性、短パルス性、偏光性などの優れた特徴を有効に利用した有機合成について概観した。内容は、1.レーザー有機化学反応、2.エキシマレーザー光の特徴、3.単色性を利用した反応 (1)汎用化学品の合成 (2)高付加価値化合物の合成、4.高強度性を利用した反応 (1)特異反応 (2)二量化反応、5.短パルス性を利用した反応、6.偏光性を利用した反応などである。

Excimer laser-induced surface reaction of fluoropolymers with liquid water

一ノ瀬 暢之; 河西 俊一

Macromolecules, 29, p.4155 - 4157, 1996/00

https://doi.org/10.1021/ma946441i

四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体(FEP)などのフッ素系高分子と水との表面光反応における波長、光源依存性、高分子依存性、酸素による反応の阻害効果を調べ、反応機構を考察した。193nmレーザー光で高分子フィルム-水界面を照射した場合、FEPなどのフッ素化率の高い高分子では表面にカルボキシル基が生成するが、四フッ化エチレン-エチレン共重合体(ETFE)のようなフッ素化率の低い高分子では表面反応は進行せず親水化は起こらない。FEP表面におけるカルボキシル基の生成量とレーザー強度の関係を調べると、カルボキシル基の生成量はレーザー光強度の1.4乗(ArF)および3.2乗(KrF)に比例した。これらのことから本反応は液体の水のレーザー光照射による水和電子の生成と高分子への電子移動によって引き起こされることがわかり、酸素による阻害効果もこれを支持した。

Annual report of the Osaka Laboratory for Radiation Chemistry, Japan Atomic Energy Research Institute, No.27; April 1, 1993-March 31, 1994

大阪支所

JAERI-Review 95-002, 62 Pages, 1995/03

JAERI-Review-95-002.pdf:1.81MB

本報告書は、大阪支所において、平成5年度に行われた研究活動をまとめたものである。主な研究題目はエキシマレーザー光照射による高付加価値化合物の合成、高励起状態からの化学反応、高機能性付与のための高分子表面改質、電子線照射による重合反応、線照射による金属微粒子の合成および線量測定の研究などである。

レーザー除染技術の開発(I) (レーザー除染に関する調査と基礎試験)

福井 康太; 根本 正信; 谷本 健一; 照沼 誠一

PNC TN9410 95-041, 171 Pages, 1994/12

PNC-TN9410-95-041.pdf:11.32MB

物質表面にレーザー光線を照射すると、表面物質を急速加熱し蒸散させることができる。この現象を用いると、放射性廃棄物の表面汚染層の除去、つまり除染技術への適用が可能である。従って、レーザー光による除染技術の開発を目的に、レーザー除染法に関する調査と、レーザーによる金属表面の除去試験を行い、デコミッショニングへの適用性を検討した。調査及び基礎試験の結果、次の結論を得た。(1)レーザー除染法に関する調査YAGレーザーやエキシマレーザーによる金属、コンクリート等の表面層除去に関する研究例がある。レーザー除染の対象物としては、炉内構造物、生体遮蔽壁、廃棄物貯蔵容器等が考えられる。(2)レーザーによる金属表面の除去試験ステンレス鋼試験片にパルスYAGレーザービームを線状集光し照射試験を行った。これによりHe雰囲気条件において、平均除去深さは照射レーザーエネルギー密度と照射パルス数の積に対しほぼ線型に増大することが明らかになった。レーザーエネルギー400mJ、試験片送り速度0.25mm/sの条件で、1m以上の除去深さが得られた。生成物の回収に関しては、開放型の極く簡便な吸引装置を用いても65%程度の捕集率が得られた。(3)今後の課題模擬試験片による表面除去特性評価、除去表面の健全性評価、大面積処理技術や生成物回収技術等に関する検討等を行い、除染技術への適用性について評価する必要がある。

エキシマレーザーの有機化学反応への利用

清水 雄一

Radioisotopes, 43(3), p.147 - 156, 1994/03

https://doi.org/10.3769/radioisotopes.43.147

本稿では、窒素飽和したアルコールに過酸化水素の存在下でエキシマレーザーからの高強度のKrFレーザー光を照射することによって、ジオールを高選択率・高量子収率で直接合成する研究、また炭酸ガスをメタンの存在下でArFレーザー光照射することによって、炭酸ガスを効率良く還元して一酸化炭素やエタンを生成する研究など、我々の研究成果を中心に述べる。さらに、これまでに報告されたレーザー有機化学反応の研究について数例紹介すると共に、この種の研究の今後の課題について簡単に触れる。

Endowment with the wettability on the surface of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer by excimer laser irradiation

岡田 淳*; 根岸 靖雄*; 清水 雄一; 杉本 俊一*; 西井 正信; 河西 俊一

Chemistry Letters, 1993, p.1637 - 1638, 1993/00

溶融成型が可能なフッ素樹脂であるテトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエテール共重合体(PFA)表面への親水性付与を目的として、ArFレーザー光照射によるPFAの表面化学反応を調べた。その結果、一酸化炭素を溶解した水中でPFAフィルムをArFレーザー光照射(208J/cm)すると、PFAフィルムの水に対する接触角は未照射の時の106度から34度まで著しく減少し、親水性が大幅に改善できることを見い出した。照射によりPFA表面の元素比O/Cは未照射の場合に比べて4倍に増加するが、一方F/Cは1/3に減少した。なお、酸素を溶解した水中及び大気中でArFレーザー光を照射しても、親水性はほとんど改善されなかった。これらの結果から、PFAフィルムの親水性の改善には、フィルム表面のF原子の脱離およびカルボニル基のような極性基の生成が大きく関与していることが明らかになった。

FEL用高品質光学素子の調査および検査法に関する研究

北谷 文人; 植田 憲一*

PNC TJ8627 92-001, 257 Pages, 1992/03

PNC-TJ8627-92-001.pdf:8.09MB

自由電子レーザー(FEL)用高品質光学素子の調査および検査法に関する研究は、以下のような点に中心をおいて実施された。結果を簡単に列挙する。1)周波数安定化レーザーを開発し、超高反射率、超低損失光学素子の特性を測定した。FMサイドバンド法を応用し、ファブリ・ペロー共振器の共振特性から、反射率、透過率、吸収、散乱損失を見積もることができた。2)米国の研究者と共同研究することで、99.99%の反射率をもつミラーを作成し、実際に共振器フィネスが25,000であることを確認した。透過スペクトルは30kHzと測定され、これまでわが国で作成されたファブリ・ペロー共振器としてもっとも狭帯域であった。3)光音響法の改良に続いて、光伝導電流によるレーザーの吸収、損傷機構の解明を進め、アバランシェ電子増倍過程の時間発展過程を世界ではじめて観測した。4)FEL用電子加速器の応用として、イオンエキシマ、アルカリ2原子分子3重項エキシマを研究推進し、真空紫外エキシマ発光、可視光誘導放出過程を観測した。5)第2回FEL研究会を電通大で開催し、国内の研究状況を把握した。6)わが国のコーティングメーカーと協力し、99.985%の反射率をもつミラーを製作し、その特性を解析した。7)FEL用光学素子を含む高性能光字薄膜の開発のために、電通大レーザー極限技術研究センターを事務局とした「高性能光学薄膜研究サークル」を発足させた。現在までに70名を越す大学、研究所、民間の光学研究者が登録され、活動を開始した。