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報告書

黒鉛の格子振動の温度依存性と比熱の解析(協力研究)

仁平 猛*; 岩田 忠夫*; 岩瀬 彰宏

JAERI-Research 2001-045, 33 Pages, 2001/11

JAERI-Research-2001-045.pdf:1.27MB

KomatsuとNagamiyaによって提案された黒鉛の格子振動の半連続体モデルは、格子振動の分散関係を解析的に表すことに成功した唯一のもので、分散関係の表式には層面間距離$it crm,$弾性定数C$$_{11}$$,C$$_{12}$$,C$$_{13}$$,C$$_{33}$$,C$$_{44}$$及び$$kappa$$がパラメータとして含まれている。ここで、$it crm$rhokappa^{2}$$は層面の曲げの弾性定数,$$rho$$は密度である。われわれは、これらのパラメータを温度の関数として取り扱うことにより、この半連続体モデルを改良する。$$kappa$$以外のパラメータには既知の実験データ及びそれらから導いた関係を用いる。$$kappa$$は、改良した半連続体モデルによる比熱の計算値を実験値に一致させることにより、温度の関数として求める。改良した半連続体モデルは、360K以下の広い温度範囲にわたって比熱の実験値をよく説明し、その温度範囲で熱伝導などの解析に用いることができる。$$kappa$$は温度上昇とともに著しく減少するが、これはout-of-planeモード振動のsofteningが起こることを示す。比熱の実験曲線の温度による2階微分は格子振動の振動数分布についての情報を与える。低温比熱の解析から、C$$_{44}$$の室温の値は0.415$$times$$10$$^{11}$$dyn/cm$$^{2}$$であると確定される。

論文

Negative magnetoresistance of pyrolytic carbon and effects of low-temperature electron irradiation

岩瀬 彰宏; 石川 法人; 岩田 忠夫*; 知見 康弘; 仁平 猛*

Physical Review B, 60(15), p.10811 - 10819, 1999/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.41(Materials Science, Multidisciplinary)

熱分解黒鉛を35K以下で電子線照射し、磁気抵抗、ホール電圧を0-6Tの磁場下で、照射量の関数として測定した。測定結果をSimple Two Bandモデルを用いて解析し、以下のことがわかった。熱分解黒鉛の負の磁気抵抗は、電子に対してアクセプタとして働く格子欠陥、系の2次元性、欠陥によってブロードニングした2次元ランダウレベルの存在によって生じる。

論文

金属のイオン照射損傷における電子励起効果

岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫; 仁平 猛*

日本物理学会誌, 48(4), p.274 - 278, 1993/04

タンデム加速器、及び、2MVVdG加速器を用いて行ったFCC金属の極低温照射実験によって得られた「金属のイオン照射損傷における電子励起効果」について解説する。主な内容は、(1)電子励起によるステージIの消滅と照射アニーリング、(2)電子励起による金属中の欠陥生成、である。

論文

Defect production by electron excitation in Cu and Ag

岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫; 仁平 猛*

Journal of the Physical Society of Japan, 61(11), p.3878 - 3882, 1992/11

 被引用回数:13 パーセンタイル:32.37(Physics, Multidisciplinary)

イオン照射したCuとAgにおいて、格子欠陥が、弾性的相互作用だけではなく、電子励起によっても生成されることを見出した。電子励起による欠陥生成の断面積は、Cuの場合、電子的阻止能Seの1.7乗に、Agの場合、Seの1.5乗に比例する。これら、2乗に近い依存性は、電子励起によって+にチャージした原子同士のクーロン相互作用が、原子のはじき出しの原因になっていることを示唆するものである。

報告書

Numerical evaluation of general n-dimensional integrals by the repeated use of Newton-Cotes formulas

仁平 猛*; 岩田 忠夫

JAERI-M 92-099, 28 Pages, 1992/07

JAERI-M-92-099.pdf:0.64MB

複合Simpson公式を積分の上下限が可変であるn次元積分に拡張した。この拡張はn次級数の漸化式によって示した。この方法により、n次元の積分に対し、Newton-Cotes式による計算構造を明らかにした。その結果、Newton-cotes式に対応する求積式が容易に組み立てられるようになった。若干の計算例を示し、2次元および3次元積分に対する誤差の評価を誤差項を用いて記述した。

論文

Defect recovery in FCC metals irradiated with 0.5 - 126 MeV energetic ions

岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫; 仁平 猛*; 佐々木 茂美

Mater. Sci. Forum, 97-99, p.605 - 614, 1992/00

FCC金属(Al,Cu,Ag,Ni,Pt)を0.5-126MeVの各種イオンで10K以下において照射し、300Kまでのアニール実験を行った。低エネルギーイオン(≦1MeV)照射の場合は、いづれの金属においても、ステージIにおける照射欠陥回復量はPKAエネルギーによってよくスケールされる。一方、高エネルギーイオン(~100MeV)照射したNi,Ptでは、ステージIの著しい減少、あるいは消失が起こり、さらにこの現象は電子的阻止能と大きく関連している。Cu,Agではこのような異常は見られない。以上の結果は次のように説明できる;Ni,Ptの場合、高エネルギイオン照射によって高密度励起された電子のエネルギーが強い電子-格子相互作用を通じて格子系に伝達され、ステージI欠陥の消滅をもたらす。一方、Cu,Agでは電子-格子相互作用が弱いため、照射中のステージI欠陥の消滅は専ら弾性的相互作用によって支配される。

論文

Defect recovery and radiation annealing in FCC metals irradiated with high energy ions

岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫; 仁平 猛*; 佐々木 茂美

Radiat. Eff. Defects Solids, 124(1), p.117 - 126, 1992/00

極低温で高エネルギー重イオン照射したFCC金属において現れる特異な実験結果(ステージIの消失、照射アニーリング断面積の異常に大きな値)について述べ、これらの現象が電子的阻止能や電子格子相互作用の大きさと大きく関連していることから、イオンによって励起された電子のエネルギーが格子に伝達されて照射アニーリングを増大させた結果であると結論した。

論文

Effect of 120 MeV oxygen ion irradiation on current-voltage characteristics in YBaCuO

岩瀬 彰宏; 正木 典夫; 岩田 忠夫; 仁平 猛*

Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 209, p.847 - 851, 1991/00

77.3KにおけるYBaCuO酸化物超伝導体の電流-電圧特性、及びその120MeV酸素イオン照射効果を測定した。電流I、電圧V、イオン照射量$$Phi$$の間には以下のような関係がみいだされた。log(V/V$$_{0}$$)=$$alpha$$log(I/I$$_{0}$$)$$times$$log($$Phi$$/$$Phi$$$$_{0}$$)定数$$alpha$$、V$$_{0}$$、I$$_{0}$$は試料に大きく依存するが、$$Phi$$$$_{0}$$は試料によらず、ほぼ一定である。さらに電流の大きい領域でもlog(I)-log(V)カーブは別々の直線にのることも判った。これは熱励起した磁束対がトラッピングされていることを示唆するものである。

論文

Non-ohmic resistive state in ion-irradiated YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$

岩瀬 彰宏; 正木 典夫; 岩田 忠夫; 仁平 猛*

Physica C, 174, p.321 - 328, 1991/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:47.17

酸化物超伝導導体YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$の77.3Kにおける非オーミックな電気抵抗特性の高エネルギーイオン照射効果を調べた。測定電流の小さい時、電圧Vは電流I、及びイオン照射量$$phi$$の関数として巾乗則に従う。すなわちV~I$$^{n}$$、V~$$phi$$$$^{m}$$の形で変化する。ここでn,mはそれぞれイオン照射量、測定電流の関数である。電流が大きくなると電圧Vはまた別の巾乗則V~I$$^{n}$$に従う。ここでnはnより小さな値となる。実験結果は、熱励起された磁束量子対の電流誘起解離のモデルを用いて解析した。その結果、イオン照射により、量子対間の相互作用が弱められて、対の解離が促進されることが判った。

論文

Effect of high-energy ion irradiation on current-voltage characteristics in the oxide superconductor YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$

岩瀬 彰宏; 正木 典夫; 岩田 忠夫; 仁平 猛*

Japanese Journal of Applied Physics, 29(10), p.L1810 - L1812, 1990/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:74.9(Physics, Applied)

YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$の電流-電圧特性における120MeV$$^{16}$$Oイオン照射効果を77.3Kで測定した。電流-電圧特性、イオン照射量の関数としての電圧、の両者とも同じようなべき乗則に従い、それぞれV$$proto$$$$I$$$$^{a}$$、V$$proto$$$$Phi$$$$^{b}$$となることが判った。実験結果は熱的に励起された磁束量子対の、電流による解離に基づいて議論した。

論文

Radiation annealing in nickel and copper by 100 MeV iodine ions

岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫; 佐々木 茂美; 仁平 猛*

Journal of the Physical Society of Japan, 59(4), p.1451 - 1457, 1990/04

 被引用回数:12 パーセンタイル:31.3(Physics, Multidisciplinary)

あらかじめ簡単な欠陥をドープしたNi、Cuにおける100MeV Iイオンによる照射アニーリングについて、10k以下での損傷生成率の測定により調べた。実験結果は複数の種類の欠陥の生成・消滅を記述した新しいモデルを用いて解析した。その結果NiにおいてはステージIの熱アニーリングに相当する欠陥の消滅が照射中に起こり、その消滅断面積は6.5$$times$$10$$^{-12}$$~1.4$$times$$10$$^{-12}$$cm$$^{2}$$であった。一方Cuにおいては、ステージIアニーリングに相当する欠陥の照射中における消滅断面積は4.6$$times$$10$$^{-13}$$cm$$^{2}$$であった。Cuに比べてNiにおける照射アニーリングが大きく現われるのは、原子格子相互作用を通じて、イオンによって励起された電子のエネルギーが格子系に伝わり、照射アニーリングに寄与したものである、と結論した。

論文

Effect of 120 MeV $$^{16}$$O ion irradiation at liquid nitrogen temperature on superconducting properties of Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O

岩瀬 彰宏; 渡辺 光男; 岩田 忠夫; 仁平 猛*

Japanese Journal of Applied Physics, 28(11), p.L1939 - L1941, 1989/11

 被引用回数:14 パーセンタイル:37.74(Physics, Applied)

酸化物超伝導体Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-Oを液体チッソ温度において120MeVの$$^{16}$$Oイオンで3.5$$times$$10$$^{14}$$/cm$$^{2}$$まで照射した。転移温度と臨界電流はイオン照射量の増加に伴い減少した。照射後の300kまでのアニーリングにより、転移温度と臨界電流は回復したが、100k以上における電気抵抗の回復はみられなかった。

論文

Effect of 120MeV $$^{16}$$O ion irradiation at low temperatures on superconducting properties of YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$ and La$$_{1.8}$$Sr$$_{0.2}$$CuO$$_{4}$$

岩瀬 彰宏; 正木 典夫; 岩田 忠夫; 仁平 猛*; 佐々木 茂美

Japanese Journal of Applied Physics, 27(11), p.L2071 - L2074, 1988/11

 被引用回数:14 パーセンタイル:38.2(Physics, Applied)

YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$とLa$$_{1.8}$$Sr$$_{0.2}$$CuO$$_{4}$$を低温において120MeV$$^{16}$$Oイオンで照射した。照射量はYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$に対して1.6$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$、La$$_{1.8}$$Sr$$_{0.2}$$CuO$$_{4}$$に対して2.4$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$である。YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$、La$$_{1.8}$$Sr$$_{0.2}$$CuO$$_{4}$$共に酸素イオンの照射量の増加に対して転移温度Tcは減少し、常伝導における抵抗値は増加した。また低温照射後に300Kまで昇温する過程において、YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-x}$$では160K付近から電気抵抗が回復することがみいだされた。この回復に伴いTcも78Kから81Kまで回復した。La$$_{1.8}$$Sr$$_{0.2}$$CuO$$_{4}$$ではこのような回復はみいだされなかった。

論文

Defect production and defect saturation behavior in nickel irradiated with heavy ions in the energy range 84$$sim$$102 MeV

岩瀬 彰宏; 佐々木 茂美; 岩田 忠夫; 仁平 猛*

Journal of Nuclear Materials, 155-157, p.1188 - 1191, 1988/00

 被引用回数:18 パーセンタイル:15.68

核融合炉第一壁材料の候補材料であるステンレススチールの主要成分であるNiを液体He温度において84$$sim$$120MeVのC、F、Si、Cl、Br、Iイオンで照射し、損傷生成率、及び損傷の飽和過程を測定した。

論文

Anowalous reduction of stage I recovery in nickel irradiated with heavy ions in the energy range 100$$sim$$120MeV

岩瀬 彰宏; 佐々木 茂美; 岩田 忠夫; 仁平 猛*

Physical Review Letters, 58(23), p.2450 - 2453, 1987/00

 被引用回数:113 パーセンタイル:4.53(Physics, Multidisciplinary)

100$$sim$$120MeVのSi,Cl,Br,Iを低温(≦10K)で照射したNiにおいて、スラージIの四復が異常に小さくなる、又は消失することが発見された。この現象は、従来の弾性衝突による照射損傷生成やラジエーションアニーリングの理論の枠内では、説明することができない。ステージIの減少の大きさが、エレクトロニックストッピングパワーと密接に関係することからこの現象は高エネルギー重イオンのエネルギーの内、電子の高密度励起に使われたエネルギーが電子格子相互作用により格子系に有効に伝達され、その結果イオンのパスに沿っての格子の実効的温度が局所的に上昇してフレンケル対の対消滅が起こったためであることがあきらかになった。

論文

Defect production and recovery in nickel irradiated with energetic ions

岩瀬 彰宏; 佐々木 茂美; 岩田 忠夫; 仁平 猛*

J.Nucl.Mater., 141-143, p.786 - 789, 1986/00

 被引用回数:12 パーセンタイル:21.3

ニッケルの薄膜試料に各種のイオンを極低温で照射し、電気抵抗変化を測定した。それぞれの場合における抵抗変化の総量は約500n$$Omega$$・cmであり、そこでは欠陥生成の飽和現象が観測された。照射後、アニーリングの測定を300°Kまで行った。損傷断面積及び再結合体積を求め、計算値と比較した。また、いわゆるステージIの回復の総量及び構造を調べた。これらの諸量がPKA(1次はじき出し原子)の平均エネルギーに依存して変化する様子を明らかにした。

論文

Calorimetric measurements of stopping power of Al and Ni for $$^{3}$$$$^{5}$$Cl and $$^{1}$$$$^{2}$$C ions

岩瀬 彰宏; 佐々木 茂美; 岩田 忠夫; 仁平 猛*

Journal of the Physical Society of Japan, 54(5), p.1750 - 1756, 1985/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:43.01(Physics, Multidisciplinary)

熱量測定法による阻止能の測定をNi中の$$^{3}$$$$^{5}$$Clイオン,及び$$^{1}$$$$^{2}$$Cイオン,Al中の$$^{3}$$$$^{5}$$Clイオンに対して行った。エネルギ範囲はNi中のClイオンに対して99~180MeV,Ni中のCイオンに対して84~105MeV,Al中のClイオンに対して117~143MeVである。イオンの加速はタンデム加速器を用いて行ったもので、このような高エネルギ域での測定は$$^{3}$$$$^{5}$$Clに対しては本実験が初めてのものである。さらに熱量測定法を重イオンの阻止能測定に用いたのも本実験が初めての試みであり、高エネルギ重イオンの阻止能測定において熱量測定法は、きわめて有力な手段であることを示した。実験結果は、他の実験者による低エネルギでの結果,理論計算等と比較した。第一次ボルン近似によるベーテの表式にZ$$_{1}$$$$^{3}$$項、及びブロッホ項を加えた表式が、実験結果を良く再現できることを示した。

論文

Thermal conductivity of irradiated graphite

仁平 猛*; 岩田 忠夫

Point Defects and Defect Interactions in Metals, p.236 - 238, 1982/00

黒鉛の中の点欠陥によるフォノンの散乱を熱伝導度の測定により調べた。点欠陥の導入は80Kにおける電子照射、及び60$$^{circ}$$C、200$$^{circ}$$C、900$$^{circ}$$Cにおける中性子照射により行った。熱伝導度の温度依存性を緩和時間近似により解析して、次の結果を得た。(i)80Kにおける電子照射の場合には、格子間原子によるフォノン散乱が支配的である。このフォノン散乱の緩和時間はフォノンの振動数に逆比例する。即ち、T$$^{-}$$$$^{1}$$=Bw,ここでB=1.1$$_{4}$$$$times$$10$$^{-}$$$$^{5}$$for 1 ppm of interstitial atomsである。(ii)60$$^{circ}$$C及び200$$^{circ}$$Cの中性子照射の場合には、格子間原子の小さな集合体によるフォノン散乱が支配的であった。また、フォノンの共鳴散乱が観測された。(iii)900$$^{circ}$$Cの中性子照射の場合には、結晶粒界によるフォノン散乱(カシミール散乱)が増大した。これは、格子間原子集合体の規則的な配列により結晶粒が細分化されたことを示している。

論文

Thermal conductivity of electron-irradiated pyrolytic graphite

仁平 猛*; 岩田 忠夫

Journal of the Physical Society of Japan, 49(5), p.1916 - 1919, 1980/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.95(Physics, Multidisciplinary)

(JAERI-memo 8480を推敲したもの) 電子照射した黒鉛の熱伝導度を5-80Kの範囲で測定して、格子間原子によるフォノン散乱を調べた。照射は2MeV VdGを用いて80K附近で行った。格子間原子によるフォノン散乱の緩和時間はフォノンの振動数の1乗に逆比例することがわかった。即ち、T$$^{-}$$$$^{1}$$=B・W、ここでBは1ppmの格子間原子に対して1.14$$times$$10$$^{-}$$$$^{5}$$である。また、弾性定数C$$_{4}$$$$_{4}$$の照射による変化も熱伝導度の解析よりきめることができた。

論文

Stored energy release in electron-irradiated graphite

岩田 忠夫; 仁平 猛*

Japanese Journal of Applied Physics, 15(4), p.575 - 586, 1976/04

 被引用回数:18

80°Kで電子照射した黒鉛について蓄積エネルギーの放出を80~320°Kの間で示差熱分析法を用いて測定した。記録した温度差をエネルギーの放出速度に変換するために、熱伝達計数と試料の比熱を温度の関数として測定した。Differential calorimetryにおけるデータの解析法を提案した。それは、たとえ昇温速度が厳密に制御されていなくても、再現性のよいベースラインを与えるものである。エネルギー放出曲線は105,150,200,250,295K附近にピークを示した。各ピークにおける蓄積エネルギーの放出量をフレンケル欠陥1対に対して求めた。フレンケル欠陥の形成エネルギーや欠陥の熱回復について議論した。

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