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論文

Development of a method for positron annihilation lifetime measurement in thin polyethylene films using a Na-22 source

山脇 正人*; 上杉 直也*; 岡 壽崇; 長澤 尚胤*; 安藤 太一*; O'Rourke, B. E.*; 小林 慶規*

Japanese Journal of Applied Physics, 59(11), p.116504_1 - 116504_5, 2020/11

15$$mu$$mから2000$$mu$$mの厚みを持つポリエチレンの陽電子消滅寿命測定を行った。試料厚がNa-22からの陽電子の飛程よりも薄い場合、陽電子はポリエチレン試料を突き抜けてしまい、精確な陽電子寿命測定が行えない。そこで、試料の裏にアニールしたSUS基板を配置し、SUS基板中で消滅した陽電子を計測することで、薄膜ポリエチレン試料中での陽電子消滅を分析する手法を開発した。この手法を延伸ポリエチレン試料に適用したところ、延伸に伴う自由体積空孔のサイズの減少と、自由体積空孔内で消滅する陽電子の割合の増加が測定できた。

論文

Visualizing cation vacancies in Ce:Gd$$_{3}$$Al$$_{2}$$Ga$$_{3}$$O$$_{12}$$ scintillators by gamma-ray-induced positron annihilation lifetime spectroscopy

藤森 公佑*; 北浦 守*; 平 義隆*; 藤本 將輝*; Zen, H.*; 渡邊 真太*; 鎌田 圭*; 岡野 泰彬*; 加藤 政博*; 保坂 将人*; et al.

Applied Physics Express, 13(8), p.085505_1 - 085505_4, 2020/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

CeドープGd$$_{3}$$Al$$_{2}$$Ga$$_{3}$$O$$_{12}$$(Ce:GAGG)シンチレーターにおける陽イオン空孔の存在を明らかにするために、ガンマ線誘起陽電子消滅寿命測定(GiPALS)法による測定を行った。GAGGおよびCe:GAGGのGiPALSスペクトルに現れる成分は、バルク中と欠陥に捕獲された状態の陽電子消滅であり、その結果2つの指数減衰成分で構成されている。Ce:Y$$_{3}$$Al$$_{5}$$O$$_{12}$$に関する研究から、欠陥に関連する構造はAl/Ga-Oの複空孔に起因するものであることが示唆された。この成分は、Ce, Mg:GAGGの方が小さくなり、その傾向はリン光の原因である浅い電子トラップの抑制と相関していた。酸素空孔は、Al/Ga空孔の電荷を補う役割をしている。欠陥に関連した構造における寿命は、Mg共ドーピングによって大幅に変化し、これは、酸素空孔とともに、Al/GaサイトでのMg$$^{2+}$$イオンとの集合体を考慮することで理解され、その結果、空孔クラスターが形成された。

論文

Temperature dependence of ortho-positronium annihilation in room temperature ionic liquids

平出 哲也; 満汐 孝治*; 小林 慶規*; 大島 永康*

Acta Physica Polonica A, 137(2), p.109 - 112, 2020/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)

最近、室温イオン液体中におけるポジトロニウム(Ps)バブルは通常の分子性液体中とは非常に異なる状態であることが報告されている。これらの現象は徐々に理解されつつあり、陽イオンと負イオンによる相互作用により形成されている構造が、融点よりも高い温度でも存在していることが示されている。この構造が融点近くで起こるPsバブルの振動の原因であることがわかってきた。三重項Ps(オルトーPs)のピックオフ消滅寿命から見積もられたPsバブルの大きさの温度依存性は、高い温度でもこのイオン間の相互作用による構造が残っていることを示している。オルト-Psのピックオフ消滅寿命は室温イオン液体中に存在するナノサイズの構造の研究における重要な手法となりえる。

論文

Positron annihilation in the near surface of room temperature ionic liquids

平出 哲也; O'Rourke, B. E.*; 小林 慶規*

Journal of Physics; Conference Series, 791(1), p.012029_1 - 012029_4, 2017/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:43.99

イオン液体である、N,N,N-trimethyl-N-propylammonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TMPA-TFSI)について、産総研に整備された垂直型の低速陽電子ビームを用いて、液面近傍における陽電子消滅率の測定を試みた。イオン液体の蒸気圧は非常に小さく、真空容器内にそのままイオン液体を配置することで、液面表面近傍の陽電子消滅率の測定を行うことが可能である。本測定は、イオン液体表面近傍における最初の陽電子消滅率の測定となる。その結果、三重項ポジトロニウムの消滅率が表面に近いほど大きくなることが分かった。

論文

Positron lifetimes and mechanical properties of $$gamma$$-irradiated ultra high molecular weight polyethylene

小林 慶規*; 山脇 正人*; 岡 壽崇; 佐伯 誠一; Mohamed, H.*; 服部 兼久*; 渡邊 吉弘*

Materials Science Forum, 733, p.147 - 150, 2013/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:12.59

陽電子消滅寿命測定法は非破壊に材料中の空孔構造を分析可能な手法であり、広く使用されている。しかし、2種類の全く同じ測定用試料を材料から切り出す必要があるため、必ずしも「非破壊」であるといえなかった。そこで、われわれは試料を切り出すことなく、文字通り「非破壊」で陽電子消滅寿命測定を行う手法を開発した。本研究では、新規開発した非破壊陽電子消滅寿命測定法を用いて、$$gamma$$線照射を行った超高分子量ポリエチレンの陽電子寿命と力学特性の関係を調べた。超高分子量ポリエチレン内でのポジトロニウム形成割合は、高密度ポリエチレンや低密度ポリエチレンと同じように、低線量の$$gamma$$線照射によって著しく抑制された。通常、ポリエチレンに打ち込まれた陽電子は、陽電子によって形成されたブロッブ内の電子と対消滅するが、$$gamma$$線を照射した場合、照射によって形成された空隙に陽電子がトラップされてしまうためにポジトロニウムを形成し難くなったと考えられる。また、延伸した超高分子量ポリエチレンの陽電子寿命は破断強度と伸びに相関することが明らかになった。

論文

V.M.ビャーコフ・S.V.ステパノフ放射線化学の基礎; 放射線分解初期過程,2

小林 慶規*; 岡 壽崇

放射線化学(インターネット), (93), p.47 - 56, 2012/03

ロシア・理論実験物理学研究所(Institute of Theoretical and Experimental Physics)のV.M.ビャーコフ教授とS.V.ステパノフ博士が講義録をまとめて出版した「放射線化学の基礎」(ロシア・国立核研究大学(National Research Nuclear University, MEPhI)出版)を翻訳したものを連載講座として執筆する予定であり、本稿は連載第2回「物質中の高速荷電粒子」についての解説である。

論文

V.M.ビャーコフ・S.V.ステパノフ放射線化学の基礎; 放射線分解初期過程,1

小林 慶規*; 岡 壽崇

放射線化学(インターネット), (92), p.39 - 49, 2011/09

ロシア・理論実験物理学研究所(Institute of Theoretical and Experimental Physics)のV.M.ビャーコフ教授とS.V.ステパノフ博士が講義録をまとめて出版した「放射線化学の基礎」(ロシア・国立核研究大学(National Research Nuclear University, MEPhI)出版)を翻訳したものを連載講座として執筆する予定であり、本稿は連載第1回「放射線化学研究の基本知識,電離放射線の分類及びその線源」についての解説である。

論文

High-rate crystallization of polycarbonate in spincast thin film

阿多 誠介*; 岡 壽崇; He, C.-Q.*; 大平 俊行*; 鈴木 良一*; 伊藤 賢志*; 小林 慶規*; 扇澤 敏明*

Journal of Polymer Science, Part B; Polymer Physics, 48(20), p.2148 - 2153, 2010/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:87.28(Polymer Science)

スピンキャスト法で作製したbisphenol-Aポリカーボネイト薄膜の表面形状をAFMによって調べた。スピンキャストした30nmの薄膜を200$$^{circ}$$Cで熱処理したところ、高い結晶化度のサンプルが得られた。陽電子消滅寿命測定の結果から、この薄膜の自由体積空孔サイズは、バルクのそれよりも大きいことが明らかになった。

論文

Interlaboratory comparison of positron annihilation lifetime measurements

伊藤 賢志*; 岡 壽崇*; 小林 慶規*; 白井 泰治*; 和田 健一郎*; 松本 昌高*; 藤浪 真紀*; 平出 哲也; 誉田 義英*; 細見 博之*; et al.

Materials Science Forum, 607, p.248 - 250, 2009/00

現在までに陽電子消滅寿命測定(PAL)の標準化が行われたことはない。標準がないと各々の研究室データの比較における信頼性の欠如に繋がる。そこで標準化への第一歩として、金属,高分子,シリカガラスの3種類の試料において合意した測定、及び解析手法で測定を行い、研究室間において比較を行った。金属試料では1寿命成分、それ以外では3寿命成分で解析を行った。陽電子寿命、及びオルソーポジトロニウム寿命に関して、研究室間における測定結果の違いが起こる原因について考察した。その結果、研究室ごとに使用している検出器の形状,配置などが異なり、コンプトン散乱された低エネルギーの$$gamma$$線がもう一方の検出器に入ることで寿命スペクトル上にゆがみができるためと考えられた。検出器間に薄い金属板を挿入することで、各研究室間の違いが低減されることを確認した。

論文

Interlaboratory comparison of positron annihilation lifetime measurements for synthetic fused silica and polycarbonate

伊藤 賢志*; 岡 壽崇*; 小林 慶規*; 白井 泰治*; 和田 健一郎*; 松本 昌高*; 藤浪 真紀*; 平出 哲也; 誉田 義英*; 細見 博之*; et al.

Journal of Applied Physics, 104(2), p.026102_1 - 026102_3, 2008/07

 被引用回数:38 パーセンタイル:18.36(Physics, Applied)

同一の溶融石英とポリカーボネートを試料に用い、陽電子消滅寿命測定及び解析を12の研究室において実施し、その比較を行った。各研究室で得られた陽電子寿命のばらつきは、測定方法と解析方法を統一することで、過去に報告されている、何も制約を与えずに行われた試験結果に比較して、小さくできることがわかった。

論文

Defects in 30 keV Er$$^{+}$$-implanted SiO$$_{2}$$/Si studied by positron annihilation and cathodoluminescence

平田 浩一*; 荒井 秀幸*; 河裾 厚男; 関口 隆央*; 小林 慶規*; 岡田 漱平

Journal of Applied Physics, 90(1), p.237 - 242, 2001/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:77.03(Physics, Applied)

30keVのErイオン打込みによってSiO$$_{2}$$(48nm)/Si中に生成する欠陥を陽電子消滅及びカソードルミネッセンスによって調べた。3$$times$$10$$^{14}$$Er$$^{+}$$/cm$$^{2}$$及び1.5$$times$$10$$^{15}$$Er$$^{+}$$/cm$$^{2}$$の注入量に対して、低速陽電子ビームによるドップラー拡がり測定を行った。ESR測定の結果と併せて考えると、注入によって発生する欠陥の種類が注入量に依存することが判明した。カソードルミネッセンスと陽電子消滅のアニール温度依存性と、欠陥がルミネッセンスに及ぼす影響について可能性を探る。

論文

MeVクラスターイオン開発と照射効果

齋藤 勇一; 水橋 清; 田島 訓; 荒川 和夫; 平田 浩一*; 小林 慶規*

JAERI-Conf 2000-019, p.93 - 96, 2001/02

MeVクラスターイオンの照射は単原子イオンのそれと比較して、大きな運動量を局所的に付与することができるので非線形な効果が現れ、材料開発等への応用が期待される。そこで、われわれはタンデム加速器を利用したクラスターのMeVエネルギーへの加速及びそれらと標的材料との相互作用の研究を行っている。今回、新たに酸化鉄(FeO)イオンをMeVエネルギーに加速することに成功した。また、標的との相互作用の研究では、炭素クラスターイオン(C$$_{2}$$~C$$_{4}$$)照射と炭素単原子イオン照射で損傷形成量に違いのあること、及び金クラスター(Au$$_{2}$$~Au$$_{4}$$)照射により標的表面からの2次正イオンが増加することを確認した。

論文

Effect of radiation damage on luminescence of erbium-implanted SiO$$_{2}$$/Si studied by slow positron beam

河裾 厚男; 荒井 秀幸*; 平田 浩一*; 関口 隆史*; 小林 慶規*; 岡田 漱平

Radiation Physics and Chemistry, 58(5-6), p.615 - 619, 2000/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:72.02(Chemistry, Physical)

1.54$$mu$$mの赤外波長域に鋭い発光ピークを示すErをSiO$$_{2}$$/Si(膜厚500$AA,5000AA)$に注入し、発光強度のアニール挙動やドーズ依存性、エネルギー依存性について調べるとともに注入によって発生した損傷の回復過程を低速陽電子ビームを用いた陽電子消滅測定及び、電子スピン共鳴吸収測定(ESR)により調べた。発光特性については、30keVで注入した場合には注入後発光が全く観測されないのに対し、300keVの場合には熱処理を施さなくても発光が見られるなど大きな違いが見られた。陽電子消滅測定及びESR測定の結果、30keVの場合に注入量が少ないと大半の欠陥は600$$^{circ}$$Cまでのアニールで消失するが発光は900$$^{circ}$$Cで著しい増加を示すことがわかった。すなわち欠陥の回復と発光の増加は完全に一致しておらず、これより600$$^{circ}$$Cで欠陥の回復を経て、900$$^{circ}$$CでErが光学的に活性な状態へ移行するものと考えられる。また注入量が高い場合ESR欠陥は600$$^{circ}$$Cまでになくなるが、陽電子消滅パラメータは完全回復からはかけ離れていることがわかった。これより、欠陥がかなり残留するか、Erが陽電子消滅に影響するなどの効果が示唆される。

論文

On ion track geometry in the etching process

J.Vacik*; J.Cervena*; V.Hnatowicz*; S.Posta*; D.Fink*; 楢本 洋; 小林 慶規*; 平田 浩一*; P.Strauss*

Radiat. Eff. Defects Solids, 147, p.177 - 186, 1999/00

高エネルギー重イオン入射による高密度電子励起の結果形成されるトラック構造の化学エッチング過程について、$$alpha$$-粒子透過法によって詳細に解析した結果の報告である。試料としては、ポリエチレン・テレフタレート(PETP)を用い、11.4MeV/nPb$$^{+}$$イオンを極めて少量照射後(10$$^{7}$$/cm$$^{2}$$)、LiOH溶液中で、イオンの通過した飛跡(イオントラック)をエッチングした。エッチング時間の関数として、透過$$alpha$$粒子のエネルギー・スペクトルを計測し、モンテカルロ・シミュレーションの結果と対比して、トラックのサイズ、試料表面からの傾斜角等のパラメータを評価した。

論文

原子力極限環境材料の開発

岡本 眞實*; 北島 正弘*; 小林 慶規*; 木内 清*; 加納 茂機

日本原子力学会誌, 37(9), p.796 - 806, 1995/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

大洗工学センターでは,フロンティア材料研究の一環として,平成元年から5年度にかけ,高速の高温化,高耐食性化,長寿命化,高機能化などを最終 目的として,高速環境に適用可能な新型セラミックス,傾斜機能材,高性能 放射線遮蔽材および高性能制御材を創製するため,新成分系の最適な材料設計手法および製造プロセスの開発,基本的特性,耐食性,強度特性の評価を行った。その結果,いくつかの新素材について,最適な材料設計手法と製造プロセスを確立するとともに,新素材創製の見通しを得たので原子力学会誌に報告する。

口頭

クラスターイオン照射効果の高感度表面分析への応用

平田 浩一*; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 鳴海 一雅; 小林 慶規*; 福田 光宏*

no journal, , 

クラスターイオン照射では、同一クラスターを起源とする複数の原子が、同時に試料表面の狭い領域にエネルギーを付与するため、単原子イオン照射とは異なった照射効果が期待される。ここでは、クラスターイオンを1次イオンとして2次イオン質量分析を行うと、試料表面に存在する元素が高感度で分析できることを報告する。C$$_{1}$$$$^{+}$$単原子イオン(0.5MeV/atom), C$$_{8}$$$$^{+}$$クラスターイオン(0.5MeV/atom), C$$_{8}$$$$^{+}$$クラスターイオン(0.1MeV/atom)を1次イオンとして、有機物汚染した単結晶シリコン試料に照射した。その結果、有機物由来炭化物系2次イオンの相対強度が、クラスターイオン(0.5MeV/atom)照射の方が、C$$_{1}$$$$^{+}$$単原子イオン(0.5MeV/atom)照射に比べて、有機物汚染由来の2次イオンスペクトル強度が高いことがわかった。また、C$$_{8}$$$$^{+}$$クラスターイオン(0.1MeV/atom)でも、C$$_{1}$$$$^{+}$$単原子イオン(0.5MeV/atom)照射に比べて入射原子あたりに生成する2次イオン量が多かった。このように、クラスターイオンを1次イオンとして2次イオン質量分析を行うことで、半導体表面上の汚染物質を高感度で分析することができる。

口頭

パルス化クラスターイオンビームを用いた高感度表面分析

平田 浩一*; 小林 慶規*; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 阿達 正浩; 山田 圭介; 神谷 富裕; 鳴海 一雅

no journal, , 

クラスターイオン照射では、複数の原子が同時に試料表面の狭い領域にエネルギーを付与するため、単原子イオン照射とは異なった照射効果が期待される。ここでは、クラスターイオンを1次イオンとして2次イオン質量分析を行うと、試料表面に存在する元素が高感度で分析できることを報告する。例えば、C$$_8$$$$^+$$クラスターイオン(0.5MeV/atom)照射によるNa$$^+$$2次イオン強度は、C$$_1$$$$^+$$単原子イオン(0.5MeV/atom)照射に比べて、入射原子1個あたり15倍から20倍程度にもなる。このような、2次イオン強度の上昇は、金属のみならず、半導体,高分子試料等を分析した場合でも観測された。

口頭

石英ガラスとポリカーボネートの陽電子寿命比較測定

小林 慶規*; 伊藤 賢志*; 岡 壽崇*; 榊 浩司*; 白井 泰治*; 誉田 義英*; 島津 彰*; 藤浪 真紀*; 平出 哲也; 斉藤 晴雄*; et al.

no journal, , 

陽電子消滅寿命測定法の標準試料作成のために、石英ガラスとポリカーボネート試料を産総研を中心に、大阪大学,千葉大学,東京大学,筑波大学,東北大学,東京学芸大学,日本原子力研究開発機構,日東電工,東レリサーチセンターが参加し、12か所で陽電子消滅寿命測定した。その結果、測定方法をある程度統一にすることで、装置の違いや実験者の違いによる差は小さくすることが可能であることを明らかにした。

口頭

陽電子消滅寿命測定試験所間比較試験

伊藤 賢志*; 岡 壽崇*; 小林 慶規*; 白井 泰治*; 和田 健一郎*; 松本 昌高*; 藤浪 真紀*; 平出 哲也; 誉田 義英*; 細見 博之*; et al.

no journal, , 

現在までに陽電子消滅寿命測定の標準化が行われたことはない。標準がないと各々の研究室データの比較における信頼性の欠如に繋がる。そこで標準化への第一歩として、金属,ポリカーボネート,シリカガラスの3種類の試料において合意した測定、及び解析手法で測定を行い、研究室間において比較を行った。研究室間における測定結果の違いが起こる原因について考察した結果、研究室ごとに使用している検出器の形状,配置などが異なり、コンプトン散乱された低エネルギーの$$gamma$$線がもう一方の検出器に入ることで寿命スペクトル上にゆがみができるためと考えられた。検出器間に薄い金属板を挿入することで、各研究室間の違いが低減されることを確認した。

口頭

陽電子寿命試験所間比較測定における不確かさの考察

伊藤 賢志*; 岡 壽崇*; 小林 慶規*; 白井 泰治*; 和田 健一郎*; 松本 昌高*; 藤浪 真紀*; 平出 哲也; 誉田 義英*; 細見 博之*; et al.

no journal, , 

金属中の空孔型欠陥や高分子中の自由体積空孔の検出・測定に有効な陽電子寿命測定法において、これまで異なる研究室で得られた結果の同等性や信頼性はほとんど検討されてこなかった。ここでは、バルク陽電子寿命測定のための測定プロトコルや標準物質の検討結果に基づいて実施した試験所間比較試験結果における不確かさの要因について考察した。金属試料ではさらなる検討が必要であることがわかったが、ポリカーボネート及び石英ガラスでのオルソーポジトロニウムの寿命値の結果では過去の国際比較試験に比して半分以下の不確かさが実現できた。

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