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論文

Direct measurement of nanoscale lithium diffusion in solid battery materials using radioactive tracer of $$^{8}$$Li

石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; Jung, H. S.*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 長 明彦; 乙川 義憲; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 376, p.379 - 381, 2016/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:37.33(Instruments & Instrumentation)

We have developed an in situ and nanoscale Li diffusion measurement method in Li battery materials using an $$alpha$$-emitting radioactive $$^{8}$$Li tracer. In this method, while implanting a low-energy (8 keV) $$^{8}$$Li beam, the $$alpha$$ particles emitted at a small angle (10$$^{circ}$$) relative to the sample surface were detected as a function of time. Measurement for Li diffusion coefficients in a spinel phase LiMn$$_4$$O$$_4$$ (LMO) thin film has been started, which is used as an electrode in a Li ion secondary battery. An obvious Li diffusion effect in LMO was observed at the sample temperature of 623 K, and the further measurement is underway.

論文

Nanoscale diffusion tracing by radioactive $$^{8}$$Li tracer

石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 片山 一郎*; 長 明彦; 乙川 義憲; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 53(11), p.110303_1 - 110303_4, 2014/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:82.03(Physics, Applied)

We have developed a nanoscale diffusion measurement method using an $$alpha$$-emitting radioactive $$^{8}$$Li tracer. In this method, while implanting a pulsed 8 keV $$^{8}$$Li beam, the $$alpha$$ particles emitted at a small angle (10$$^{circ}$$) relative to the sample surface were detected as a function of time. The method has been successfully applied to measuring lithium diffusion coefficients for an amorphous Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$-Li$$_{3}$$VO$$_{4}$$ (LVSO) thin film with a thickness of several hundred nanometers, demonstrating that the present method is sensitive to diffusion coefficients down on the order of 10$$^{-12}$$cm$$^{2}$$/s, which is more sensitive by about two orders of magnitude than that previously achieved.

論文

GEM-MSTPC; An Active-target type detector in low-pressure He/CO$$_{2}$$ mixed gas

石山 博恒*; 山口 香菜子*; 溝井 浩*; 渡辺 裕*; Das, S. K.*; 橋本 尚志*; 宮武 宇也*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 小柳津 充広*; et al.

Journal of Instrumentation (Internet), 7(3), p.C03036_1 - C03036_14, 2012/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:63.83(Instruments & Instrumentation)

不安定核ビームを用いた低エネルギー反応の研究に向けて、低圧力のHe/CO$$_{2}$$混合ガスで動作するガス検出器の開発を行った。高入射率に対応するため、400-$$mu$$m厚のgas electron multiplier(THGEM)を比例計数管として使用することし、最大毎秒10$$^{5}$$個の$$^{12}$$Cビームを用いてテストを行った。テスト結果からTHGEMを用いたガス検出器が高入射率に対応できることを確認した。

論文

Low-background prebunching system for heavy-ion beams at the Tokai radioactive ion accelerator complex

岡田 雅之*; 仁木 和昭*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 石山 博恒*; Jeong, S. C.*; 片山 一郎*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 渡辺 裕*; et al.

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 15(3), p.030101_1 - 030101_10, 2012/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.84(Physics, Nuclear)

A novel beam-bunching technique has been implemented at a heavy-ion linear accelerator facility by installing a compact two-gap prebuncher and a multi-layer beam chopper. A pulsed beam of 2 to 4 MHz, having kinetic energy up to 1.1 MeV/u, is realized by bunching 2 keV/u continuous beams just upstream of the linac. Around 40% of the continuous beam particles are successively gathered in a single micro-bunch with a time width of around 15 ns in units of full-width at one-tenth maximum. The number of background beam particles over 250 ns just before the bunched beam is well suppressed to less than 10$$^{-4}$$ of the number of bunched particles. This technique has been adopted to generate intense $$alpha$$-particle beams for nuclear astrophysics experiments.

論文

KEKCB electron cyclotron resonance charge breeder at TRIAC

今井 伸明*; Jeong, S.-C.*; 小柳津 充広*; 新井 重昭*; 渕 好秀*; 平山 賀一*; 石山 博恒*; 宮武 宇也; 田中 雅彦*; 岡田 雅之*; et al.

Review of Scientific Instruments, 79(2), p.02A906_1 - 02A906_3, 2008/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:46.36(Instruments & Instrumentation)

KEKCBは、18GHzの電子共鳴型(ECR)イオン源で、タンデムに設置された短寿命核分離加速実験装置(TRIAC)の一部として、上流で生成され質量分離された短寿命原子核の1+イオンを、ビーム軸上のECRプラズマに入射することで、多価のイオンへその場変換する装置である。これまでの開発研究によって、クリプトン,キセノン等のガス状元素やバリウム,インジウム等の非ガス状元素に対して、質量/電荷比が7以下の多価イオンにまで変換する効率を、それぞれ7%, 2%にまで向上することができた。また、短寿命な同位元素による測定と比較することで、この変換効率は、1秒程度の半減期を持つ同位元素に対しては、変わらないことを確かめた。従来見られていた出力ビーム中のバックグランドは、プラズマ壁及び電極の全アルミ化,高圧純水洗浄等により、10$$^{8}$$ppsから600ppsにまで落とすことができた。

論文

原子力機構-東海タンデム加速器施設の現状

松田 誠; 竹内 末広; 月橋 芳廣; 花島 進; 阿部 信市; 長 明彦; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; et al.

Proceedings of 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 31st Linear Accelerator Meeting in Japan, p.275 - 277, 2006/00

2005年度のタンデム加速器の運転日数は182日であった。加速管の更新により最高端子電圧は19.1MVに達し18MVでの実験利用が開始された。利用イオン種は21元素(28核種)であり、$$^{18}$$Oの利用が全体の約2割で、おもに核化学実験に利用された。p, $$^{7}$$Li, $$^{136}$$Xeの利用はそれぞれ約1割を占め、p, $$^{7}$$LiはおもにTRIACの一次ビームに利用された。超伝導ブースターの運転日数は34日で、昨年度から始まったTRIACの実験利用は12日であった。開発事項としては、タンデム加速器では加速管を更新し最高電圧が19MVに達した。また高電圧端子内イオン源の14.5GHzECRイオン源への更新計画が進行している。超伝導ブースターは1994年以来高エネルギービームの加速に利用されてきたが、近年になりインジウムガスケットに起因する真空リークが発生している。空洞のQ値も下がってきており、対策として空洞に高圧超純水洗浄を施し性能を復活させる試験を進めている。KEKと共同で進めてきたTRIACは2005年3月に完成し、10月から利用が開始された。TRIACからのビームを超伝導ブースターにて5$$sim$$8MeV/uのエネルギーまで加速する計画を進めており、TRIACからの1.1MeV/uのビームを効率よく加速するため、low$$beta$$空洞の開発を行っている。

口頭

KEKチャージブリーダーによる中性子過剰中重核の多価イオンへの荷電変換実験

小柳津 充広*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 川上 宏金*; 田中 雅彦*; Jeong, S.-C.*; 平山 賀一*; 渕 好秀*; 宮武 宇也; 渡辺 裕*; et al.

no journal, , 

インジウムやバリウム,ゼノン等の放射性核種を含む中重核領域の元素に対するチャージブリーダーの1価から多価イオンへの変換効率の実験結果を発表した。

口頭

KEKCB; ECR charge breeder at TRIAC

今井 伸明*; Jeong, S.-C.*; 小柳津 充広*; 新井 重昭*; 渕 好秀*; 平山 賀一*; 石山 博恒*; 宮武 宇也; 田中 雅彦*; 岡田 雅之*; et al.

no journal, , 

KEKCBはTRIACにおける一価のイオンを多価イオンに変換するためのECR型イオン源である。KEKCBを用いることで、一価の気体イオン及び非気体イオンを、A/q$$simeq$$7について、それぞれ7%及び2%の効率で多価イオンに変換することができた。これらの効率は秒オーダーでは半減期によらないことがわかった。また、3つのコリメータをKEKCBの前後に設置してビーム軸を規定することで、KEKCBへのビーム入射時のビームハンドリングが容易となった。さらに、電極及びプラズマチェンバー表面の研磨・洗浄により、KEKCBのECRプラズマからの不純物が劇的に減少した。

口頭

The RI beams from the Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex (TRIAC)

長 明彦; 阿部 信市; 遊津 拓洋; 花島 進; 石井 哲朗; 石崎 暢洋; 株本 裕史; 沓掛 健一; 松田 誠; 中村 暢彦; et al.

no journal, , 

東海放射性核種ビーム加速器施設(TRIAC)では、タンデム加速器の陽子や重イオンビームを用いて生成した放射性核種をオンライン同位体分離器で分離し、再加速することができる。2005年の実験共用開始から、ウラン核分裂生成物や$$^{8}$$Liのビームを実験・研究に提供している。$$^{8}$$Liの生成には99%濃縮$$^{13}$$C同位体焼結標的を用いていた。この標的を装着したイオン源システムからのLiの放出時間は3.2秒と長く、新たに開発する$$^{9}$$Li(T$$_{1/2}$$=0.2秒)ビームの生成には適さない。われわれは速い放出時間を持つチッ化ボロン標的の開発を行い、毎秒10$$^{4}$$個の$$^{9}$$Liビームの生成に成功した。

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