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論文

Microstructure of Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ and MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$ preimplanted with H, He, C and irradiated with Ar$$^{+}$$ ions

山田 礼司; S.J.Zinkle*; G.P.Pells*

Journal of Nuclear Materials, 209, p.191 - 203, 1994/00

 被引用回数:17 パーセンタイル:18.84(Materials Science, Multidisciplinary)

14MeV中性子照射による弾き出し損傷と核変換生成物(H,He,C)が多結晶Al$$_{2}$$O$$_{3}$$及びMgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$ミクロ組織変化に与える効果を調べる目的で、H$$^{+}$$,He$$^{+}$$,C$$^{+}$$イオン予備照射と4MeVAr$$^{+}$$イオン照射によるシュミレーション実験を行った。その結果、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$,MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$共にH,He,C予備照射は転位ループのサイズや密度に何んらの影響を与えず、Ar$$^{+}$$イオン照射効果のみで決まる。一方キャビティーに関しては、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$の場合予備照射の有無に関わらず生成するが、MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$では予備照射が有る場合のみ生成した。これらの結果は、MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$の場合、核変換生成物がキャビティー生成に大きな役割をしていることを示唆する。Al$$_{2}$$O$$_{3}$$において、粒界クラッキングとキャビティーの規則配列を観察した。これらの発生原因としてキャビティースウェリングに伴う結晶粒界及び粒内での応力及び歪によって起こるとの見方を提案した。

論文

Ion-driven permeation and surface recombination coefficient of deuterium for iron

長崎 正雅; 西堂 雅博; 山田 礼司; 大野 英雄

Journal of Nuclear Materials, 202, p.228 - 238, 1993/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:31.6

鉄の薄板に重水素(5keVD$$_{3+}$$,1.0$$times$$10$$^{15}$$D-atoms cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$)を注入し、その透過速度を30-1050$$^{circ}$$Cの範囲で測定した。200$$^{circ}$$C以上では、透過速度は温度とともに増加したのに対し、150$$^{circ}$$C以下では透過速度はほぼ一定であった。このような温度依存性は、ニッケル及び銅の場合と同じであり、金属薄板中の重水素の移動を律速する過程が変化することに起因すると考えられる。また、透過速度から、鉄表面における重水素の再結合係数を求めた。得られた値は、吸着確率と溶解度の文献値を用いて計算した半理論値とよく一致した。これは、水素の放出速度が、吸着に対する活性化障壁を反映していることを示している。

論文

Ion-driven permeation and surface recombination coefficient of deuterium for copper

長崎 正雅; 山田 礼司; 大野 英雄

J. Vac. Sci. Technol., A, 10(1), p.170 - 179, 1992/01

金属銅薄板に重水素イオンを注入し、その透過速度及び表面再結合定数を測定した。透過速度のパラメータ依存性(温度、注入フラックス等)は、高温側と低温側とで異なり、温度に伴い律速過程が変化することが明らかとなった。入射側表面での再結合が律速である領域の透過速度から、金属表面での重水素の再結合係数を求めた。銅の場合には、ニッケル及び鉄の場合と異なり、水素の表面吸着に対するエネルギー障壁をもっているモデルにより、実験値を定量的に説明できた。

論文

Ion-driven permeation and surface recombination coefficient of deuterium for silver

長崎 正雅; 山田 礼司; 大野 英雄

Journal of Nuclear Materials, 195, p.324 - 328, 1992/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:46.2(Materials Science, Multidisciplinary)

銀の薄板に重水素イオンを注入し、その定常透過速度を160-700$$^{circ}$$Cで測定した。透過速度は、400$$^{circ}$$C以上では温度とともに増加したが、300$$^{circ}$$C以下では温度に依らずほぼ一定であった。このような温度依存性は、ニッケル、銅、鉄の場合に見られた温度依存性と基本的に同じであり、水素の移動を律速する過程が300-400$$^{circ}$$Cで変化することを示している。また、透過速度から、銀表面における重水素の再結合係数を求めた。得られた値は、銀に対する重水素の吸着確率が非常に小さいことを示唆している。

論文

Recombination coefficients of deuterium on metal surfaces evaluated from ion-driven permeation

長崎 正雅; 山田 礼司; 大野 英雄

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.258 - 262, 1992/00

金属薄板に重水素イオンを注入し、その透過速度を測定した。ニッケル、銅、鉄のいづれの場合も透過速度のパラメータ(温度、注入フラックス等)依存性は、高温側と低温側とで異なり、温度に伴い律速過程が変化することがわかった。入射側表面での再結合が律速である領域の透過速度から、金属表面での重水素の再結合係数を求めた。ニッケル、鉄の場合には、この値はRichardsの理論式でEc(水素の吸着に対する活性化エネルギー)=0とした値とよく一致した。それに対し、銅の場合には、Ec=0としたRichardsの理論値は、測定値よりも4-6桁も大きい。これは、銅が水素の吸着に対するエネルギー障壁を持っている(Ec$$>$$0)ことに起因すると考えられる。

論文

Defect formation in ion-irradiated Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ and MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$; Effects of grain boundaries and fusion transmutation products

山田 礼司; S.J.Zinkle*; G.P.Pells*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.640 - 644, 1992/00

 被引用回数:19 パーセンタイル:15.26(Materials Science, Multidisciplinary)

多結晶MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$とAl$$_{2}$$O$$_{3}$$にイオン照射を行い、キャビティーと転位ループ形成におよぼすはじき出し損傷効果と核融合変異生成物効果を調べた。Al$$_{2}$$O$$_{3}$$の場合、Ar$$^{+}$$イオン照射のみ、H、He、Cイオン予注入後Ar$$^{+}$$イオン照射の両方のケースでキャビティーが生成した。また、高温高照射量のときに粒界近傍に大きなキャビティーが優先的に形成すること、粒の結晶方向にも依存することがわかった。一方、MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$の場合、高温または高照射のときにH、He、Cイオンを予注入した試料のみにキャビティーが生成されたこと、照射欠陥の無い領域が粒界近傍にあり、ある条件下でその領域が増加することが見い出された。

論文

CH$$_{m}$$D$$_{n}$$ and C$$_{2}$$H$$_{m}$$D$$_{n}$$ formation due to interaction of implanted hydrogen and deuterium with graphite

山田 礼司

Journal of Applied Physics, 67(9), p.4118 - 4125, 1990/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:75.19(Physics, Applied)

H$$^{+}$$イオンを黒鉛に照射後D$$^{+}$$イオンを照射した場合及びその逆の場合において、生成されるCH$$_{m}$$D$$_{n}$$及びC$$_{2}$$H$$_{m}$$D$$_{n}$$分子を四重極質量分析計で測定した。両方の場合において、質量17(CHD$$_{2}$$、CH$$_{3}$$D)と19(CHD$$_{3}$$)の信号強度は最初に増加後、減少した。同様の傾向は質量29(C$$_{2}$$H$$_{3}$$D、C$$_{2}$$HD$$_{2}$$)及び31(C$$_{2}$$HD$$_{3}$$)においても見られた。これらの結果は炭化水素及び炭化重水素のミキシングが起きている事を示している。黒鉛において完全に水素化ないしは重水素化した炭化水素(すなわち、CH$$_{4}$$、C$$_{2}$$H$$_{2}$$、C$$_{2}$$H$$_{4}$$型等)のみが生成され、それらのラディカルは四重極質量分析計のイオン源におけるクラッキングのみで生成すると仮定して信号強度の計算を行なった。その結果は実験結果と定性的に一致した。計算結果は、炭化水素と炭化重水素のミキシングは、局所的な水素と重水素濃度の積が最大となる時に最大値を取り、かつ水素濃度分布と重水素濃度分布が最も重なり合う深さで起こることを示している。

論文

Enhancement of C$$_{2}$$H$$_{2}$$ formation due to interaction of graphite with energetic protons

山田 礼司

Journal of Nuclear Materials, 174, p.118 - 120, 1990/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:19.15

エネルギーを有するプロトンを黒鉛に照射した際に生成するC$$_{2}$$H$$_{2}$$の収率は、他のC$$_{2}$$H$$_{4}$$、C$$_{2}$$H$$_{6}$$生成収率よりも大きい。照射量依存性を調べると、高照射量になるに従い、C$$_{2}$$H$$_{2}$$生成収率は増加し、他の収率は減少する。この結果は、C$$_{2}$$H$$_{2}$$生成収率には照射効果が強く影響を与えていることを示唆している。また、質量数28の測定結果と計算結果を比較すると、質量数28にはイオン衝撃脱離によるCOの寄与が大きいことを示し、質量数28の結果を炭化水素生成収率を決定することに使用することはできないことを明らかにした。

論文

Hydrocarbon release from graphite and titanium carbide

山田 礼司; 西堂 雅博

Journal of Nuclear Materials, 162-164, p.1040 - 1045, 1989/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.86(Materials Science, Multidisciplinary)

最近リミタや第一壁に黒鉛を用い300$$^{circ}$$C程度の高温に保持することで、プラズマ密度制御に良い結果を得ている。ここでは、黒鉛を高温に保持した際に炭化水素の型で放出される水素量を測定し、プラズマショット間に放出される量を評価する目的で実験を行った。比較のためにTiCでも同様の実験を行った。その結果、TiCの場合H$$^{+}$$イオン照射を止めた際に放出される水素は、9割以上がH$$_{2}$$の型で放出されるのに対し、黒鉛の場合、H$$_{2}$$の型とCH$$_{4}$$の型で放出される水素量は同程度か、もしくはCH$$_{4}$$の型で放出される方が大きい。350゜~500$$^{circ}$$Cの温度範囲では、温度及びH$$^{+}$$イオン電流密度の増加とともにCH$$_{4}$$の型で放出される水素量が増加する。

論文

Study of modification processes in sputtering during oxygen exposure

西堂 雅博; 山田 礼司

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 39, p.599 - 602, 1989/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:54.21(Instruments & Instrumentation)

酸素雰囲気においてMoおよびTiCをイオン照射した際誘起される表面改質過程を、オージェ電子分光法および、二次イオン質量分析法により調べた。アルゴンイオンおよび重水素イオンを用いて、照射イオン種の効果も合わせて調べた。

論文

On the surface modification of oxygen-exposed molybdenum during sputtering

西堂 雅博; 山田 礼司

J. Vac. Sci. Technol., A, 6(4), p.2410 - 2414, 1988/07

酸素雰囲気下でAr$$^{+}$$イオン照射したモリブデンの表面化学組成及び化学形について、オージ電子分光法及び、X線励起光電子分光法により調べた。Ar$$^{+}$$イオンの同時照射により、気相系からの酸素の取り込みは増加し、また、種々の原子価から成る酸化物が形成されることがスペクトル解析より判明した。

論文

Ion bombardment induced mixing of oxygen-exposed solid surfaces during sputtering

西堂 雅博; 山田 礼司

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 33, p.669 - 673, 1988/00

酸素雰囲気下で4keV Ar$$^{+}$$イオン衝撃したTiC及び、Mo試料の表面化学組成をオージェ電子分光法により調べた。同時照射により、気相系からの酸素の取り込みは増加し、試料表面層への酸素の取り込み量は、照射量の1/2乗に比例して、2$$times$$10$$^{16}$$Ar$$^{+}$$イオン/cm$$^{2}$$まで、増加すること、また、酸素の取り込まれる深さは、入射イオンによって作られる衝突カスケードに相当した深さにまで及んでいることが明らかになった。さらに、表面層には、いろいろな原子価を有する酸化物が形成されることが明らかになった。得られた結果は、表面第一層における最大平衡酸素濃度が表面に形成される原子価の高い酸化物によって決められることを示唆している。

報告書

レーザー誘起蛍光法による水素原子密度測定のための設計・検討

山内 俊彦; 小川 宏明; 山田 礼司; 福田 武司

JAERI-M 87-045, 21 Pages, 1987/03

JAERI-M-87-045.pdf:0.56MB

水素原子の1S-2P準位間(L$$alpha$$線: $$lambda$$ = 1215${AA}$)、あるいは2P-3Sあるいは2P-3D準位間(H$$alpha$$線: $$lambda$$ = 6563${AA}$)でレーザー誘起蛍光法(LIFM)を用いて共鳴励起し、その蛍光を測定するための研究である。ここでは特にトカマクプラズマのプラズマパラメ-タ(n$$_{e}$$ = 10$$^{12}$$ - 10$$^{14}$$cm$$^{-3}$$、およびTe=10eV$$sim$$1KeV)における測定時のS/Nの評価を行なった。また、トカマクプラズマへの応用としてJFT-2MおよびJT-60トカマクにける測定系が提案された。

論文

Chemical erosion yield of graphite simultaneously bombarded with energetic protons and thermal atomic hydrogens

山田 礼司; 曽根 和穂

Journal of Nuclear Materials, 120(1), p.119 - 121, 1984/02

 被引用回数:14 パーセンタイル:3.11(Materials Science, Multidisciplinary)

陽子と原子状水素の同時照射による黒鉛材料の化学スパッタリング(メタン生成)収率の測定を行なった。このときの陽子のエネルギーは1KeV、原子状水素のエネルギーは熱エネルギーである。同時照射では0.03CH$$_{4}$$/H$$^{0}$$以上の収率を示し、陽子照射によってメタン生成が加速されることを示している。このメカニズムとして、陽子が表面層に照射損傷を作り、これがメタン生成の活性化を促すためと考えられる。

論文

化学スパッタリング

曽根 和穂; 山田 礼司

応用物理, 53(3), p.217 - 221, 1984/00

最近、核融合装置の第一壁は、JT-60の例からもわかるように、低Z材料(炭素材料、SiC、TiCなど)を使用することが普通になってきている。しかし低Z材料では、水素と化学反応して損耗していく化学スパッタリングが無視できない場合が多い。ここではこれらの材料における化学スパッタリング研究の最近の動きについて、著者らの経験をまじえながら解説した。タングステンをダイバータ板として使用する場合の酸素との反応についても若干ふれた。

論文

On the influence of incident energy of proton on chemical erosion of graphite

山田 礼司; 曽根 和穂

Journal of Nuclear Materials, 116, p.200 - 205, 1983/00

 被引用回数:32 パーセンタイル:6.69(Materials Science, Multidisciplinary)

先の我々の実験により、黒鉛の化学スパッタリング収率は1keV水素イオンに対して最大値を取り、原子状水素は水素イオンの化学スパッタリング収率を位減化しない、ということが明らかにされた。本論文では、上記の実験事実を説明するモデルを提案した。そのモデルでは、入射イオンエネルギーが与える材料の照射損傷と、入射イオンの反射が考慮されており、水素イオン電流密度に依らずに、収率が1keV付近で最大となることが説明できる。一方、原子状水素による黒鉛の損耗率が評価され、エネルギー水素イオンの同時照射の場合、その値は0.03以上と見積ることが出来る。その結果、水素イオンによる表面損傷が原子状水素の損耗率を大きくしていることを示している。 ここで得られた2つの結果は、入射エネルギーイオンによる表面損傷が黒鉛での水素によるメタン生成に大きな影響を与えていることを示している。

論文

Thermal fatigue testing of low-z coatings on molybdenum and inconel 625

山田 礼司; 中村 和幸; 西堂 雅博; 村上 義夫

Journal of Nuclear Materials, 111-112, p.856 - 860, 1982/00

 被引用回数:11 パーセンタイル:25.79

モリブデン及びインコネル625にコーティングしたTiC,TiN及びC被膜の熱疲労試験を行った。200$$^{circ}$$Cから1400$$^{circ}$$Cまでの昇温降温の熱サイクルを3000回行い熱疲労の評価を行った。その結果、Cコーティング膜は1回の熱サイクルで基板からはがれ、TiC及びTiNの被膜ははがれなかった。TiC及びTiNに関しては、熱サイクルの回数が増加するに従い、クラックの発生及びクラックのみぞが広がるという現象が表われた。クラックのみぞの広がり及び被膜のゆがみ及び重量減少から見て、化学蒸着によって作製したTiCおよびTiNが物理蒸着法によるそれよりも優れている。

論文

Continuous observation of surface erosion of polycrystalline molybdenum implanted with helium ions with different energies

西堂 雅博; 曽根 和穂; 山田 礼司; 中村 和幸

Journal of Nuclear Materials, 96(3), p.358 - 368, 1981/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:32.26

イオン照射下において、表面の連続観察をおこなえる電子顕微鏡を用いて、種々の照射条件でヘリウムイオン衝撃されたモリブデンの表面侵食の形態を観察した。 表面侵食の形態は、照射条件、試料の熱処理温度に強く依存する。特に、モリブデンが再結晶化を開始する温度まで加熱すると、ヘリウム照射によって剥離が顕著になる。一方、表面から比較的一様に分布するようにヘリウムが打ち込まれた場合には、剥離は発生せず、ブリスターが生成される。表面侵食において重要な臨界照射量が精度良く求まり、表面侵食の発生するヘリウム濃度は、従来予想されていた値より低くなることを示した。

論文

Sputtering of silicon carbide coatings by low-energy hydrogen ions

曽根 和穂; 西堂 雅博; 中村 和幸; 山田 礼司; 村上 義夫; 岡田 雅年*

Journal of Nuclear Materials, 98(3), p.270 - 278, 1981/00

 被引用回数:12 パーセンタイル:19.49(Materials Science, Multidisciplinary)

反応性イオンプレーティング法によりモリブデン上にコーティングした種々の組成の炭化珪素皮膜ついて、1keV相当H$$^{+}$$による500$$^{circ}$$C前後におけるスパッタリング収率を測定した。主な結果は次の通り。(1)スパッタリング収率は化学理論比の組成において最も小さく、500$$^{circ}$$Cにおける値は1.15$$times$$10$$^{-}$$$$^{2}$$atoms/ionである。(2)400~600$$^{circ}$$Cで殆んど温度依存性がない。(3)化学量論比よりずれると侵食速度は大きくなり、特にSi過剰のものは照射により剥離する。AES及びEPMAを用いて、照射による表面組成の変化についても調べた。

論文

Measurement of chemical sputtering yields of various types of carbon

山田 礼司; 中村 和幸; 曽根 和穂; 西堂 雅博

Journal of Nuclear Materials, 95(3), p.278 - 284, 1980/00

 被引用回数:72 パーセンタイル:1.65(Materials Science, Multidisciplinary)

熱分解黒鉛、等方性黒鉛、ガラス状黒鉛の化学スパッタリングを、温度範囲が室温から700$$^{circ}$$Cの間で、入射水素イオンエネルギー範囲が0.1から6keVの間で測定した。 化学スパッタリング収率は、入射エネルギーが1keV、試料温度が525$$^{circ}$$Cの時に最大値をとり、その値は0.07$$pm$$0.01atoms/ionであった。試料依存性に関しては、化学スパッタリング収率の試料依存性は小さかった。メタニ生成率の照射依存性は、照射前の試料中の水素濃度に強く依存するが、1$$times$$10$$^{1}$$$$^{8}$$H$$^{+}$$/cm$$^{2}$$以上の水素イオン衝撃を行うとメタン生成率は定常値に達した。

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