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論文

Structure of superconducting Ca-intercalated bilayer Graphene/SiC studied using total-reflection high-energy positron diffraction

遠藤 由大*; 深谷 有喜; 望月 出海*; 高山 あかり*; 兵頭 俊夫*; 長谷川 修司*

Carbon, 157, p.857 - 862, 2020/02

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

本研究では、全反射高速陽電子回折を用いて、Ca挿入2層グラフェン超伝導体の原子配置を明らかにした。構造解析の結果、Ca原子は、従来予想されていたグラフェン間ではなく、2層グラフェンの直下に挿入されることが判明した。電気伝導測定では、この原子配置においてのみ超伝導転移(4K)を示すことも明らかにした。今回の結果は、Ca挿入2層グラフェンにおける原子配置と超伝導発現の相関を初めて明らかにした成果である。

報告書

幌延深地層研究計画に関わるガス組成データ

宮川 和也; 玉村 修司*; 中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*

JAEA-Data/Code 2016-021, 60 Pages, 2017/03

JAEA-Data-Code-2016-021.pdf:3.87MB
JAEA-Data-Code-2016-021-appendix(CD-ROM).zip:0.45MB

日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターでは、平成13年3月より、北海道の幌延町において幌延深地層研究計画を進めている。本計画における堆積岩を対象とした地層科学研究では、ボーリング孔の地下水などの水質分析を実施しており、これと同時に、地下水溶存ガスの分析を実施してきた。一方、幌延地圏環境研究所では、微生物を活用した資源開発の一環として、幌延地域を含む北海道に産する石炭層の有効活用を目的とした調査研究を行っており、幌延深地層研究センターとの研究協力の一環として幌延の地下水溶存ガスの分析を実施してきた。また、電力中央研究所では、幌延深地層研究センターとの共同研究の一環として、幌延の地下水中の希ガスの分析を実施してきた。本報告書は、幌延深地層研究計画に関わる平成13年度から平成27年度までの地下水溶存ガスデータを取りまとめたデータ集である。

論文

Atomic and electronic structures of Si(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$ superstructure

深谷 有喜; 久保 敬祐*; 平原 徹*; 山崎 詩郎*; Choi, W. H.*; Yeom, H. W.*; 河裾 厚男; 長谷川 修司*; 松田 巌*

e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 10, p.310 - 314, 2012/07

Si(111)-$$sqrt{3}timessqrt{3}$$-Ag表面は、典型的な二次元金属系として精力的に研究されている。この表面上に微量の貴金属又はアルカリ金属原子を吸着させると、表面電気伝導度の急激な上昇に伴い、$$sqrt{21}timessqrt{21}$$超構造が発現する。冶金学的見地から、この$$sqrt{21}timessqrt{21}$$超構造は、二次元電子化合物として興味が持たれている。本研究では、反射高速陽電子回折(RHEPD),角度分解光電子分光(ARPES),走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて、AuとAg原子吸着による$$sqrt{21}timessqrt{21}$$超構造の原子配置と電子状態を調べた。ARPESとSTMの測定から、異なったAuとAgの組成比を持つ$$sqrt{21}timessqrt{21}$$と似た電子状態を形成していることがわかった。RHEPDによる構造解析から、AuとAgの組成比が異なっても、ほぼ同一の原子配置をとることがわかった。

論文

Atomic structure of two-dimensional binary surface alloys; Si(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$ superstructure

深谷 有喜; 松田 巌*; 橋本 美絵*; 久保 敬祐*; 平原 徹*; 山崎 詩郎*; Choi, W. H.*; Yeom, H. W.*; 長谷川 修司*; 河裾 厚男; et al.

Surface Science, 606(11-12), p.919 - 923, 2012/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:66.58(Chemistry, Physical)

反射高速陽電子回折と光電子分光を用いて、Si(111)-$$5times2$$-Au表面上へのAg原子吸着により発現するSi(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$超構造(Si(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$-(Au,Ag)表面)の原子配置を調べた。光電子分光による測定から、Si(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$-(Au,Ag)表面は、AuとAg原子の組成比の異なった他のSi(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$超構造のものと似た電子状態を形成していることがわかった。反射高速陽電子回折のロッキング曲線と回折パターンの解析から、AuとAgの原子配置もまた、他のSi(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$超構造のものに近いことがわかった。これらの結果は、二次元電子化合物に特有の特徴と一致する。

論文

Electron compound nature in a surface atomic layer of a two-dimensional hexagonal lattice

松田 巌*; 中村 史一*; 久保 敬祐*; 平原 徹*; 山崎 詩郎*; Choi, W. H.*; Yeom, H. W.*; 成田 尚司*; 深谷 有喜; 橋本 美絵*; et al.

Physical Review B, 82(16), p.165330_1 - 165330_6, 2010/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:54.71(Materials Science, Multidisciplinary)

一価金属の共吸着でSi(111)表面上に形成される$$sqrt{21}timessqrt{21}$$超構造は、表面状態の電子数と吸着金属の原子数の割合が常に一定で形成される。このことは、$$sqrt{21}timessqrt{21}$$超構造が電子化合物の特性を持つことを意味している。われわれは、二次元表面合金相である$$sqrt{21}timessqrt{21}$$超構造の安定性を調べるために、Hume-Rothery型化合物における代表的な2つの理論、Jones model及びpseudopotential modelを用いて解析を行った。解析の結果、二次元表面合金相においてはJones modelが破綻しており、pseudopotential modelにおける二次元の表面状態電子を介した中距離原子間相互作用の重要性を見いだした。

論文

Fast Z-pinch optical guiding for laser wakefield acceleration

細貝 知直; 神門 正城; 出羽 英紀; 小瀧 秀行; 近藤 修司; 長谷川 登; 堀岡 一彦*; 中島 一久

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 455(1), p.155 - 160, 2000/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:79.17

われわれは、高速Zピンチ放電を光導波路形成に用いることを提案し研究開発を進めてきた。高速立ち上がりの電流で駆動されるZピンチ放電では、高速で収縮する同軸状電流層の前面に衝撃波が駆動され、電流層と衝撃波によってプラズマ柱のコア内部に径100$$mu$$m以下の凹型のプラズマ密度分布が形成される。この収縮プロセスでZ軸上に形成されるプラズマの内部構造を光導波路としてレーザー光のガイディングに用いる。低インダクタンス電源による高速電流駆動とガスの予備電離を用いることによって、電磁流体的不安定性が成長する前にプラズマを圧縮することができ、軸方向に一様な再現性の良いシリンダー状のプラズマチャンネルが形成されることが実験とMHDシミュレーションによって確かめられている。今回このプラズマチャンネルの端面に高強度超短パルスレーザー(レーザーパワー2.2TW、パルス幅90fs)を集光(集光直径40$$mu$$m、集光強度$$>$$1$$times$$10$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$)しガイド実験を行った。高強度超短バルスレーザーはプラズマチャンネル中を真空中の回折距離の12.5倍に相当する2cmにわたってガイドされた。

論文

高速Zピンチを用いた高強度超短パルスレーザーのガイディング

細貝 知直; 神門 正城; 出羽 英紀; 小瀧 秀行; 近藤 修司; 長谷川 登; 金沢 修平; 中島 一久*; 堀岡 一彦*

電気学会論文誌,A, 120(5), p.575 - 582, 2000/05

本論文では、キャピラリー放電励起型X線レーザーの技術をベースにした、高速Zピンチ放電光導波路を提案した。高速立ち上がりの電流で駆動されるZピンチ放電では、高速で収縮する同軸状電流層の前面に衝撃波が駆動され、電流層と衝撃波によってプラズマ柱のコア内部の径100$$mu$$m程度の領域に凹型のプラズマ密度分布が形成される。この収縮プロセスで中心軸上に形成されるプラズマの内部構造を積極的にレーザー光のガイディングに用いる。低インダクタンス電源による高速電流駆動とガスの予備電離を用いることによって、軸方向に一様な再現性の良いシリンダー状のプラズマチャンネルが形成されることが実験とMHDシミュレーションによって確かめられた。このプラズマチャンネルの端面に高強度超短パルスレーザー(レーザーパワー2.2TW,パルス幅90fs)を集光(集光直径40$$mu$$m,集光強度$$>$$1$$times$$10$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$)しレーザー光のガイド実験を行った。高強度超短パルスレーザーはプラズマチャンネル中を真空中の回折距離の12.5倍に相当する2cmにわたってガイドされた。

論文

Optical guidance of terrawatt laser pulses by the implosion phase of a fast Z-pinch discharge in a gas-filled capillary

細貝 知直*; 神門 正城*; 出羽 英紀*; 小瀧 秀行; 近藤 修司; 長谷川 登; 中島 一久*; 堀岡 一彦*

Optics Letters, 25(1), p.10 - 12, 2000/01

 被引用回数:116 パーセンタイル:3.18(Optics)

レーザの集光強度を保ったまま回折長よりも長く伝搬させることはX線レーザやレーザ加速にとって重要な問題である。この問題に対してわれわれは高速キャピラリー放電を用いたプラズマ導波路を提案する。キャピラリー中にガスを封入し安定なZピンチ放電によって軸対称にプラズマを収縮させる。このとき、高速で軸方向に運動するプラズマ層とそれによって駆動される衝撃波でコア内部に凹型電子密度分布を持ったチャンネルが形成される。プラズマチャンネル中の凹型電子密度分布形成過程を調べるために放電ダイナミックスとチャンネル中のレーザの伝搬を観測した。また、実験結果をMHDシミュレーションを行い検討した。これらより高速キャピラリー放電の収縮過程で径~75$$mu$$m、長さ1cm、電子密度5$$times$$10$$^{16}$$-1.5$$times$$10$$^{18}$$以上の凹型電子密度分布を持つプラズマ導波路が形成されたことを実験的に確認した。

口頭

High-order harmonic comb from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.

no journal, , 

We present the new regime of high-order harmonics generation by multi-TW femtosecond lasers irradiating gas jet targets. We describe new results concerning the off-axis XUV harmonics emission, angular distribution and source size.

口頭

On-axis and off-axis high order harmonics generation by relativistic laser in gas jet target

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.

no journal, , 

We have recently discovered a new regime of high-order harmonic generation by multi-TW femtosecond lasers focused to gas jet targets, where comb-like spectra with hundreds of harmonic orders, reaching the photon energy of 500 eV, including the "water window" spectral range, were generated by either linearly or circularly polarized pulses. In this presentation we describe the results of new experiments with the J-KAREN laser in KPSI, JAEA, namely (1) the discovery of a strong off-axis XUV high-order harmonics emission, (2) the detailed study of the high-resolution on-axis harmonics spectra, and (3) the measurements of the harmonics source size and angular divergence which allow more accurate estimate of the peak spectral brightness, much more favorable compared to the previous conservative estimates.

口頭

High-order harmonics from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.

no journal, , 

In recent experiments we discovered bright off-axis harmonics carrying the pulse energy of up to 50 nJ ($$approx 5 times 10^9$$ photons) in the 60-100 eV spectral region, which is one of the best results achieved with compact coherent X-ray sources. We measured the angular divergence. High-resolution images reveal that the harmonics are emitted from two point-like regions with size smaller than a micron, which was predicted by our relativistic electron spikes model.

口頭

Source structure of high-order harmonics from relativistic electron spikes

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.

no journal, , 

In recent experiments with the J-KAREN laser we imaged the source of harmonics with photon energies from 60 to 100 eV onto a LiF crystal detector, which provides sub-$$mu$$m resolution. The images reveal that the harmonics are emitted from two point-like regions with size smaller than a micron, in accordance with the prediction of our relativistic electron spikes model.

口頭

High-resolution XUV imaging of catastrophes in relativistic plasma

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.

no journal, , 

Plasma produced with relativistic-irradiance (I$$_{0}$$ $$>$$ 10$$^{18}$$ W/cm$$^{2}$$) lasers is known as a source of XUV and X-ray radiation generated via various mechanisms. Recently discovered by us high-order harmonic emission from gas jet targets produces short-pulse coherent radiation desirable for many applications. According to our model, the harmonics are emitted by relativistic electron spikes, which are the density singularities resulting from catastrophes of a multi-stream relativistic plasma flow. Here we present high-resolution measurements of a XUV emission source which show that the radiation is indeed emitted by tiny sources, in accordance with the model prediction. In the experiment performed with the J-KAREN laser the XUV emission (60-100 eV) has been imaged on a LiF crystal detector, which reveals the detailed structure of the XUV sources, for example the double source consisting of two sub-micrometer radiating points, as predicted by the model.

口頭

トンネル高速検査に向けた小型高出力・高繰返しNd:YAGレーザーの開発

三上 勝大; 長谷川 登; 岡田 大; 近藤 修司; 河内 哲哉

no journal, , 

鉄道トンネル等に用いられるコンクリート壁の打音法による野外検査において、加震方法をレーザー照射に置き換えスキャニングすることで劇的に高速化することが期待されている。我々は加震用レーザー装置の必要性能、特に検査車両に積載できるサイズ(4.2m$$times$$0.8m)を満たしたMOPAシステムベースの小型高出力・高繰返しNd:YAGレーザーの開発を行った。主発振器のレーザー光をロッド増幅器を用いて増幅試験を行った結果を報告する。

口頭

野外インフラ検査に向けた小型高出力・高繰返しNd:YAGレーザーの開発

三上 勝大; 長谷川 登; 岡田 大; 近藤 修司; 河内 哲哉

no journal, , 

鉄道トンネル等に用いられるコンクリート壁の打音法による野外検査において、加震方法をレーザー照射に置き換えることが検討されている。加震用レーザー装置の必要性能を満たしたMOPAシステムを基にした高出力・高繰返しNd:YAGレーザーシステム(5J, 50Hz, $$sim$$15ns)の開発を行った。開発したシステムサイズは検査用車両に積載できるサイズ(4.2m$$sim$$0.8m)である。主発振器のレーザー光を2本のロッド増幅器を用いて増幅試験を行った結果、出射エネルギー5 J達成の指針を得たので報告する。

口頭

インフラ検査に向けた小型高平均出力Nd:YAGレーザー装置の開発

三上 勝大; 長谷川 登; 岡田 大; 近藤 修司; 河内 哲哉

no journal, , 

鉄道トンネル等に用いられるコンクリート壁は従来より打音法よって検査されているが、加震方法をレーザー照射に置き換えスキャニングすることで劇的に高速化することが期待されている。我々は加震用レーザー装置として、検査車両積載可能サイズかつ必要なレーザー出力を供給するMOPAシステムベース高出力・高繰返しNd:YAGレーザーの開発を行った。主発振器のレーザー光をロッド増幅器を用いて増幅試験を行った結果を報告する。

口頭

Development of the high speed inspection system of defects inside concrete

三上 勝大; 倉橋 慎理*; 北村 俊幸*; 長谷川 登; 岡田 大; 近藤 修司; Kotyaev, O.*; 島田 義則*; 河内 哲哉

no journal, , 

コンクリート製社会インフラ構造物の老朽化による深刻な事故が懸念されており、重大事故を未然に防ぐため打音法によるコンクリートの内部欠陥検査が進められている。最近、開発が進められているレーザーを用いた内部欠陥検査手法では、振動励起レーザーの高エネルギーパルスによりコンクリート表面に振動を発生させ、振動箇所を検出レーザーを用いて遠隔かつ定量的に内部欠陥を評価が可能となっている。我々は、高速のコンクリートの内部欠陥検査を行うため、振動励起レーザーおよび検出レーザーの高繰返し化を行った検査システム試作機を開発し、実用化に向けた高速欠陥検査を実証したので報告する。

口頭

全反射高速陽電子回折法によるSiC上のLiインターカレーション2層グラフェンの構造解析

遠藤 由大*; 望月 出海*; 深谷 有喜; 高山 あかり*; 兵頭 俊夫*; 長谷川 修司*

no journal, , 

近年、新規超伝導発現の舞台として、半導体・絶縁体基板上の単$$sim$$数原子層物質に注目が集まっている。これまでに本研究グループでは、2層グラフェンの層間にCa原子をインターカレートしたC$$_{6}$$CaC$$_{6}$$において、電気伝導測定から超伝導転移を観測している。このようなグラフェン層間化合物では、インターカレーションによる特異な構造変化が報告されているが、原子配置の詳細はまだ明らかになっていない。本研究では、最表面近傍の詳細な構造解析が可能な全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法を用いて、Liインターカレート前後のSiC(0001)表面上の2層グラフェンの構造変化を調べた。講演では、様々な構造モデルを仮定したロッキング曲線の計算と測定結果の比較から、最適な構造モデルを議論する。

口頭

レーザーを活用した新しいインフラの保守保全技術の開発

長谷川 登*; 錦野 将元*; 三上 勝大*; 岡田 大*; 近藤 修司*; 河内 哲哉*; 島田 義則*; 倉橋 慎理*; 北村 俊幸*; Kotyaev, O.*; et al.

no journal, , 

急峻な地形を有する我が国にはトンネルや橋梁をはじめとするコンクリートを使用した社会インフラが数多く利用されている。特にトンネルの総延長は鉄道・道路を合わせて約8,000 kmにも及んでおり、その中には築50年を越えたものも多く、事故を未然に防ぐための定期的な点検・補修を行うことが社会的な急務となっている。現在のコンクリート構造物の保守保全作業は訓練を受けた作業員による手作業に委ねられており、近接目視・触診・打音検査により欠陥を診断し、必要に応じて叩き落とし等の補修を行っている。これらは全て対象に近接する必要があるため時間がかかる事に加え、検査員に危険も伴う。そこで、高速・非接触・遠隔操作が可能な新しい保守保全技術の開発が盛んに行われている。本研究では、3種類のレーザー技術を用いることで、トンネルコンクリートを対象とした近接目視・触診・打音・叩き落としの一連の作業を遠隔・自動化を行うことを目的とし、屋外における実証試験を開始しており、この結果を中心に紹介する。

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