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北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：43 パーセンタイル：96.93(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300
Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; 松岡 萌*; et al.
Science, 364(6437), p.272 - 275, 2019/04
被引用回数：259 パーセンタイル：99.73(Multidisciplinary Sciences)小惑星探査機はやぶさ2のターゲット天体であるリュウグウは、始原的な炭素質物質で構成されていると考えられている。はやぶさ2に搭載された近赤外分光計(NIRS3)によって、天体の表面組成を得た。天体全体の観測で、弱く細い吸収が2.72ミクロンに確認され、OHを含む鉱物の存在を示している。弱いOH吸収と低いアルベドは熱やショックによって変質を受けた炭素質コンドライトに似ている。OHバンドの位置はほとんど一定であり、衝撃片の集合によって形成されたリュウグウは組成的に均質であることを示している。
横田 久美子*; 田川 雅人*; 松本 康司*; 古山 雄一*; 北村 晃*; 神田 一浩*; 戸出 真由美; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
Protection of Materials and Structures from the Space Environment; Astrophysics and Space Science Proceedings, Vol.32, p.531 - 539, 2012/08
Stability of hydrogen in Diamond-like carbon (DLC) film under simulated space environment, i.e., hyperthermal atomic oxygen, vacuum ultraviolet (VUV) and soft X-ray exposures has been studied. Hydrogen in DLC was released by low-energy atomic oxygen beam exposure, whereas the gasification reaction of carbon atom needed collision energy above 3 eV. The desorption process in the deep region required a higher collision energy. The density of hydrogen decreased 11% by atomic oxygen exposure, and was independent of the collision energy. Photon exposure also releases hydrogen from DLC. High-energy photons in soft X-ray promote the hydrogen desorption even from deeper region with high efficiency. It was considered that soft X-ray could release bonded hydrogen which is not released by VUV or atomic oxygen exposures.
田川 雅人*; 岸田 和博*; 横田 久美子*; 松本 康司*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; Zhang, J.*; Minton, T. K.*
Protection of Materials and Structures from the Space Environment; Astrophysics and Space Science Proceedings, Vol.32, p.547 - 555, 2012/08
Volatile products were measured from two types of diamond-like carbon films under the hyperthermal atomic oxygen (AO) beam bombardment. It was clearly observed that CO and CO
were formed at the conventional hydrogenated DLC surface by hyperthermal AO beam exposure. Desorption rates of CO and CO are constant with AO fluence which reflects the constant erosion rate of the hydrogenated DLC. In contrast, Si-doped DLC shows decrease in amount of CO and CO with increasing AO fluence. Oxidation of Si atoms at the DLC surface was detected by X-ray photoelectron spectroscopy. This is the evidence that SiO film formed at the DLC surface could prevent AO reaction with C atoms in DLC which leads to loss of DLC. Since a self-healing capability can be expected on Si-doped DLC, metal doping is a promising technology for space application of DLC.
田川 雅人*; 横田 久美子*; 北村 晃*; 松本 康司*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 神田 一浩*; 新部 正人*
Applied Surface Science, 256(24), p.7678 - 7683, 2010/10
被引用回数：13 パーセンタイル：50.83(Chemistry, Physical)超熱原子状酸素ビームに曝した水素化ダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜の表面構造変化を、ラザフォード後方散乱分光(RBS),放射光光電子分光(SR-PES),X線吸収端微細構造解析(NEXAFS)で調べた。DLC表面は酸化され、原子状酸素の高エネルギー衝突でエッチングされることがわかった。RBSとリアルタイム質量損失測定では原子状酸素強度とエッチング量は比例した。SR-PESでは酸化層はDLC膜の最表面に限られることがわかった。NEXAFSからはDLCのsp
構造が選択的にエッチングされ、sp
リッチ領域がDLC表面に残ることがわかった。DLC表面にspリッチ領域が生成すると表面荒れが起こり、初期のDLC表面に比べてエロージョン収率が減少することがわかった。
横田 久美子*; 田川 雅人*; 北村 晃*; 松本 康司*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; Fontaine, J.*; Belin, M.*
Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Space Technology Japan (Internet), 7(ists26), p.Pc_37 - Pc_42, 2009/06
Siドープダイヤモンドライクカーボン(DLC)に対する超熱原子状酸素(AO)照射の効果を調べた。組成比でSiを10%含むものと20%のものと二種類のDLCを試験した。試験には放射光光電子分光法(SR-PES)とラザフォード後方散乱法(RBS)を用いた。SR-PES法からAO照射によってSiO層がSiドープDLC表面に形成されることがわかった。RBSからはAO照射によってSiをドープしないDLCの膜厚が目減りすること、それと対照的に、SiドープDLC表面に形成されるSiO層がその下地のDLCを保護する効果があることがわかった。
横田 久美子*; 田川 雅人*; 北村 晃*; 松本 康司*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
Applied Surface Science, 255(13-14), p.6710 - 6714, 2009/04
被引用回数：13 パーセンタイル：50.25(Chemistry, Physical)超熱原子状酸素に曝した水素化ダイヤモンドライクカーボン(DLC)中の水素と炭素の密度をラザフォード後方散乱分光と弾性反跳イオン分析で調べた。DLC中の水素密度は、原子状酸素の衝突エネルギーが3eV以上では炭素原子を取り去る必要があるが、2eV程度では酸素原子暴露とともに減少した。高い衝突エネルギーはDLCの深い部分からの水素の脱離に有効である。表面での水素密度は酸素原子暴露で6%減少したが、衝突エネルギーには依存しない。さらに、DLC中を拡散する遊離している水素は原子状酸素の衝突によるエネルギー移動によって脱離することがわかった。
横田 久美子*; 田川 雅人*; 北村 晃*; 松本 康司*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; Fontaine, J.*; Belin, M.*
AIP Conference Proceedings 1087, p.368 - 383, 2008/05
Siをドープしたダイヤモンドライクカーボン(DLC)の表面保護に関して、超熱原子状酸素(AO)ビーム照射の効果を調べた。Siの含有率が10%と20%の二種類のDLCを試験した。高分解能放射光光電子分光法(SR-PES)とラザフォード後方散乱法を用いて、超熱原子状酸素ビームを照射したDLC表面を分析した。SR-PES分析から、SiをドープしたDLCではAO照射によってSiO層が形成されることがわかった。RBS分析からは、ノンドープDLCではAO照射によって膜厚が目減りすること、それとは対照的に、SiドープDLCではSiO層が下地のDLCを保護することがわかった。
and diamond-like carbon lubricating films; Atomic oxygen-induced erosion and its effect on tribological properties田川 雅人*; 横田 久美子*; 松本 康司*; 鈴木 峰男*; 寺岡 有殿; 北村 晃*; Belin, M.*; Fontaine, J.*; Martin, J. M.*
Surface & Coatings Technology, 202(4-7), p.1003 - 1010, 2007/12
被引用回数：63 パーセンタイル：89.41(Materials Science, Coatings & Films)低軌道宇宙環境における5eV原子状酸素の影響を、二硫化モリブデンスパッタ膜並びにダイヤモンドライクカーボン潤滑剤に対して実験的に検証した。X線光電子分光の結果から、二硫化モリブデン表面のモリブデンの酸化と、硫黄の気化が顕著であることが示された。深さ方向分析の結果、これらの変化は表面から3nmと極めて浅い領域で生じていることが示された。これは表面で酸化したモリブデンが保護膜の役目を果たし、酸素原子の影響を防いでいるためであると考えられる。このような組成変化は摩擦係数にも影響を及ぼすが、表面層が磨耗によって除去されるとその影響は見られない。しかし、モリブデン酸化物のアブレシブ磨耗の結果、原子状酸素照射のある条件下では二硫化モリブデンの寿命が極端に低下することが示された。一方、ダイヤモンドライクカーボンでは表面の炭素の酸化状態は原子状酸素によっても大きく変化しないことが放射光光電子分光から明らかになったが、ラザフォードバックスキャッタリングの結果、膜自体の気化劣化が激しいことが示され、宇宙環境におけるDLCの利用には保護膜形成等の措置が必要である。
S
岡根 哲夫; 藤森 伸一; 間宮 一敏; 岡本 淳; 村松 康司; 藤森 淳; 鈴木 博之*; 松本 武彦*; 古林 孝夫*; 磯部 雅朗*; et al.
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 272-276(Suppl.), p.e297 - e298, 2004/05
被引用回数：5 パーセンタイル：29.77(Materials Science, Multidisciplinary)金属-絶縁体転移を示すスピネル・カルコゲナイドCuIrSの温度に依存した電子状態の変化を高分解能軟X線光電子分光により実験的に調べた。試料温度が転移温度以下になると、フェルミ準位近傍でギャップの形成が見られる一方、価電子帯全体の構造も高エネルギー側にシフトしていることが明らかになった。またIr 4
内殻準位の光電子スペクトルの形状は転移温度の上と下で非常に顕著な形状変化を示した。このことは金属-絶縁体転移に伴うIr 5
電子状態の変化に対応したものと考えられる。
田川 雅人*; 横田 久美子*; 松本 康司*; 北村 晃*; 山田 倫子*; 神田 一浩*; 新部 正人*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; Belin, M.*; et al.
no journal, ,
水素化ダイヤモンドライクカーボン(HDLC)の宇宙環境下での原子状酸素による劣化について実験室環境で模擬試験を行った。HDLCはプラズマCVD法でSi基板上に作製した。原子状酸素ビームはレーザーデトネーション法で形成した。表面分析には放射光光電子分光法,ラザフォード後方散乱法,弾性反跳分析法,X線吸収端微細構造分析法を用いた。原子状酸素照射によって酸素の化学結合状態には大きな変化はないが、炭素と水素の濃度が低下した。sp/sp3比が減少したことからsp炭素の選択的エッチングが起こったと解釈した。
田川 雅人*; 横田 久美子*; 北村 晃*; 松本 康司*; 山田 倫子*; 神田 一浩*; 新部 正人*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; Belin, M.*; et al.
no journal, ,
宇宙環境下に水素化ダイヤモンドライクカーボン(HDLC)を置いたとき高速の原子状酸素によって材料表面がどの程度劣化するかについて実験室環境で模擬試験を行った。HDLCはプラズマCVD法でSi基板上に作製した。高速の原子状酸素ビームはレーザーデトネーション法で形成した。表面分析には放射光光電子分光法(SRPES),ラザフォード後方散乱法(RBS),弾性反跳分析法(ERDA),X線吸収端微細構造分析法(NEXAFS)を用いた。HDLCに原子状酸素を照射すると、酸素の化学結合状態には大きな変化はないが、炭素と水素の濃度が低下した。sp/sp比が減少したことから、sp状態にある炭素が選択的にエッチングされたと結論した。
田川 雅人*; 横田 久美子*; 北村 晃*; 松本 康司*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
no journal, ,
本発表では酸素原子を照射したダイヤモンドライクカーボン膜(DLC)に含まれる水素量の深さ方向分布の測定を行った結果について報告する。今回の実験では1.8
5.3eVの並進エネルギーを有する酸素原子をDLCへ照射し、膜内水素量を弾性反跳粒子検出法(ERDA)により測定した。その結果、1.8eVの低エネルギー酸素原子照射ではDLC膜厚自体に変化は認められないが(炭素脱離は生じていない)、水素密度が表面から100nm付近まで低下していることがわかった。酸素原子の衝突エネルギーを大きくすることで、水素密度低下がより深い領域でも観察されるが、表面付近の水素密度低下は一定以上進行しないことから、酸素原子照射による水素脱離現象はDLC内部における水素の結合状態に依存しているものと思われる。
carbon in a diamond-like carbon film by hyperthermal atomic oxygen exposures田川 雅人*; 横田 久美子*; 北村 晃*; 松本 康司*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 神田 一浩*; 新部 正人*
no journal, ,
本研究では水素化ダイヤモンドライクカーボンに超熱原子状酸素ビームを照射して、sp/sp比の変化をX線吸収端微細構造分光法で調べた。実験は、X線吸収端微細構造分光の測定を放射光施設ニュースバルのBL9で行い、また、ラザフォード後方散乱の実験を神戸大学で、さらに、放射光光電子分光の実験をSPring-8のBL23SUで行った。グラファイトに特徴的なsp成分が2eVの超熱原子状酸素ビームで選択的にエッチングされることがわかった。この結果は従来から知られているダイヤモンドよりグラファイトの方が宇宙空間で腐食しやすいという事実と整合する。
横田 久美子*; 田川 雅人*; 北村 晃*; 松本 康司*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
no journal, ,
本研究では、ダイヤモンドライクカーボン膜中の水素の基本的な性質を調べるために、超熱エネルギーの原子状酸素ビームの照射効果を観察した。超熱原子状酸素ビームの照射,弾性反跳粒子分析,ラザフォード後方散乱分析は神戸大学で行った。酸素の衝突エネルギーが大きいほど深いところまで水素の脱離が起こることがわかった。結局、水素原子の方が炭素原子より脱離しやすいことがわかった。
横田 久美子*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 神田 一浩*; 古山 雄一*; 松本 康司*; 田川 雅人*
no journal, ,
In this study, the hydrogenated diamond-like carbon (DLC) film was tested as the candidate for the next generation space lubricant. The atomic oxygen (AO) environment in the low Earth orbit (LEO) was achieved in a laboratory by a laser-detonation AO beam source which could provide collision energy as high as 5 eV. Real-time mass-loss measurement and chemical analysis of the surfaces after the hyperthermal AO beam exposure were performed with a quartz crystal microbalance and synchrotron radiation photoelectron spectroscopy at BL23SU in the SPring-8 facilities, respectively. Hydrogen content and sp/sp ratio of the DLC were evaluated by an eleatic recoil detection analysis method and a near-edge X-ray absorption fine structure method. Although a non-dope DLC could not be survived by the AO bombardment, a thin SiO layer was formed at an Si-doped DLC surface. It protects the underneath DLC. Hydrogen in the DLC was not affected by the AO bombardment.
Takir, D.*; 北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; et al.
no journal, ,
宇宙航空研究開発機構(JAXA)の探査機・サンプルリターンミッション「はやぶさ2」は、地球近傍小惑星Ryuguに到着した。この小惑星は、原始的な炭素質天体に分類される。ここでは、「はやぶさ2」探査機に搭載された近赤外線分光器(NIRS3)の最近の観測結果を報告する。この観測は、リュウグウの表面組成の直接測定と、リターンサンプルのコンテクストを提供する。NIRS3は、観測された表面全体に2.72マイクロメートルを中心とする弱く狭い吸収特性を検出した。この吸収特性は、OHを含む鉱物の存在に起因する。また、NIRS3の観測により、リュウグウは探査機による近接観測で最も暗い天体であることが明らかになった。OHの強度と低いアルベドから、熱衝撃変成された、あるいは炭素に富む宇宙風化した始原的な水和炭素質コンドライトと一致する。
