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論文

Ion irradiation effects on the optical properties of tungsten oxide films

永田 晋二*; 藤田 遥*; 井上 愛知; 山本 春也; 土屋 文*; 四竈 樹男*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 268(19), p.3151 - 3154, 2010/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:29.84(Instruments & Instrumentation)

表面に触媒層を堆積させた三酸化タングステン(WO$$_{3}$$)膜は、水素に曝すと着色することから水素検知素子への応用が期待されている。WO$$_{3}$$膜の着色は、WO$$_{3}$$膜へのカチオンの導入、又は酸素空孔の形成によると考えられているが、水素による着色との関係は十分に理解されていない。そこで本研究では、イオン照射による酸素空孔の形成とWO$$_{3}$$膜の光学吸収特性への影響を調べた。スパッタリング法によりSiO$$_{2}$$基板上に作製したWO$$_{3}$$膜に対して200$$sim$$800keVに加速した酸素のイオンビーム照射を行い、WO$$_{3}$$膜の光学吸収係数の変化を測定した。その結果、照射量の増加とともにWO$$_{3}$$膜の着色が進み、光学吸収係数の変化は、酸素原子にはじき出しに関係する核的阻止能のみならず電子的阻止能を加えた値に依存することを見いだした。この結果からWO$$_{3}$$膜の着色は、イオン照射における電子励起にも起因することが示唆された。

報告書

改質硫黄固化処理法による模擬鉛廃棄物及び模擬低レベル放射性廃液の固化性能確認試験(共同研究)

曽根 智之; 佐々木 紀樹; 宮本 泰明; 山口 大美; 井上 陽佳*; 木原 勉*; 武井 義久*; 竪川 孝生*; 深谷 正明*; 入矢 桂史郎*; et al.

JAEA-Technology 2008-032, 25 Pages, 2008/03

JAEA-Technology-2008-032.pdf:5.54MB

改質硫黄はセメントに比べて遮水性,耐酸性等に優れた性能を有しており、これを用いて作製した固化体には、セメント固化体に比べて高い耐浸出性が期待できる。本試験では、放射性鉛廃棄物及び低レベル放射性廃液の模擬試料を対象に作製した改質硫黄固化体を用いて一軸圧縮強度試験及び浸出試験を実施し、それぞれの廃棄物に対する改質硫黄固化法の適用性を検討した。今回の試験で得られた結果から、金属鉛を対象に作製した改質硫黄固化体の耐浸出性は、セメント固化体を大きく上回ることが明らかとなり、改質硫黄固化法は金属鉛廃棄に対してセメント固化法に代わる有効な処理法となる可能性を有することが確認された。一方、酸化鉛及び模擬低レベル放射性廃液を対象に作製した改質硫黄固化体の耐浸出性は、セメント固化体と同程度もしくはそれ以下であり、改質硫黄固化法はセメント固化法に代わる処理法としては期待できないことがわかった。

口頭

酸化タングステン膜の光学特性におよぼす水素イオン注入の影響

井上 愛知; 藤田 遥*; 山本 春也; 永田 晋二*; 吉川 正人; 四竈 樹男*

no journal, , 

水素解離触媒を担持した三酸化タングステン(WO$$_{3}$$)薄膜を水素に曝すと、解離した水素原子がWO$$_{3}$$内部へ侵入し、W原子の価数が変化することで、濃青に着色することがわかっている。そこで、今回は、WO$$_{3}$$膜中に水素をイオン注入する手法を用いて、侵入する水素量と着色の関係を定量的に調べた。試料として、SiO$$_{2}$$基板上に形成した非晶質WO$$_{3}$$膜(300nm)を用いたが、表面に50nmの金属タングステンを堆積させ、10keVのH$$_{2}$$$$^{+}$$イオン注入時のダメージを低減させ、3$$times$$10$$^{17}$$ions/cm$$^{2}$$まで照射した。その結果、5$$times$$10$$^{16}$$ions/cm$$^{2}$$までは、照射量の増加とともに波長650nmの吸光係数が線形的に増加したが、それ以上では飽和し、約4$$mu$$m$$^{-1}$$で留まった。このときの膜中水素濃度を反跳粒子検出法(ERDA)で定量したところ、吸光係数が飽和するには約0.2H/Wの水素侵入が必要であること、膜中水素濃度が約0.4H/Wまで増加しても吸光係数が変化しないことがわかった。このことから、着色に関与しない水素の侵入過程があると予想された。

口頭

RFプラズマで作成した酸化タングステン堆積膜のイオン照射効果

永田 晋二*; 藤田 遥*; 土屋 文*; 四竈 樹男*; 井上 愛知; 山本 春也

no journal, , 

酸素組成比の異なるタングステン酸化物(WO$$_{X}$$:X $$leq$$ 3)中における水素吸収・放出挙動を明らかにするため、RFマグネトロンスパッタリング法を用いて試料作製時の酸素分圧を変化させながら作製した非晶質(nc-)WO$$_{X}$$膜(100$$sim$$400nm)について、その酸素組成比をラザフォード後方散乱法で、水素分布を反跳粒子検出法で調べた。作製直後のnc-WO$$_{3}$$膜にはH/W$$sim$$0.7程度の水素が蓄積するが、その表面にnc-WO$$_{X}$$層を堆積させた2層膜では水素量が少なく、加熱による水素放出も起こりにくかった。この2層膜に水素イオンを注入すると、注入水素はnc-WO$$_{3}$$層内へ拡散・捕捉されるが、熱処理によって2層膜を結晶化させると水素を注入しても拡散が起こらなくなった。このことから、核融合炉第一壁表面に形成されるnc-WO$$_{X}$$において、表面に酸素濃度の低いWO$$_{X}$$を形成させこれを結晶化させると、核融合燃料が第一壁に取り込まれる現象(トリチウムインベントリー)を抑制できると考えられる。

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