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論文

Equilibrium and non-equilibrium charge-state distributions of 2.0 MeV/u carbon ions passing through carbon foils

今井 誠*; 左高 正雄*; 松田 誠; 岡安 悟; 川面 澄*; 高廣 克己*; 小牧 研一郎*; 柴田 裕実*; 西尾 勝久

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 354, p.172 - 176, 2015/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:78.31(Instruments & Instrumentation)

炭素薄膜通過後の2.0MeV/uの炭素イオンについて平衡状態および非平衡状態の両方の電荷分布を実験的に調べた。測定された電荷状態分布は、10$$mu$$g/cm$$^{2}$$の標的厚さで平衡に達し、これは98$$mu$$g/cm$$^{2}$$の最大標的厚さまで変化しなかった。平衡電荷分布、平衡平均電荷、および平衡分布の幅と傾きを、ETACHAコードを含むシミュレーション結果だけでなく、既存の半経験式を用いた予測と比較した。C$$^{2+}$$, C$$^{3+}$$, C$$^{4+}$$入射イオンの電荷分布, 平均電荷状態および分布幅は、平衡前の領域で5.7$$mu$$g/cm$$^{2}$$の標的厚さで準平衡値に合流し、そして同じ速度での硫黄イオンで既に示されているように、C$$^{5+}$$およびC$$^{6+}$$イオンを含む全ての初期荷電状態についての真の平衡値に到達している。ETACHAと単一電子移動のみを考慮したレート方程式の2種類のシミュレーションを使用することで、測定された電荷状態の変化を定性的に再現した。準平衡な挙動はETACHAコードで再現できるが、初歩的なレート方程式では再現できない。

論文

Application of X-ray photoelectron spectroscopy to characterization of Au nanoparticles formed by ion implantation into SiO$$_{2}$$

高廣 克己*; 大泉 信之助*; 森本 圭一*; 川面 澄*; 一色 俊之*; 西尾 弘司*; 永田 晋二*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 楢本 洋*

Applied Surface Science, 256(4), p.1061 - 1064, 2009/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:38.1(Chemistry, Physical)

In X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of Au nanoparticles, the width of 5d valence band changes with Au particle size. This enables us to estimate the size of Au nanoparticles by using XPS. In this work, the 5d-band width has been measured for Au nanoparticles formed by ion implantation into SiO$$_{2}$$. The 5d-band width is found to be correlated strongly with the Au concentration. As the Au concentration increases, the 5d-band width becomes larger, indicating that the Au nanoparticles with the larger size tend to be formed in the vicinity of the projected range of Au ions. This correlation agrees very well with the results from transmission electron microscopy.

論文

Ion-induced self-organized ripple patterns on graphite and diamond surfaces

高廣 克己*; 尾崎 孝一*; 川面 澄*; 永田 晋二*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 楢本 洋*

Applied Surface Science, 256(4), p.972 - 975, 2009/11

 被引用回数:11 パーセンタイル:46.93(Chemistry, Physical)

In order to investigate the allotropic effect on ripple pattern formation, highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) and single crystalline diamond were irradiated with 10-200 keV Xe$$^{+}$$ at an incident angle of 60$$^{circ}$$ with respective to the surface normal. The irradiation fluence was 2 $$times$$ 10$$^{17}$$ cm$$^{-2}$$ for all irradiations. Ripple patterns were observed on both HOPG and diamond surfaces. However, large differences in ripple wavelengths, amplitudes and surface roughnesses between HOPG and diamond were recognized. The reason for these differences is discussed.

論文

Ion irradiation effects on amorphization and thermal crystallization in Zr-Al-Ni-Cu alloys

永田 晋二*; 東 誠二郎*; 土屋 文*; 藤 健太郎*; 四竈 樹男*; 高廣 克己*; 尾崎 孝一*; 川面 澄*; 山本 春也; 井上 愛知

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 257(1-2), p.420 - 423, 2007/04

 被引用回数:16 パーセンタイル:74.03(Instruments & Instrumentation)

代表的な金属ガラスであるZr$$_{55}$$Al$$_{10}$$Ni$$_{5}$$Cu$$_{30}$$合金に対してイオン照射を行い、その構造及び初晶挙動について研究を行った。実験では、厚さ50-100$$mu$$mの膜状試料に300-500keVのエネルギーに加速した水素(H),銀(Ag),銅(Cu)、及び金(Au)のイオン照射を行った後、X線回折法により結晶構造を調べた。その結果、照射直後の試料の構造に変化は見られず、照射したイオン種による違いも見いだせなかった。さらに、イオン照射した試料に対して熱処理を行うと準安定相の形成が確認された。これらの事実から、初晶は、エネルギー付与が多くなるとその成長速度が遅くなる傾向のあることがわかった。これは、イオンの線エネルギー付与が大きくなるにつれ形成される準安定相の核生成サイトが増加するためであると考えられた。

論文

Charge state evolution of 2MeV/u sulfur ion passing through thin carbon foil

今井 誠*; 左高 正雄; 川面 澄*; 高廣 克己*; 小牧 研一郎*; 柴田 裕実*; 須貝 宏行; 西尾 勝久

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 256(1), p.11 - 15, 2007/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.58(Instruments & Instrumentation)

重イオンの照射効果においてはイオン電荷により効果が異なる。そのためイオン電荷は重要なパラメーターであるが、その電荷は物質内で変化する。物質内の重イオンの電荷状態変化を研究するためタンデム加速器からの高エネルギー多価硫黄イオンを炭素薄膜に通過させ、イオンの電荷分布と炭素薄膜の厚さによる電荷変化の進展を測定した。入射イオンの電荷は6+から14+まで、薄膜の厚さは電荷が平衡に達する厚さよりも薄い0.9, 1.1, 1.5, 2.0, 3.0, 4.7, 6.9, 10.0$$mu$$g/cm$$^{2}$$についてそれぞれ測定した。一電子移行のrate方程式に基づくETACHAコードによりそれぞれの膜厚での出射イオンの電荷の平均値と電荷の分布幅についてはよく一致することがわかった。

論文

Core level and valence band photoemission spectra of Au clusters embedded in carbon

高廣 克己*; 大泉 信之助*; 寺井 睦*; 川面 澄*; 土屋 文*; 永田 晋二*; 山本 春也; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 笹瀬 雅人*

Journal of Applied Physics, 100(8), p.084325_1 - 084325_6, 2006/10

 被引用回数:26 パーセンタイル:66.23(Physics, Applied)

ガラス状炭素へ注入したAuクラスターのサイズの推定のため、X線光電子分光法を利用した。4f及び5d光電子スペクトルの解析から、注入Au原子濃度に応じて、クラスターサイズは0.7-2.5nmの分布を示した。さらに、4f電子の結合エネルギーのシフト量と5d電子のエネルギーレベルの分裂量の相関を求め、Auクラスターが炭素表面と内部に有るときで、異なった結果になることを見いだした。これは、光電子放出時の最終状態でのクラスター周辺のクーロン荷電現象に対する化学的な環境効果によるものと結論した。

論文

Rutherford backscattering spectrometry of electrically charged targets; Elegant technique for measuring charge-state distribution of backscattered ions

高廣 克己*; 寺井 睦*; 川面 澄*; 楢本 洋; 山本 春也; 土屋 文*; 永田 晋二*; 西山 文隆*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 45(3A), p.1823 - 1825, 2006/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:9.07(Physics, Applied)

$$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$はイオンが入射しても安定に帯電する。この現象を利用して、ラザフォード後方散乱(RBS)実験で、散乱粒子の荷電状態を識別した。ランダム条件でのRBS実験ではCu/Au/$$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$を用い、Cu, Au夫々の成分に対応して二つのピークが検出された。チャネリング条件下でのRBS実験では$$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$単体を用い、Al, O夫々からの散乱に対応する、計4個の表面ピークを確認した。後方散乱粒子の電荷分布は、強度解析から定量的にできる。

論文

Amorphization of carbon materials studied by X-ray photoelectron spectroscopy

高廣 克己*; 寺井 睦*; 大泉 信之助*; 川面 澄*; 山本 春也; 楢本 洋

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 242(1-2), p.445 - 447, 2006/01

 被引用回数:9 パーセンタイル:55.03(Instruments & Instrumentation)

高配向性黒鉛,等方性黒鉛,ガラス状炭素,C$$_{60}$$などの炭素同素体にイオン照射した結果誘起される非晶質状態をX線光電子分光法及びラマン分光法により調べた。その結果、イオン照射量の増加に伴い「C 1s」線の非対称性が増すことを見いだした。「C 1s」線の非対称性は、黒鉛のドメインサイズとは無関係で、結合角の乱れなどの局所の構造乱れと関係するとの結論を得た。

論文

Charge state distribution and its equilibration of 2 MeV/u sulfur ions passing through carbon foils

今井 誠*; 左高 正雄; 川面 澄*; 高廣 克己*; 小牧 研一郎*; 柴田 裕実*; 須貝 宏行; 西尾 勝久

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.63 - 67, 2005/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:53.76(Instruments & Instrumentation)

高速重イオンの高速の固体中での挙動を調べるため重イオンビームの極薄い炭素フォイルにより電荷変換させたイオンの電荷分布を測定した。イオン電荷はイオンの電離,励起,荷電変換,阻止能、など放射線と物質の相互作用を研究するための基本的パラメターの一つであり重要である。本研究は従来ある平衡電荷測定ではなく、平衡に達する前の電荷分布の測定であることが特徴である。実験は東海研タンデム加速器からSイオンを加速し、重イオンスペクトロメータENMAを用いて行った。炭素フォイルの厚さは10$$mu$$g/cm$${^2}$$-0.9$$mu$$g/cm$${^2}$$の8種類、入射イオンは64MeVのSイオンを用いた。電荷6+から13+までのイオンを入射させ出射イオンは電荷6+から13+まで各々のフォイルにつき測定した。測定結果は測定結果をEikonal近似に基づくBesenbacherらの計算と比較した結果、入射イオン電荷が11+の場合以外はよく合わなかった。

論文

Ejected electron spectra from highly excited states in high-energy collisions of O$$^{q+}$$ with He

川面 澄*; 高広 克巳*; 今井 誠*; 左高 正雄; 小牧 研一郎*; 柴田 裕実*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 205, p.528 - 532, 2003/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:34.19(Instruments & Instrumentation)

東海研タンデム加速器を利用し高エネルギー領域における0度電子分光法により、ヘリウム原子との衝突による、酸素多価イオン(電荷3$$^{+}$$から5$$^{+}$$)からの放出電子スペクトルを測定し、オージェ電子とコスタークロニッヒ電子を同定した。低エネルギー領域においては励起状態は電子捕獲によって励起が起こりやすいが、高エネルギー領域では高励起状態は電子励起で起こりやすい。われわれは低エネルギー衝突による励起と比較し、オージェ電子スペクトルは低エネルギー衝突の場合とは異なっている。コスタークロニッヒ電子スペクトルでも低エネルギーの場合とは異なり、高エネルギー領域では励起状態は比較的低角運動量状態にあることを見いだした。

論文

The 1s-2p resonance photoionization measurement of O$$^{+}$$ ions in comparison with an isoelectronic species Ne$$^{3+}$$

川面 澄*; 山岡 人志*; 大浦 正樹*; 早石 達司*; 関岡 嗣久*; 安居院 あかね; 吉越 章隆; 小池 文博*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 35(20), p.4147 - 4153, 2002/10

 被引用回数:21 パーセンタイル:66.35(Optics)

プラズマ中のイオンの基礎的データは原子データとしての多価イオンの光吸収の情報は、重要であるにもかかわらず研究が進んでいない。われわれは多価イオン光吸収実験装置を用いて、酸素の1s→2p自動電離共鳴領域近くにおいて、O$$^{+}$$→O$$^{2+}$$光イオン吸収スペクトルを、光-イオンビーム合流ビーム法によって測定した。スペクトルは、多重項フランク-コンドン計算によってよく説明された。

論文

Angular momentum distributions of Rydberg state electrons of Be-like sulfur produced through foil penetration

今井 誠*; 左高 正雄; 北澤 真一; 小牧 研一郎*; 川面 澄*; 柴田 裕実*; 俵 博之*; 東 俊行*; 金井 保之*; 山崎 泰規*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 193(1-4), p.674 - 679, 2002/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:35.61(Instruments & Instrumentation)

タンデム加速器で得られた高速イオウイオンを炭素薄膜に衝突させ、薄膜通過後に放出される電子のエネルギを測定した。Sイオンは核外に数個の電子しか持たない12+と13+イオンを入射し、標的の薄膜は1~10$$mu$$g/cm$$^{2}$$の各種の厚さのものを用いた。2s-2p遷移に基づくコスタークロニッヒ電子に着目すると、電子の放出量は薄膜の厚さにより系統的に変化した。これは入射イオンが固体中で電子を放出するが、その電子はイオンと同速度でイオンとともに運動していながら多重散乱して角運動量を変化していることを表している。

論文

Comprehensive theoretical and experimental analysis of Coster-Kronig electron spectra from 64-MeV S$$^{12+}$$ ions excited through He gas and C-foil targets

左高 正雄; 今井 誠*; 川面 澄*; 小牧 研一郎*; 俵 博之*; Vasilyev, A.*; Safronova, U. I.*

Physical Review A, 65(5), p.052704_1 - 052704_11, 2002/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:53.14(Optics)

タンデム加速器から得られたS$$^{12+}$$イオンをHeガス及び炭素薄膜を通過させることにより励起し、放出される電子のスペクトルを測定した。その結果をZ展開法とハートリーフォック法による計算結果と比較した。スペクトルは2s-2p遷移に基づくリドベルグ状態からのコスタークロニッヒ電子から成ることがわかった。この実験と理論の比較において固体通過後のイオンの電荷分布によるS$$^{11+}$$,S$$^{12+}$$,S$$^{13+}$$イオンからの電子放出強度を考慮する必要がある。この比較を利用して固体通過中のイオンの電荷分布の推定が可能であることがわかった。

論文

Coster-Kronig electrons from the autoionizing Rydberg states of 2 MeV u$$^{-1}$$ Si$$^{5+}$$ ions excited through a thin C-foil target

左高 正雄; 今井 誠*; 川面 澄*; 小牧 研一郎*; 俵 博之*; Vasilyev, A.*; Safronova, U. I.*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 35(2), p.267 - 281, 2002/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:20.03(Optics)

タンデム加速器から得られるSiイオンを炭素薄膜で励起し多価Siイオンの高励起状態を作った。そこから放出される電子スペクトルを解析した。またZ-展開法(MZコード)とハートリーフォック法(Cowan-コード)の2つの理論計算を行った。実験と理論を比較することにより、2s-2p遷移の関与する多くのエネルギ準位と遷移確率,電子放出率を決定するとともに多価Siイオンの配置間相互作用を決定した。

論文

Improvement in surface roughness of nitrogen-implanted glassy carbon by hydrogen doping

高広 克巳*; 竹島 直樹*; 川面 澄*; 永田 晋二*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 楢本 洋

JAERI-Review 2001-039, TIARA Annual Report 2000, p.188 - 189, 2001/11

窒素イオン注入によるガラス状炭素の表面改質の研究において、表面粗さの増大が問題になった。そこで、非晶質炭素の結合状態を変更するため、水素イオンの追加注入による効果を調べた。実際の実験では、水素イオン注入の代わりに重水素イオンを注入して、結合状態と表面粗さとの相関を調べた。その結果、炭素-窒素の結合状態は表面粗さの増大に関係し、一方水素を付加的に導入すると、炭素,窒素及び水素が3元系の化合物を作り、その結果表面平滑性が保たれることを見出した。

論文

Photoionization of Ne$$^{3+}$$ ions in the region of the 1${it s}$ $$rightarrow$$ 2${it p}$ autoionizing resonance

大浦 正樹*; 山岡 人志*; 川面 澄*; 木又 純一*; 早石 達司*; 高橋 武寿*; 小泉 哲夫*; 関岡 嗣久*; 寺澤 倫孝*; 伊藤 陽*; et al.

Physical Review A, 63(1), p.014704_1 - 014704_4, 2001/01

 被引用回数:15 パーセンタイル:60.72(Optics)

プラズマ中のイオンの基礎的データは原子データとしての多価イオンの光吸収の情報は、重要であるにもかかわらず研究が進んでいない。われわれは多価イオン光吸収実験装置を用いて、1s→2p自動電離共鳴領域近くにおいて、Ne$$^{+}$$→Ne$$^{2+}$$及びNe$$^{2+}$$→Ne$$^{3+}$$の光吸収スペクトルを、光-イオンビーム合流ビーム法によって測定した。スペクトルは、多重項フランク-コンドン計算によってよく説明された。

論文

Chemical effect on X-ray spectra induced by multiple inner-shell ionization, 2

川面 澄*; 竹島 直樹*; 寺澤 昇久*; 青木 康; 山本 春也; 梨山 勇; 鳴海 一雅; 楢本 洋

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.188 - 190, 1999/10

MeV/uの軽イオン及び重イオンをNi, NiO, Cu, CuOに照射して、放出されるLX線の微細構造を調べ、内殻電子の励起過程及び外殻電子の内殻空孔への脱励起過程に対する化学結合効果の影響を調べた。得られたLX線スペクトルはイオン種によって異なり、重イオンの多重電離による衛星線及び超衛星線によるスペクトルの変化が観測された。また、L$$alpha_{1,2}$$, L$$beta_{1,2}$$X線スペクトルは明らかに標的に依存する違いが見いだされた。これは、最外殻の3d電子が遷移に関与するために大きな化学結合結果が現れる結果だと考えられる。

論文

Chemical effect on X-ray spectra induced by multiple inner-shell ionization, 2

川面 澄*; 竹島 直樹*; 寺澤 昇久*; 青木 康*; 山本 春也; 梨山 勇; 鳴海 一雅; 楢本 洋

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.188 - 190, 1999/10

MeV領域の$$^{1}$$H$$^{+}$$, $$^{4}$$He$$^{+}$$, $$^{12}$$C$$^{+}$$イオンをCu, CuO, Ni, NiOに入射して、内殻多重電離過程で誘起されるX線スペクトルの精密測定を行い以下の結論を得た。(1)Cu原子からのLX線の測定では、たとえばターゲットがCuとCuOとの場合に、L$$beta$$線, L$$alpha$$線のエネルギー領域で顕著な違いが見られた(2.5MeV $$^{4}$$He$$^{+}$$入射の場合)が、定量的評価が必要。(2)入射イオンの原子番号が増すと、エネルギー/核子をそろえた場合でも、特性X線のほかにいわゆる衛星線の発生によりスペクトルが複雑化する。そこで多重電離過程を利用した化学シフトの研究では、ターゲットとの組合せを考慮した入射イオンの選択が重要になる。

論文

Ejected electron spectra from highly charged oxygen ions in collisions with foils and gas atoms

北澤 真一; 左高 正雄; 俵 博之*; 今井 誠*; 柴田 裕実*; 小牧 研一郎*; 東 俊行*; 川面 澄*; 金井 保之*

Atomic Collision Research in Japan, No.25, p.65 - 67, 1999/00

われわれは原研のタンデム加速器を用いて、高エネルギー(2MeV/u程度)のO$$^{q+}$$(q=3,4,5)多価イオンと、炭素薄膜及び気体原子との衝突を、多価イオンから放出される電子を観測することにより、その機構を解明する研究を行っている。45MeV O$$^{4}$$+Heによって生成したO$$^{4+**}$$(1s$$^{2}$$2pnl)2電子励起状態を、低エネルギー領域の2電子移行過程120keV O$$^{6+}$$+He→O$$^{4+}$$(1s$$^{2}$$2pnl)と比較することにより解析した。また、36MeV O$$^{3+}$$+Heによって1s$$^{2}$$2pnl nl=5p,5d,6d,7d状態が生成していることを、観測した。

論文

L X-ray spectra of Fe and Cu by 0.75 MeV/u H, He, Si and Ar ion impacts

影山 拓良*; 川面 澄*; 高橋 竜平*; 荒井 重義*; 神原 正*; 大浦 正樹*; Papp, T.*; 金井 保之*; 粟谷 容子*; 竹下 英文; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 107(1-4), p.47 - 50, 1996/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:32.11(Instruments & Instrumentation)

高速のイオン-原子衝突では内殻電子の励起・電離が起きる。KX線については従来多くの研究があるが、LX線は複雑な遷移を有するため研究例が少ない。本研究では、0.75MeV/uのH, He, SiおよびArイオンによってFe及びCuターゲットから放出されるLX線スペクトルを高分解能結晶分光器を用いて測定した。その結果、H及びHeに較べてSiやArイオンではスペクトルがより複雑な構造を持つことが分かった。理論計算との比較から、多重空孔の生成がスペクトルの複雑化の原因であることを明らかにした。

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