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川村 英之; 小林 卓也; 西川 史朗*; 石川 洋一*; 碓氷 典久*; 蒲地 政文*; 麻生 紀子*; 田中 裕介*; 淡路 敏之*
Global Environmental Research (Internet), 18(1), p.81 - 96, 2014/09
2011年3月11日に発生した東日本大震災の津波により東北地方から北太平洋へ流出した洋上漂流物に関して、北太平洋における分布を再現・予報するため、漂流シミュレーションを実施した。その結果、洋上漂流物は最初は黒潮続流と西風により主に東に流されながら、海洋の渦と大気擾乱により南北方向にも広がったと示唆された。浮遊性の高い洋上漂流物は、海流よりも海上風の影響をより強く受けて北太平洋上に広がり、2011年の秋頃には北アメリカ大陸西岸に到着したと考えられる。北アメリカ大陸周辺の洋上漂流物は大気圧の季節変動の影響を受けて広がったことが示唆された。また、予報シミュレーションにより、北アメリカ大陸からフィリピン諸島にかけて、洋上漂流物が帯状に広がることが予報された。
荻原 徳男; 柳橋 亨; 引地 裕輔; 西川 雅章; 神谷 潤一郎; 和田 薫*
Vacuum, 98, p.18 - 21, 2013/12
被引用回数：7 パーセンタイル：30.71(Materials Science, Multidisciplinary)In order to safely use turbo-molecular pumps (TMPs) in a magnetic field, it is necessary to reduce the eddy current induced on the rotating rotor. Usually, a magnetic shield facility is added to a normal TMP available in the market. In this study, we have developed a TMP with a magnetic shield function by replacing the housing materials with a ferromagnetic substrate, SUS430. Before and after machining, SUS430 was vacuum-fired at 700
C for 10 h in order to have good vacuum quality and to recover high magnetic permeability. The magnetic shield efficiency of a housing made of SUS430 was examined. When the vertical magnetic field of 0.009 T was applied, the field inside of the TMP was reduced to less than 0.0003 T. We then confirmed that the developed TMP shows a good performance in achieving an ultrahigh vacuum in magnetic fields of up to 0.009 T.
神谷 潤一郎; 荻原 徳男; 西川 雅章; 引地 裕輔; 柳橋 亨; 金正 倫計
Vacuum, 98, p.12 - 17, 2013/12
被引用回数：9 パーセンタイル：37.98(Materials Science, Multidisciplinary)ビームパワーの大強度化が進む粒子加速器や、核融合における一つの課題は不必要な磁場をいかにして遮蔽し、安定したビーム軌道を得られるかということである。ビームに対して不必要な磁場を最も効果的に遮蔽をすることは、最もビームに近い場所でビームの周りを磁性材料で完全に覆うことである。ビームの存在する真空容器を磁性材料化することが、完全な磁場遮蔽であるといえる。われわれは、現在漏洩磁場によりビーム軌道に影響がでているJ-PARC 3GeVシンクロトロン出射部の真空容器に対し、磁性材料化を適用することとした。しかしながら、磁気性能及び真空性能を併せ持つ真空容器の実績はない。そこで必要な磁気性能及び真空性能を満たすための課題を洗い出し、それらに対し実測に基づき検証を行った。その結果、磁気遮蔽性能及び真空性能の非常に優れた強磁性体材料製真空容器を開発することに成功したので報告する。本開発結果により、ビームを安定な軌道で運転でき、ビームロスを低減することが期待されるため、加速器をより安定に運転することが可能となる。
荻原 徳男; 菅沼 和明; 引地 裕輔; 西川 雅章; 柳橋 亨; 神谷 潤一郎; 金正 倫計
Journal of the Vacuum Society of Japan, 56(5), p.159 - 162, 2013/05
Kicker magnets are used to kick out the accelerated beam to the transport lines in the RCS of the J-PARC. A high voltage is applied to kickers for a short period, so they must be installed in a vacuum to prevent discharge. Therefore, it is important to reduce the outgassing of water vapor from the ferrite cores. This time, we have decided to construct the reserve magnets with very low outgassing at high-voltage discharge. First of all, the thermal desorption behavior of the ferrite was investigated by thermal desorption spectroscopy (TDS). TDS spectra show two peaks of water vapor: at 150C and 300C. Carbon dioxide is rather largely emitted with the peak around 275C and then decreases with the temperature. From these results, the ferrite cores were vacuum-fired at 450C for 48 h. Then the good properties for the magnetic cores were confirmed. And now the performances of the kicker magnet are examined.
田邊 祐介*; 岩本 隆志*; 高橋 潤一*; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 129, 2013/01
In this study, the Ni microstructures were attempted to be fabricated on a distal surface of Cu wires with a diameter of 1.0 mm aiming at the use for imprint lithography. Firstly a PMMA master block was fabricated on the distal surface by exposing PB with beam size of 1.1 
m at 3.0 MeV and developing it by IPA-water for electroplating. The master block was composed of the 4-m wide lines with pitches of 25 m and depths of 20 m. Secondly the electroplating was performed on the PMMA master block using a nickel sulfamate bath. Thirdly the electroplated Ni surface was mechanically polished easily to remove PMMA by smoothing its surface. Finally, the Ni microstructures with 20.5 m were fabricated by removing the PMMA after polishing. We additionally performed UV imprint lithography of the photosensitive polymer using the Ni microstructures as a mold. The observation result of SEM images of Ni microstructures and UV imprinted grooves showed that their imprinted grooves were successfully transferred by way of the Ni microstructures from the PMMA master block using the combination of the electroplating and imprinting.
神谷 潤一郎; 荻原 徳男; 西川 雅章; 引地 裕輔; 柳橋 亨; 金正 倫計
Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.2522 - 2524, 2012/05
加速器において、ビームと真空の相互作用はビームラインの圧力上昇という形で観測される。J-PARC 3GeVシンクロトロンでは、ビームパワー300kWというかつてない大強度ビーム運転を行い、陽子ビームと真空の相互作用が観測され始めている。これまで、圧力上昇の原因は、(1)高エネルギービームによる真空壁表面からの気体の脱離、(2)残留ガスがビームとの散乱により作られるイオン(or電子)による真空壁表面からの気体の脱離、(3)化学反応による真空壁表面からの気体の脱離、等が考えられてきた。今回の報告では、ビームロスとの相関,長期ビーム運転による圧力上昇の変化等を調べることでこれらの原因を探ることを目的とする。また、2011年3月の東日本大震災時の真空システムの挙動,被害状況,復旧方法、その後の真空システム状況についても合わせて報告する。
荻原 徳男; 菅沼 和明; 引地 裕輔; 西川 雅章; 柳橋 亨; 神谷 潤一郎; 金正 倫計
Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.487 - 489, 2012/05
Kicker magnets are used to kick out the accelerated beam to the beam transport lines in the RCS of the J-PARC. A high voltage is applied to kickers for a short period, so they must be installed in a vacuum to prevent discharge. Therefore, it is important to reduce the outgassing of water vapor from the ferrite cores. After bake-out at 200C for 300 hours, the outgassing rate decreased to less than 1
10
Pam/s. However, the small amount of water vapor and carbon monoxide were emitted from the ferrite cores at charging voltage of 80 kV. This time, we have decided to construct the reserve magnets with very low outgassing at high-voltage discharge. First of all, the thermal desorption behavior of the ferrite was investigated. Water vapor has two peaks: at about 150C and 350C. Carbon monoxide is rather largely emitted around 400C and then decreases with the temperature. From these results, the ferrite cores were vacuum-fired at 450C for 48 h. Then the good properties for the magnetic cores were confirmed. And now the assembling of the kicker magnet is undertaken.
神谷 潤一郎; 荻原 徳男; 西川 雅章; 引地 裕輔; 柳橋 亨; 菅沼 和明
Journal of the Vacuum Society of Japan, 55(4), p.156 - 159, 2012/04
真空容器中の大型構造物を脱ガスする際は、大気側に設置した熱源で真空容器を昇温しその輻射や伝導で構造物を昇温することは一般的に行われる手法である。しかしこの手法には膨大な容量の熱源が必要となる。また、容器の熱のびがあるため使用できる環境が制限される。真空容器を加熱することなく内部の構造物だけを昇温する手法こそが、省エネルギーで最も効率が良い手法といえる。そのためには、熱源を真空容器内部に持ち込み、熱源と真空容器の間を断熱し、構造物への輻射の熱流量を真空容器への熱流量よりも大きくすればよい。加速器においても真空容器内の構造物のみを脱ガスしたいという要求は多々ある。われわれは前述の手法をJ-PARC 3GeVシンクロトロンビーム出射用キッカー電磁石プロトタイプの脱ガスに適用した。電磁石のコアであるフェライトは多孔質な材料であり、気孔に水が吸着し続ける。そのためキッカー電磁石の放出ガスの主成分は水である。このフェライトをin situで水が脱離する温度まで昇温することが重要となる。そこで熱源を真空中に持ち込む手法をキッカー電磁石の脱ガスに適用し、検証実験を行ったので報告する。
田邊 祐介*; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 163, 2012/01
We report on Ni electroforming using high-aspect-ratio PMMA microstructures by Proton Beam Writing (PBW). There are several issues to be addressed in the fabrication process of Ni molds with a high-aspect-ratio using the PMMA microstructures. First, the residual PMMA was observed on the sidewall of PMMA master block by increasing the thickness of its master block. Second, the small voids were formed in the Ni molds when the high-aspect ratio PMMA master blocks were used. These problems ware resolved using the PMMA master blocks fabricated by PBW on the condition of the higher dose exposure than ordinal one and using a seed layer of a 600-m thick Cu substrate evaporated on the Si substrate before spin-coating the PMMA film. The 30-m PMMA master block with the aspect ratio of 30 was successfully fabricated using the above procedures. Using this PMMA master block, the Ni mold with 30-m thick on the Cu substrate was successfully electroformed without voids from the observation of the cross section revealed by a FIB. Furthermore, a Ni mold with grids and circle patterns was also successfully fabricated using a 15-m thick PMMA film spin-coated on a Cu substrate. The result of the thermal imprint using the Ni mold demonstrated that the high aspect structure was transferred on a PMMA film without damages of the Ni mold even after many trials.
m band using focused proton beam三浦 健太*; 町田 裕貴*; 上原 政人*; 桐生 弘武*; 小澤 優介*; 佐々木 友之*; 花泉 修*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; et al.
Key Engineering Materials, 497, p.147 - 150, 2012/00
被引用回数：7 パーセンタイル：95.12(Engineering, Electrical & Electronic)Proton beam writing (PBW) is an attractive technique for next-generation micro-fabrication. We study the fabrication of optical waveguides of polymer materials using PBW. In this study, the optical waveguides of photorefractive polysilane "GLASSIA" was fabricated. The samples for the waveguides were prepared as follows; (1) An under-cladding layer of SiO
having a thickness of 
15 m was deposited on a Si substrate using radio-frequency sputtering. (2) A polysilane layer having a thickness of 10 m was spin-coated onto the SiO layer as a core layer. Optical waveguides were drawn by scanning a 1.7 MeV focused proton beam with 1 m size and beam current of 50 pA which was produced by a submicron focused ion beam system connected with the 3 MV single-ended accelerator at JAEA. The drawing was carried out on the dose of 100, 200, 300 nC/mm
each. After the drawing, the sample surfaces were observed using an optical microscope and AFM. The observation result showed that the refractive index was changed and the cores of the waveguides were formed. We will report the details of above observation results in the conference. The change ratio of the refraction index will also be reported on the basis of the obtained result by inserting light (
= 1.55 m) into the waveguide structure through a single-mode fiber.
m band using focused proton beam三浦 健太*; 町田 裕貴*; 上原 政人*; 桐生 弘武*; 小澤 優介*; 佐々木 友之*; 花泉 修*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; et al.
Key Engineering Materials, 497, p.147 - 150, 2011/12
被引用回数：6 パーセンタイル：2.48Single mode straight waveguides for a wavelength of 1.55-m were, so far, fabricated using a proton beam writing (PBW) technique. We report the fabrication of Y-junction polymer waveguides with a polymethyl methacralate (PMMA) layers as the expansion of these straight waveguides using PBW in the conference. The PMMA layers consisted of an under-cladding layer of SiO having a thickness of 15-m deposited on an Si substrate, a PMMA layer having a thickness of 10-m spin-coated onto the SiO layer and a Y-junction waveguide with a width of 8-m in a PMMA core layer. The Y-junction waveguides with the angle of 2 were drawn using the 1.7 MeV proton beam with 1-m in diameter and a beam current of 10 pA for a dose of 100 nC/mm. After spin-coating the PMMA layer with 10-m thickness as an upper cladding on the irradiated PMMA layer, the near field pattern (NFP) of an 8-m-width Y-junction waveguide was observed using a tunable-wavelength laser. The observation showed that the fabrication of waveguide was succeeded because its waveguide was single mode and the intensity ratio between the two outputted lights was the almost same; 1:0.96. We also briefly report the next plans of the measurement of the refractive indices of proton-irradiated PMMA and SiO films and the fabrication of a thermo-optic polymer switch based on a Mach-Zehnder interferometer waveguide.
田邊 祐介*; 西川 宏之*; 関 佳裕*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 渡辺 徹*; 関口 淳*
Microelectronic Engineering, 88(8), p.2145 - 2148, 2011/08
被引用回数：9 パーセンタイル：47.34(Engineering, Electrical & Electronic)Proton Beam Writing (PBW) is a direct-write technique using focused MeV proton beams. Electroforming Ni molds with high-aspect-ratio are developed for imprint lithography using master blocks of PMMA micro-structures fabricated by PBW. In this development, two problems happened as follows; the master blocks with unmelted PMMA remaining into the PMMA micro-structure in the etching process after PBW and the Ni molds with defectively transcriptional structures electroformed on the clear master blocks of its PMMA micro-structure. In this report, the two relations between the PMMA structures and the etching process and between their structures and the electroforming process were individually studied to solve the problems. In the conference, we will present the two problems, the several researches for their solutions and the trial production results of the electroforming Ni molds using the master blocks of the high-aspect-ratio PMMA micro-structures fabricated by PBW.
椎根 康晴*; 西川 宏之*; 古田 祐介*; 金光 薫*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 中尾 亮太*; 内田 諭*
Microelectronic Engineering, 87(5-8), p.835 - 838, 2010/05
被引用回数：7 パーセンタイル：42.49(Engineering, Electrical & Electronic)Proton Beam Writing (PBW) is a direct writing process using a MeV focused proton beam. The previous performance examinations of the dielectrophoretic (DEP) devices, the high-aspect-ratio micro-structures with the pillar arrays and the fluidic channels fabricated by PBW, showed that spatially modulated electric fields were effective for trapping Escherichia coli. The reproduction of the DEP device using PBW only is, however, unsuitable because it takes a lot of time to fabricate complicated and large area structures. In this study, the fabrication technique of the micro fluidic channel, combining a soft lithography and PBW techniques, was introduced to improve the productivity of the DEP devices. The prototypes of DEP deceives including SU-8 high-aspect-ratio pillar arrays in the micro fluidic channel were developed using the fabrication technique. Especially the pillar arrays in these devices were produced by 1.0 or 1.7 MeV proton beams focused around 1 m in diameter. The observation of the DEP devices using an optical microscope image showed that the pillar arrays were successfully included in the micro fluidic channel. The prototyping capability of PBW combined with the soft lithography technique was highlighted by increasing the productivity of the DEP devices.
神谷 富裕; 高野 勝昌; 石井 保行; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 大久保 猛; 芳賀 潤二*; 西川 宏之*; 古田 祐介*; 打矢 直之*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(12-13), p.2317 - 2320, 2009/06
被引用回数：7 パーセンタイル：47.15(Instruments & Instrumentation)In TIARA facility of Japan Atomic Energy Agency (JAEA) Takasaki, three-dimensional micro/nano structures with high aspect ratio based on cross linking process in negative resist such as SU-8 have been produced by a technique of mask less ion beam lithography. By bombarding high-energy heavy ions such as 450 MeV Xe
to SU-8, a nanowire could be produced just with a single ion hitting. Then we tried to produce nanowires, of which both ends were fixed in the three-dimensional structure. This paper shows a preliminary experiment using a combination of 15 MeV Ni
ion microbeam patterning and the 450 MeV 
Xe hitting on SU-8.
神谷 富裕; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 芳賀 潤二; 及川 将一*; 石井 保行; 大久保 猛; 打矢 直之; 古田 祐介*
Applied Radiation and Isotopes, 67(3), p.488 - 491, 2009/03
被引用回数：4 パーセンタイル：30.49(Chemistry, Inorganic & Nuclear)原子力機構高崎量子応用研究所のイオン加速器施設(TIARA)のマイクロビームにおいて、芝浦工業大学との共同研究で、マスクレスイオンビームリソグラフィ技術の開発が進められている。マイクロビームサイズ評価とレンズ系の最適化、又は空間分解能として最小100nmのレベルの高空間分解能の測定手段を確立するために、開発している加工技術自身と電鋳技術との組合せにより二次電子マッピングに使用する標準試料としてNiレリーフパターンを作成した。本発表ではこの標準試料を用いて、100nmレベルの最小のビームサイズを測定することができたことを述べるとともに、その試料中をイオンが透過する際の散乱効果が測定結果に与える影響をモンテカルロシミュレーションコードを使用して評価した結果について報告する。
打矢 直之*; 古田 祐介*; 西川 宏之*; 渡辺 徹*; 芳賀 潤二; 佐藤 隆博; 及川 将一; 石井 保行; 神谷 富裕
Microsystem Technologies, 14(9-11), p.1537 - 1540, 2008/10
被引用回数：17 パーセンタイル：64.34(Engineering, Electrical & Electronic)Proton Beam Writing (PBW) is a direct irradiation (writing) technique for the fabrication of 3D structures of resists by photo-mask less micro-machining using MeV micro-/nano-proton beams. The MeV proton beams having a small scattering and a long penetration enable us to fabricate 3D high-aspect-ratio structures by the combination of the PBW and photofinishing with etching liquid. The PBW also has the advantage of fabrication of the 3D structures with cavities using the different penetration depths depending on beam energies. A pillar and an Arch-of-Triumph shape of 3D structures on silicon substrates were fabricated at JAEA using a positive resist. A prototype nickel mold was also fabricated by electroplating a nickel layer on a 3D line and space structure using a negative resist. The SEM images of two types of 3D structures of positive resists show that the PBW could be a versatile tool for fabrication of a prototype micro-photonics, micro-fluidic channels, MEMS and so on. Furthermore, fabrication of the prototype nickel mold leads us to manufacture 3D fine structures for imprint lithography, by coupling with the electroplating technique.
片山 一成*; 竹石 敏治*; 永瀬 裕康*; 眞鍋 祐介*; 西川 正史*; 宮 直之; 正木 圭
Fusion Science and Technology, 48(1), p.561 - 564, 2005/07
被引用回数：1 パーセンタイル：10.45(Nuclear Science & Technology)JT-60Uのグラファイトタイルに蓄積されている軽水素,重水素,トリチウムを加熱法と同位体交換法を利用して放出させ、各種水素同位体の放出挙動を観測した。その結果は以下のようである。(1)軽水素,重水素については、比較的同様な放出曲線を示したが、トリチウムとは異なっていた。(2)グラファイト中に蓄積した水素同位体をすべて放出させるには、加熱のみでは困難であり、同位体交換法あるいは燃焼法が必要である。(3)水素蓄積量は、重水素蓄積量に比べ一桁多かった。この結果は、重水素放電によりグラファイト中に捕捉された重水素の大部分が、後の軽水素放電により放出されたことを示す。(4)カーブフィッティング法により、おおまかな水素同位体の深さ方向分布を推定した。第一壁タイルでは、軽水素,重水素は表面から1mmまで、トリチウムは2mmまで、比較的一様に分布していると推定された。また、ダイバータタイルでは、軽水素,重水素,トリチウムとも表面から2mmまで比較的一様に分布していると推定された。
片山 一成*; 竹石 敏治*; 眞鍋 祐介*; 永瀬 裕康*; 西川 正史*; 宮 直之
Journal of Nuclear Materials, 340(1), p.83 - 92, 2005/04
被引用回数：8 パーセンタイル：49.16(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60U W型ダイバータ領域ドームトップと内側ウィングタイルで使用されたグラファイトタイルからのトリチウム放出挙動を、Ar, H
/Ar, (O+HO)/Ar雰囲気での昇温脱離法により調査した。その結果は以下のようである。(1)Ar雰囲気中で1000Cに加熱した後、なお総トリチウム蓄積量に対しておよそ20-40%がタイル内に残留していた。この残留トリチウムは、1000C以上の温度でH/Arもしくは(O+HO)/Arガスに曝すことにより回収された。(2)トリチウム蓄積量は、ドームトップで84-30kBq/cm
、内側ウィングタイルで8-0.1kBq/cmと求まった。トリチウム濃度は、ドームトップで最も高く、ウィングタイル端にかけて減少していることがわかった。(3)段階昇温過程でのトリチウム放出曲線から放出開始温度を推定した。放出開始温度は、ウィングタイル端で最も高く、ドームトップで最も低かった。これは、トリチウム蓄積分布と逆の傾向である。放出開始温度は、プラズマ放電中のタイル表面温度を反映していると考えられ、タイル表面温度が高いほどトリチウム蓄積量が少ないことを示している。(4)タイルの深い位置からも微量のトリチウムが放出された。これは、分子状トリチウムがグラファイト細孔内を拡散し、グレイン表面から吸収されたことを示している。
徐 陽; 田川 明広; 上田 雅司; 山下 卓哉; Otsuka, Yusuke*; Osafune, Kazunori*; 西川 雅弘*
3rd International Conference on Non-destructive Te, 0 Pages, 2003/11
None
大塚 裕介*; 西川 雅弘*
JNC TY4400 2002-002, 59 Pages, 2002/03
JNC-TY4400-2002-002.pdf:3.84MB
本研究の目的は、ドライな環境で使用することができる電磁超音波素子によって流体速度や温度を計測することである。そのために、超音波送信器・受信器の開発を行った。また、電磁場解析によって受信器の定常磁場分布や渦電流分布についても調べた。その結果、外部励磁型受信器に比べて自己励磁型受信器は、測定分解能は高いが、リフトオフによって受信強度が大きく減少することがわかった。製作した送信器と受信器の特性は、鍛造鋼に送信器と受信器を向かい合わせになるように配置し、音速や受信強度から調べた。送信器に圧電素子を使用した場合は、製作した全ての受信器で超音波を受信することができた。しかし、受信器が小型になるほど受信強度が減少したため、電磁超音波送信器で超音波を発生させたときは、外部励磁型と自己励磁型受信器では超音波を受信することができず、磁歪型とキューブ型受信器で超音波を受信した。電磁超音波送信器・受信器を使い、水温を1070
まで変化させ、温度と音速の関係を求めたところ文献値と良く一致し、温度測定を行うことができた。しかし、流速測定では十分は受信強度が得られず測定できなかった。
