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内田 健一*; 太田 岳*; 安立 裕人; Xiao, J.*; 野中 挙海*; 梶原 瑛祐*; Bauer, G. E. W.*; 前川 禎通; 齊藤 英治
Journal of Applied Physics, 111(10), p.103903_1 - 103903_11, 2012/05
被引用回数：124 パーセンタイル：96.15(Physics, Applied)The spin-Seebeck effect (SSE) in ferromagnetic metals and insulators has been investigated systematically by means of the inverse spin-Hall effect (ISHE) in paramagnetic metals. The SSE generates a spin voltage as a result of a temperature gradient in a ferromagnet, which injects a spin current into an attached paramagnetic metal. In the paramagnet, this spin current is converted into an electric field due to the ISHE, enabling the electric detection of the SSE. The observation of the SSE is performed in longitudinal and transverse configurations consisting of a ferromagnet/paramagnet hybrid structure, where thermally generated spin currents flowing parallel and perpendicular to a temperature gradient are detected, respectively.
上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横田 渉; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 173, 2012/01
平成22年度にTIARA3台の静電加速器は順調に稼動し、計画されたイオン照射実験はユーザーの都合で中止及び東日本大震災(2011年3月11日)の影響による中止を除いてすべて実施した。10月以降に国際原子力人材育成イニシアチブ事業による土曜日運転を実施したため、年間運転時間は平年並みで、タンデム加速器,シングルエンド加速器,イオン注入装置についてそれぞれ2116, 2367, 1800時間であった。整備では、シングルエンド加速器タンク内の高電圧ターミナルの発電機の交換を行った。また、イオン注入装置では新規ビームラインの増設を決定し、これに必要なビーム振分け電磁石を設置した。新ビーム開発においては、タンデム加速器でInイオンについて500nA程度の生成が可能となった。
内田 健一*; 安立 裕人; 安 東秀*; 太田 岳*; 戸田 雅也*; Hillebrands, B.*; 前川 禎通; 齊藤 英治
Nature Materials, 10(10), p.737 - 741, 2011/10
被引用回数：229 パーセンタイル：98.47(Chemistry, Physical)絶縁体サファイア基盤上においたニッケル鉄合金と白金の細線を用いることで、この孤立した細線中の電子がわれわれの直感に反してサファイア基盤上の位置を認識できることを示す。サファイア基盤に温度勾配を加えることで、白金細線が電気的にも磁気的にも孤立しているのにもかかわらず、この白金に誘起される電圧信号がサファイア基盤上の位置を反映している。この非局所的な電圧信号は、スピンがこの系の唯一の情報キャリアであるフォノンと相互作用することによって生じる。われわれは、このスピンとフォノンの相互作用の存在を、直接音響フォノンを注入することで得られる音響スピンポンピングを実現することで明らかとする。この発見は、スピンゼーベック効果の長距離性に対する答えを提供するとともに、音波を用いたスピントロニクスである音響スピントロニクスへの扉を開くことにも繋がる。
山田 圭介; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; et al.
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), 3 Pages, 2011/08
原子力機構のイオン照射研究施設TIARAが有するAVFサイクロトロン(K110),3MVタンデム加速器,3MVシングルエンド加速器,400kVイオン注入装置の2010年度の運転状況,保守・整備及び技術開発の概要を報告する。年間運転時間はサイクロトロン3343時間,タンデム加速器2115時間,シングルエンド加速器2367時間,イオン注入装置1800時間であった。サイクロトロンについてはイオン種・エネルギー変更回数234回,加速モードの変更回数55回であった。東北地方太平洋沖地震後の運転を点検及び東京電力の計画停電の影響のために中止した。地震により、サイクロトロンでは遮蔽扉のロックピンが破損した他、入射系のターボ分子ポンプが故障した。全加速器について点検後の調整運転でビーム加速・輸送に問題がないことを確認した。技術開発では、多重極磁場による大面積均一照射技術の開発を進めるために専用の照射チャンバーをサイクロトロンのビームラインに設置した。また、2009年に設置したサイクロトロンのアクセプタンス測定装置の性能試験を開始するとともに、主磁場の迅速切替え技術の開発をほぼ完了した。イオン注入装置ではクラスターイオン専用のビームラインを増設するために偏向電磁石の入れ替えを行った。新ビーム開発では、サイクロトロンで190MeV 
N
, 490MeV 
Xe
を、タンデム加速器でIn
、イオン注入装置でGd
及びC
をそれぞれ加速した。
上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横田 渉; et al.
JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 181, 2011/01
平成21年度にTIARA3台の静電加速器は順調に稼動し、計画されたイオン照射実験はユーザーの都合で中止したものを除いてすべて実施した。年間運転時間は、タンデム加速器,シングルエンド加速器,イオン注入装置についてそれぞれ2100, 2416, 1866時間と例年並であった。整備では、シングルエンド加速器の高電圧ターミナルのイオン源用発信管とSBライン制御用シーケンサが故障し新品に交換した。また、イオン注入装置ではフリーマンイオン源のオーブンコントローラの更新を行った。新ビーム開発においては、タンデム加速器でMnイオンについて150nA程度の生成が可能となった。
千葉 敦也; 宇野 定則; 山田 圭介; 横山 彰人; 上松 敬; 横田 渉; 北野 敏彦*; 高山 輝充*; 金井 信二*; 織茂 貴雄*; et al.
第23回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.119 - 122, 2010/11
各加速器のこの10年の年間運転時間は、タンデム加速器が約2000時間,シングルエンド加速器が約2500時間,イオン注入装置が約1900時間の水準を保っており、平成22年3月末までの積算運転時間は、各32,422時間, 36,864時間, 28,875時間となっている。21年度の主な整備内容は、タンデム加速器では、コロナプローブニードルをスチール材質のものからタングステン製(NPS)に交換した。これにより、ターミナル電圧は高い安定度を長時間維持できるようになった。イオン注入装置では、フリーマン型イオン源のオーブンコントロールシステムが製造中止になり、修理が困難になったため更新した。21年度はマシンタイムに影響するようなトラブルはなく、予定していた実験をすべてこなすことができた。
内田 健一*; Xiao, J.*; 安立 裕人; 大江 純一郎; 高橋 三郎; 家田 淳一; 太田 岳*; 梶原 瑛祐*; 梅沢 浩光*; 河合 浩孝*; et al.
Nature Materials, 9(11), p.894 - 897, 2010/11
被引用回数：1044 パーセンタイル：99.87(Chemistry, Physical)ゼーベック効果に代表される熱電発電は、次世代の省エネルギー技術には不可欠の機能である。これまでこの機能の発現には伝導電子の存在が必要であると思われてきたが、伝導電子の存在は熱デバイスの設計にとって不利であることが多いため、結果として伝導電子の存在が熱電発電の応用範囲を限定する原因となっていた。今回、われわれは絶縁体中を流れる熱流から電圧を生成することに成功したので、それを報告する。われわれが明らかにしたのは、磁性絶縁体LaY
Fe
O
が伝導電子を持たないのにもかかわらず、熱流をスピン圧に変換できるという事実である。このスピン圧は、LaYFeOに貼付けられたPt薄膜中で生じる逆スピンホール効果を用いることで電圧に変換することができるため、熱流から電圧を生成することが可能となる。今回の実験結果を理解するためには、LaYFeOとPtとの界面に働く、熱によるスピン交換相互作用を考える必要がある。われわれの発見は熱電変換素子となりうる物質の可能性を拡げ、そしてまたスピンゼーベック効果の背後に潜む物理を理解するための極めて重要な情報を与えた。
内田 健一*; 安立 裕人; 太田 岳*; 中山 裕康*; 前川 禎通; 齊藤 英治
Applied Physics Letters, 97(17), p.172505_1 - 172505_3, 2010/10
被引用回数：617 パーセンタイル：99.68(Physics, Applied)We propose a longitudinal spin-Seebeck effect, in which a magnon-induced spin current is injected parallel to a temperature gradient from a ferromagnet into an attached paramagnetic metal. The longitudinal spin-Seebeck effect is measured in a simple and versatile system composed of a ferrimagnetic insulator Y
FeO slab and a Pt film by means of the inverse spin-Hall effect. The experimental results highlight the intriguing character of the longitudinal spin-Seebeck effect due to its own geometric configuration.
吉田 健一; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; et al.
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.23 - 26, 2010/08
原子力機構のイオン照射研究施設TIARAが有する各加速器の2009年度の運転状況と近年の技術開発の概要を報告する。2009年度はいずれの加速器においても大きなトラブルはなく、サイクロトロン:3148時間,タンデム加速器:2100時間,シングルエンド加速器:2416時間,イオン注入装置:1866時間の運転を行った。技術開発については、サイクロトロンのビーム引き出し効率の向上等を図るため、加速周波数を上下にスキャンしたときの引き出し前のビーム電流の変化からビームの加速位相を算出し、その結果をもとに中心領域の磁場分布を調整することでビームの加速位相を制御する方法を開発した。またタンデム加速器では、負イオンの荷電変換効率を高めるために重要なパラメータであるガスセル内のガス圧力を加速管の出口後の真空度から算出する方法を確立した。イオン注入装置では、フラーレンビーム形状を正確に測定するためのマルチファラデーカップを開発した。
上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横田 渉; et al.
JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 175, 2009/12
平成20年度にTIARAの3台の静電加速器は順調に稼動し、計画されたイオン照射実験はユーザーの都合で中止したものを除いてすべて実施した。年間運転時間は、タンデム加速器,シングルエンド加速器,イオン注入装置についてそれぞれ2009, 2426, 1882時間と例年並であった。整備では、タンデム加速器の制御系の更新を行うとともに、ターミナルの機械的振動による加速電圧の不安定をペレットチェーンの駆動機構の調整により改善した。また、シングルエンド加速器のSF
ガスの高純度化及びストレージタンクの再塗装を行った。新ビーム開発においては、イオン注入装置でBiイオンについて0.5
A程度の生成が可能となった。
齋藤 勇一; 横田 渉; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 宇野 定則; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; et al.
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.95 - 98, 2008/12
The accelerators at TIARA of Japan Atomic Energy Agency are dedicated to researches in the field of biotechnology and material science. These researches require beams of various ion species covering a wide range of energy and a number of different methods of irradiation. In order to satisfy the requirements, outstanding technologies such as microbeam formation and wide-area high-uniformity irradiation have been developed as well as accelerator technologies. The paper describes the major accelerator/ beam formation/ irradiation technologies developed in recent years.
上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 水橋 清; et al.
JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 191, 2008/11
平成19年度のTIARA施設3台の静電加速器は順調に稼動し、計画されたイオン照射実験はユーザーの都合で中止したものを除いてすべて実施した。年間運転時間は、タンデム加速器,シングルエンド加速器,イオン注入装置についてそれぞれ1949, 2437, 1900時間と例年並であった。整備では、タンデム加速器のSFガス回収装置からの微少のガス漏れの改善を行った。ガス回収装置に残留するガスが高圧であることが漏れの要因であるため、複数のパッキンを交換するとともに、残留高圧ガスをストレージタンクへ逃がす配管を増設し圧力を下げることで改善し、新ビーム開発では、イオン注入装置においてPbイオンを高温オーブン方式で生成し、1.5A程度の生成が可能となった。
横田 渉; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; et al.
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.22 - 24, 2008/08
高崎量子応用研究所のTIARAは4基の加速器を擁し、広範囲のイオン種・エネルギーのビームをさまざまな材料開発及びバイオ技術開発に供している。各加速器の運転状況,ビーム利用の研究分野の概要を報告するとともに、多様で高度な照射のために行われているマイクロビーム形成,クラスターイオン加速に関する加速器技術開発を中心に現状を報告する。
上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 水橋 清; et al.
no journal, ,
平成19年度のTIARAの3台の静電加速器は順調に稼動し、計画されたイオン照射実験はユーザーの都合で中止したものを除いてすべて実施した。年間運転時間は、タンデム加速器,シングルエンド加速器,イオン注入装置についてそれぞれ1949, 2437, 1900時間と例年並であった。整備では、タンデム加速器のSFガス回収装置のガスの機密性を高めた。ガス回収装置に残留するガスが高圧であることが漏れにつながるため、複数のパッキンを交換するとともに、残留高圧ガスをストレージタンクへ逃がす配管を増設し圧力を下げることで改善した。新ビーム開発では、イオン注入装置においてPbイオンを高温オーブン方式で生成し、1.5A程度の生成が可能となった。
上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横田 渉; et al.
no journal, ,
平成21年度にTIARAの3台の静電加速器は順調に稼動し、計画されたイオン照射実験はユーザーの都合で中止したものを除いてすべて実施した。年間運転時間は、タンデム加速器,シングルエンド加速器,イオン注入装置についてそれぞれ2100, 2416, 1866時間と例年並であった。整備では、タンデム加速器の電圧制御用プローブニードルの材質をニッケルメッキ金属からタングステン製に変更することで電圧安定度の長時間維持に改善があり、500時間の運転でも初期性能をほぼ維持した。シングルエンド加速器の高電圧ターミナルのイオン源用発信管とビームライン機器制御用シーケンサが故障し新品に交換した。また、イオン注入装置では老朽化したフリーマンイオン源のオーブンコントローラの更新を行った。新ビーム開発においては、タンデム加速器での利用可能なイオン種の拡大を図るためMnイオンの生成試験を行い150nA程度のビーム強度を得た。
宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 上松 敬; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横田 渉; et al.
no journal, ,
高崎量子応用研究所イオン照射研究施設(TIARA)の3台の静電加速器の平成22年度年間運転時間は、タンデム加速器で約2116時間、イオン注入装置で約1800時間、シングルエンド加速器で約2367時間であった。タンデム加速器は順調に稼働したが、イオン注入装置とシングルエンド加速器では故障による運転停止が各1件と2件あった。2011年3月の東日本大震災では、3台の加速器に損傷はなかったが、その後の東京電力による計画停電により通常運転が不可能となった。タンデム加速器では、インジウム(In)の加速試験を行い、500nAのビーム電流が安定に発生できることを確認した。また、イオン注入装置では、ガドリニウム(Gd)の生成試験を行い、最大400nAビーム電流が得られることを確認して実験利用を開始した。
小澤 優介*; 久保田 仁*; 三浦 健太*; 花泉 修*; 野口 克也*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 高野 勝昌*; 大久保 猛; et al.
no journal, ,
A Mach-Zehnder (MZ) type thermo-optic switch for a wavelength of 1.55 m was fabricated using Proton Beam Writing (PBW) in this study. The fabrication was carried out by the following processes: (1) a SiO
under-cladding was deposited on a Si substrate, (2) a 10-m-thick PMMA film was spin coated onto the SiO layer as a core, (3) a MZ type waveguide with the width of 8 m was drawn on the PMMA film by PBW with the beam size of 1.1 m
and current of 50 pA at 1.7 MeV, (4) a PMMA film was deposited again on the sample as an upper-cladding layer, and (5) a titanium heater as a phase shifter and aluminum electrodes were formed on the sample by vacuum evaporation with UV lithography and wet etching. In the operation test of this switch, the intensity of 1.55 m laser light through the switch was measured by a vidicon camera at the exit side along with varying the electric power for a titanium heater (the switching power). The intensity ratio of the output lights for ON/OFF of the heater was obtained as a function of the switching power. The result showed the fabricated switch worked as an MZ type thermo-optic switch with an ON/OFF ratio of 9.0 dB on a switching power of 43.9 mW.
三浦 健太*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 高野 勝昌*; 大久保 猛; 山崎 明義; 加田 渉; 横山 彰人; 神谷 富裕; et al.
no journal, ,
The Mach-Zehnder (MZ) type thermo-optic switch consisting of two MZ couplers, two phase shifting branches and a titanium thin-film heater over one branch was prototyped in this work. A MZ type waveguide pattern with a core width of 8 m and a MZ coupling angle of 2
in a PMMA film was drawn by a 1.7 MeV focused proton beam with the beam size of about 1 m and the total dose of 100 nC/mm
. The titanium thin-film heater and aluminum electrodes were formed using conventional photolithography and wet-etching processes. In the operation test of the switch, a light with a wave length of 1.55 m was injected into one side of the switch through a single-mode optical fiber, and the output light from another side of the switch was observed by an IR camera with varying an electric power supplied to the heater. A switching power was estimated to be 43.9 mW for an On/Off ratio of 9.0 dB in the test. This result showed that the switching power could be reduced compared with those of commercial silica-based switches.
三浦 健太*; 花泉 修*; 加田 渉*; 小澤 優介*; 稲田 和紀*; 久保田 篤志*; 河嶋 亮広*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; et al.
no journal, ,
イオンビーム照射技術を用いた光スイッチや発光素子の光機能デバイスの製作を目的として、(1)プロトンビーム描画を利用したマッハツェンダー(MZ)導波路型熱光学スイッチ、(2)SiO部材へのSiとCイオンの注入と1200C以下でアニール処理を行うことによる可視領域で発光する材料の開発を行った。(1)では、Si基板上に下部クラッドのSiO層と光伝搬用のPMMA層をそれぞれ5
mと8mに積層した試料に、1.7MeV, 1mのHビーム(50pA)を用いて、ドーズ量100nC/mmで、線幅8mのY分岐を左右対称に接合した長さ
30mmのMZ型の線を描画した。この後、上部クラッドとして10mのPMMA層を積層し、導波路とした。これを光スイッチとするため、フォトリソグラフィによりTi薄膜ヒーターとA
電極を試料表面に形成し、波長1.55mにおけるスイッチ特性を評価した。この結果、スイッチング電力は約43.9mW、ON/OFF比は約9.0dBと測定され、これらは従来型の石英系熱光学スイッチに比べ優位なものであった。(2)では、SiO部材への150keV-Siの注入量を5
10
/cmに固定し、75keV-Cの注入量を1, 3, 5, 710/cmと変えた。照射後、大気中、1000Cにおいて25分間のアニールを行い、発光の観測を行った結果、可視域の発光が観測できた。更に、Cイオンの照射量によって、発光ピーク波長がシフトすることから、発光色をイオンの注入量で制御可能であることも明らかになった。
林 健*; 西 剛史*; 太田 弘道*; 羽鳥 仁人*; 粟野 孝昭*; 五十嵐 誉廣; 越名 崇文*
no journal, ,
耐食性向上・化学反応抑制等を目的とした表面被覆材料の劣化診断技術を確立することを目的として、レーザースポット周期的加熱放射温度測定法を用いた二層材料の局所的な熱拡散率の測定、および二層材料の熱拡散解析式による温度応答解析を行い、二層材料に対する熱物性値の測定方法と分析方法についての検討を行った。二層材料には、熱拡散率が既知であるAlおよびCuにSiO系塗膜をコーティングした材料を用いた。測定の結果、コーティング面を検出面側に置いた場合に厚さ方向の測定で熱拡散率が著しく低下した一方、コーティング面を加熱面側に置いた場合は熱拡散率の低下が見られなかった。値の低下が生じる原因および劣化診断法への適用については今後の検討課題である。
