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論文

A Crossed photon-atom beam method for absolute measurement of total photoionization cross sections on isolated metal atoms; Measurements on Ba and Eu atoms

小原 哲*; 小林 良栄*; 八木 修一*; 遠山 裕子*; Kutluk, G.*; 大澤 哲太郎*; 小倉 浩一; 柴田 猛順; 東 善郎*; 長田 哲夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(3), p.263 - 271, 2011/02

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

金属原子の全光イオン化断面積の絶対測定を行うための光-原子交差ビーム装置を製作した。この装置でBa及びEu原子の光イオン化断面積を4d巨大共鳴領域の110-140eV及び140-180eVで測定した。標的原子密度は水晶振動子膜厚計への蒸着速度とパルス電子銃電離イオンの飛行時間法で求めた原子速度から決めた。光子数は二重電極型イオンチェンバーを用いて決めた。得られた光イオン化断面積はこれまでの測定値や理論値とほぼ一致し、ここで用いた光-原子交差ビーム法が金属原子光イオン化絶対測定に有力であることがわかった。

報告書

電子ビーム加熱蒸発で生成したネオジム原子の準安定準位分布

柴田 猛順; 小倉 浩一

JAEA-Research 2008-124, 12 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2008-124.pdf:3.66MB

電子ビーム加熱蒸発で生成したネオジム原子ビームの準安定準位分布をレーザー誘起蛍光法で測定した。測定した準安定準位分布より求めた原子励起温度は、推定蒸発面温度(2000K)より低く、蒸発量を増加させるとともに1500K程度まで低下することがわかった。電子ビーム加熱蒸発で同様に生成したガドリニウム原子の場合、原子励起温度が500Kまで低下するのと比較すると、ネオジム原子はガドリニウム原子に比べて原子励起温度が高く緩和しにくい。ネオジム原子もガドリニウム原子も蒸発面近傍での原子間衝突で超微細構造間の遷移を引き起こし緩和が進む。ガドリニウム原子は4f$$^{7}$$5d6s$$^{2}$$で軌道半径が比較的大きい5d電子をもっているが、ネオジム原子は4f$$^{4}$$6s$$^{2}$$で5d電子がない。このため、ネオジム原子は原子間衝突で緩和しにくく原子励起温度がガドリニウムに比べ非常に高いと考察した。

報告書

イッテルビウム,ルテチウム,サマリウムの対称電荷移行断面積

柴田 猛順; 田村 浩司; 小倉 浩一

JAEA-Research 2008-076, 13 Pages, 2008/10

JAEA-Research-2008-076.pdf:2.89MB

イッテルビウム,ルテチウム,サマリウムの対称電荷移行断面積を計算した。ランタノイド原子・イオン間の電荷移行反応は多くの場合、電荷移行する6s電子の内側に閉殻でない4f$$^{rm n}$$電子等があるため、共鳴電荷移行だけでなく非共鳴電荷移行の反応経路がある。低エネルギーでは共鳴移行反応のみ起こり、電荷移行断面積が小さい。ここで取り上げたイッテルビウム,ルテチウム,サマリウムは多くのランタノイド元素とは異なり、共鳴電荷移行のみが進行する。このためで電荷移行断面積のエネルギー依存性は単調減少である。また、イッテルビウム,サマリウムの断面積は衝突エネルギーが1eV/amuで、それぞれ、203$AA $^{2}$$, 224$AA $^{2}$$で、アルカリ土類金属のバリウムの電荷移行断面積と同程度で、ジスプロシウム等の多くのランタノイド元素の電荷移行断面積より大きい。一方、ルテチウムではd電子が移行するため電荷移行断面積は衝突エネルギーが1eV/amuで65$AA $^{2}$$と小さい。

論文

エネルギー問題

柴田 猛順

現代社会と科学技術, p.75 - 101, 2008/03

現代社会は大量生産,大量消費の社会で、太陽から地球に与えられる放射エネルギーの1万分の1という多量のエネルギーを消費していること,一人あたり人間が生物として必要とするエネルギーの数十倍を消費していること,現状の化石エネルギー消費は長くても数十年から百年程度しか続かないこと,化石エネルギーの消費は地球温暖化を引き起こすことを述べた。これらを解決できるのが原子力や再生可能エネルギーである。しかしながら、これらにもいろいろ問題がある。さらに今後のエネルギー使用を続けるうえで、エネルギーの出力・入力の比(EPR)の概念が重要であること、加えて政治・経済も重要であることを述べた。

論文

Velocity and metastable state population distributions of neodymium atoms produced by laser ablation

Wang, H.*; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 宮部 昌文; 柴田 猛順; 宮武 宇也*; 飯村 秀紀

Applied Physics B, 81(8), p.1127 - 1133, 2005/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:65.3(Optics)

レーザーアブレーションによって金属ネオジムのターゲットより生成したプルームの特性を、レーザー誘起蛍光法で調べた。これにより、真空中及びガス中でアブレーションした場合の、中性原子・イオンのエネルギー分布が得られた。また、準安定準位間のポピュレーション分布が得られた。ポピュレーション分布は、ボルツマン型とは異なり、高い準安定準位にも大きな分布があることがわかった。これらの結果は、高融点元素のレーザー分光や共鳴イオン化イオン源の開発に有用なデータである。

報告書

電子ビーム蒸発部生成プラズマの磁場を横切る流れ

高柳 智弘*; 池畑 隆*; 真瀬 寛*; 大場 弘則; 柴田 猛順

JAERI-Research 2005-024, 14 Pages, 2005/09

JAERI-Research-2005-024.pdf:1.71MB

電子ビーム加熱蒸発時に発生する弱電離ガドリニウムプラズマ流を、鉄芯間の0$$sim$$$$pm$$1.5kGの磁場に導き、プラズマの磁場中での挙動を調べた。磁場を強くしていくとプラズマは乱れが生じるとともに磁場を横切って流れる量が減少し、やがて検出されなくなった。プラズマが流れなくなる磁場の強さはプラズマ密度に依存せず、プラズマ流が磁場中を横切ることができるのはイオンのラーモア半径がプラズマ幅の2倍程度より大きいときであることがわかった。また、電子ビーム蒸発生成プラズマはその密度によらず一定強度の磁場を横切っては進めないことがわかったので、原子ビーム中のプラズマ除去はこれまでの除去電極への負電圧印加だけでなく、磁場によってもできると考えられる。

報告書

第8回黎明研究報告会報告集; 2004年6月29, 30日東海研究所先端基礎研究交流棟

柴田 猛順

JAERI-Conf 2004-014, 212 Pages, 2004/12

JAERI-Conf-2004-014.pdf:35.38MB

黎明研究は、原研が原子力に関連する基礎・基盤研究の分野で、独創性・新規性に富んだ萌芽的研究に助成している公募型研究である。平成15年度に実施された黎明研究42件の研究成果の報告会が、2004年6月29日,30日の両日、東海研究所で開催された。黎明研究の成果が原研内外で、多くの研究の進展に寄与する一助にするため、提出された黎明研究報告書をまとめた。

論文

Velocity and metastable state population distributions of laser-ablated neodymium

Wang, H.*; 宮武 宇也*; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 宮部 昌文; 柴田 猛順; 飯村 秀紀

Review of Scientific Instruments, 75(10), p.3775 - 3776, 2004/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.24(Instruments & Instrumentation)

金属ネオジムのターゲットをレーザーで照射し、アブレーションにより生成されるプルームの特性をレーザー誘起蛍光法の手法で調べた。その結果、プルーム中でのネオジムの中性原子及びイオンのエネルギー分布が、アブレーションレーザーのエネルギー密度,雰囲気ガス圧でどのように変化するかが明らかになった。またネオジム原子の準安定準位のポピュレーション分布を決定した。これらは、レーザーアブレーションをイオン源やレーザー分光に適用するのに有用なデータである。

報告書

第7回黎明研究報告会報告集; 2003年7月1, 2日東海研究所先端基礎研究交流棟

柴田 猛順

JAERI-Conf 2003-021, 551 Pages, 2004/02

JAERI-Conf-2003-021.pdf:51.59MB

黎明研究は、原研が原子力に関連する基礎・基盤研究の分野で、独創性・新規性に富んだ萌芽的研究に助成している公募型研究である。平成14年度に実施された黎明研究51件の研究成果の報告会が、2003年7月1日,2日の両日、東海研究所で開催された。黎明研究の成果が原研内外で多くの研究の進展に寄与する一助にするため、提出された黎明研究報告書をまとめた。

論文

Nuclear moments and isotope shifts of $$^{135}$$La, $$^{137}$$La and $$^{138}$$La by collinear laser spectroscopy

飯村 秀紀; 小泉 光生; 宮部 昌文; 大場 正規; 柴田 猛順; 篠原 伸夫; 石田 佳久*; 堀口 隆良*; Schuessler, H. A.*

Physical Review C, 68(5), p.054328_1 - 054328_7, 2003/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:46.32(Physics, Nuclear)

コリニアー・レーザー分光の手法によって、不安定同位体$$^{135}$$La, $$^{137}$$La, $$^{138}$$La、及び安定同位体$$^{139}$$Laの一価イオンの同位体シフトと超微細構造を測定した。このうち$$^{135}$$La, $$^{137}$$Laについては、天然には存在しないのでタンデム加速器を用いて生成した。これらの測定により、これらの原子核の電磁気的モーメント及び核半径の変化量が決定された。核半径の変化量については、FRDMやHFBCSなどの理論的模型による予測値より実験値は小さくなった。この不一致の原因は、これらの模型では動的な変形の効果が取り入れられていないためと考えられる。

論文

High enrichment of $$^{28}$$Si by infrared multiple photon decomposition of Si$$_{2}$$F$$_{6}$$

横山 淳; 大場 弘則; 柴田 猛順; 河西 俊一*; 杉本 俊一*; 石井 武*; 大家 暁雄*; 宮本 佳樹*; 磯村 昌平*; 荒井 重義*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(4), p.457 - 462, 2002/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:80.93(Nuclear Science & Technology)

六フッ化ニケイ素(Si$$_{2}$$F$$_{6}$$)の赤外多光子解離を用いたシリコン同位体分離により高濃縮$$^{28}$$Siを得た。TEA炭酸ガスレーザーの10P(8)発振線(954.55cm$$^{-1}$$)の光をセルにつめたSi$$_{2}$$F$$_{6}$$にフルエンス1.0J/cm$$^{2}$$で照射した。その結果、$$^{29}$$Siと$$^{30}$$Siは、生成物であるSiF$$_{4}$$と白色の粉に濃縮し、$$^{28}$$Siは分解しないで残ったSi$$_{2}$$F$$_{6}$$に濃縮した。99.9%濃縮の$$^{28}$$Siは、Si$$_{2}$$F$$_{6}$$を50%分解することにより得られた。また、Si$$_{2}$$F$$_{6}$$を連続的に流し、レーザー照射を行うことで、99.7%濃縮の$$^{28}$$Siを2.5g/hの生成速度で連続的に生成することが出来た。

論文

Effect of electron beam on velocities of uranium atomic beams produced by electron beam heating

大場 弘則; 小倉 浩一; 西村 昭彦; 田村 浩司; 柴田 猛順

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 39(9A), p.5347 - 5351, 2000/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:70.1(Physics, Applied)

電子ビーム加熱で生成したウラン電子ビームの速度をレーザードップラー法で測定した。原子ビームの生成には、磁場偏向型電子銃あるいは斜入射直進型電子銃を用い、加熱方式の違いによる原子ビーム速度への影響を比較した。磁場偏向型電子銃で生成した原子ビームは、斜入射直進型電子銃加熱で生成したそれよりも200m/sも加速されることがわかった。これは蒸発部近傍での入射電子ビームエネルギーが蒸発原子の励起やイオン化により損失し、イオン化のエネルギーが原子間衝突時にビームの並進エネルギーに転換されるとして説明できた。

報告書

電子ビーム加熱で生成したウラン原子の準安定準位分布

大場 弘則; 西村 昭彦; 小倉 浩一; 柴田 猛順

JAERI-Research 2000-033, 17 Pages, 2000/08

JAERI-Research-2000-033.pdf:0.65MB

原子法レーザーウラン濃縮では、電子ビーム加熱で生成したウラン原子にレーザー光を照射し、$$^{235}$$Uのみをイオン化して回収する。電子ビーム加熱でウランを蒸発させると熱励起や電子ビームによる励起で蒸発原子が上準位に多く分布する可能性があり、準位分布はレーザー分離の対象となる原子密度を知るうえで重要である。ここではレーザー誘起蛍光法でウラン原子の準安定準位密度を測定した。準位密度分布から求めた原子励起温度は推定蒸発面温度(~3000K)より低く、蒸発量を増加させるとともに2000K程度まで低下し、蒸発した原子のほとんどが基底準位及び下準位に分布することがわかった。

報告書

電子ビーム加熱蒸発時の液面くぼみの観測

大場 弘則; 柴田 猛順

JAERI-Research 2000-032, 17 Pages, 2000/08

JAERI-Research-2000-032.pdf:2.65MB

電子ビーム加熱で生成した原子ビームは変動する。原子法レーザー同位体分離や原子衝突実験に原子ビームを用いる時、原子ビーム密度はできるだけ安定していることが望ましい。原子ビーム変動の要因を調べるため、CCDカメラを用いた三角測量法で、ガドリニウム,セリウム及び銅蒸発面のくぼみ深さを測定した。蒸気圧と液面の静水圧との釣り合いから推定したくぼみ深さは測定値と一致した。また、3~4mmのくぼみが形成されると、原子ビームの周期的な変動が始まることがわかった。

報告書

電子ビーム加熱蒸発ウラン原子ビーム中プラズマの特性

大場 弘則; 西村 昭彦; 小倉 浩一; 柴田 猛順

JAERI-Research 2000-030, 17 Pages, 2000/08

JAERI-Research-2000-030.pdf:1.51MB

電子ビーム加熱で生成した原子ビーム中には、蒸発部で発生したプラズマが含まれている。原子法レーザーウラン濃縮では、このプラズマを取除く必要があり、そのためにプラズマの特性を知ることが重要である。本研究では、ウランプラズマの電子温度及びイオンの割合を静電プローブで測定した。電子温度は0.13eVで蒸発面温度に比べ低い値であった。原子ビーム中イオン量の割合は最大で3%以上であった。電子ビーム入力を一定に保ちながら電子ビームの加速電圧を低くした時、加熱用電子ビーム電流が増大し、電子によるウランの電離断面積も大きくなるため、原子ビーム中のイオン量の割合が増加した。このことは、蒸発部生成プラズマは蒸発ウラン原子と加熱用電子ビームとの衝突電離で発生することを示している。

報告書

レーザー共鳴電離プラズマからのイオン回収における電子温度の効果

田村 浩司; 大場 弘則; 柴田 猛順

JAERI-Research 99-064, p.12 - 0, 1999/12

JAERI-Research-99-064.pdf:0.91MB

ジスプロシウムのレーザー共鳴イオン化で電子温度が0.024eV及び0.23eVと1桁異なるプラズマを作り、プラズマからのイオン回収実験を行った。電子温度が高いプラズマの場合、プラズマ膨張速度が大きいため回収電極へのイオン電流密度が高く、イオン回収時間は短かった。また、プラズマ膨張に伴う電子温度の低下を考慮した簡易1次元モデルで計算した回収時間は、実験で得られた結果をよく再現することができた。

論文

Ion collection from photoionized plasma with a wire electrode in weak magnetic field

足立 肇; 田村 浩司; 小倉 浩一; 柴田 猛順

Japanese Journal of Applied Physics, 38(12A), p.6887 - 6889, 1999/12

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

原子レーザー法同位体分離ではレーザー光で共鳴イオン化した目的同位体を電極に回収するが、電子ビーム偏向用磁場がイオン回収部にも印加される。短時間に効率よくイオンを回収する方法として先に提案した、アース又は負電位の平行平板電極の中央に正電位の細線電極を用いた方法について磁場の影響を調べた。平行平板電極の中央に発生させた光電離イオンの両側電極での回収量のバランスは150ガウス以下の磁場により若干変化するが、イオンの回収時間はほとんど変らず磁場の影響は小さいことが実験の結果わかった。

論文

Charge transfer cross sections for uranium

田村 浩司; 足立 肇*; 小倉 浩一; 大場 弘則; 柴田 猛順

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 38(11), p.6512 - 6516, 1999/11

 被引用回数:12 パーセンタイル:46.02(Physics, Applied)

中性原子とイオンの間の衝突で生じる電荷移行反応はレーザー同位体分離の重要な素過程のひとつである。ウランの基底状態のイオンと中性原子の対称電荷移行断面積を衝突エネルギーが100eVから1200eVの範囲で測定した。断面積は反応で生成したイオン量と主イオンビームとのイオン量の比によって決定した。原子ビームは水冷銅るつぼ中のウラン金属を電子ビーム加熱することにより得た。衝突エネルギーが100eVの断面積は1.3$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$で、Sinha&Bardsleyの理論値と同程度であった。断面積は衝突エネルギーとともに増加し1200eVでは2.7$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$となった。エネルギー依存性の傾向は、ウラン原子及びイオンの電子配置を考慮した計算結果とほぼ一致した。

報告書

通電加熱されたフィラメントの温度分布

田村 浩司; 大場 弘則; 柴田 猛順

JAERI-Tech 99-050, 8 Pages, 1999/07

JAERI-Tech-99-050.pdf:1.06MB

通電加熱したフィラメントの表面温度分布を測定した。直径0.25mm、長さ24.7mmの5%レニウム入りタングステンフィラメントを5Aから7Aの直流電流で通電加熱し、その表面をCCDカメラで撮影録画し、放射強度分布を得た。フィラメント中心部では放射強度が数mm以上にわたってほぼ一定であった。中心部の温度は投入電力と放射損失のバランスから求めた。この温度を基準点として放射輝度比からプランクの式を用いてフィラメントの温度分布を決定した。本方法により、容易にフィラメントの温度分布を測定できることがわかった。

報告書

電子ビーム加熱生成したウラン原子ビームの速度

大場 弘則; 小倉 浩一; 西村 昭彦; 田村 浩司; 柴田 猛順

JAERI-Research 99-043, 17 Pages, 1999/07

JAERI-Research-99-043.pdf:0.84MB

原子法レーザーウラン濃縮における装置設計上、重要なパラメータである、電子ビーム加熱生成ウラン原子ビームの速度をレーザードップラーシフト法で測定した。ウラン原子ビームの生成には磁場偏向型電子銃あるいは斜入射直進型電子銃を用い、加熱方式の違いによる原子ビーム速度への影響を比較した。磁場偏向型電子銃で生成した原子ビームは、斜入射直進型電子銃加熱で生成したそれよりも加速されることがわかった。これは蒸発部近傍での入射電子ビームエネルギーが蒸発原子の励起やイオン化により損失し、損失エネルギーが原子間衝突時に原子ビームの並進エネルギーに転換されるとして説明できた。

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