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阿部 浩之; 下村 拓也; 徳平 真之介*; 島田 幸洋*; 竹仲 佑介*; 古山 雄太*; 西村 昭彦; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武
Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08
短パルスレーザー(ナノ秒,フェムト秒)を水素吸蔵合金表面層に照射し、水素吸蔵能向上を目指す表面改質実験を行った。レーザー条件をパルス幅100fsec、エネルギー0.2-3.4mJ/pulseとして、水素吸蔵合金LaNi
Al
合金に照射することで表面の局所構造を変化させ、この吸蔵合金の初期水素吸蔵反応とレーザー照射との相関について調べた。その結果、フルエンスで2.0mJ/cm
付近でのレーザー照射したサンプルは未照射サンプルに比べ、1.5-3.0倍水素吸蔵初期反応速度が速くなり水素吸蔵能が向上することを見いだした。これによりレーザー照射は水素吸蔵材料の表面改質に有効であると結論づけられる。
島田 幸洋; 西村 昭彦
Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 8(1), p.110 - 114, 2013/01
被引用回数：6 パーセンタイル：35.21(Nanoscience & Nanotechnology)フェムト秒レーザーを使用した微細加工によって、耐熱性のある光ファイバーブラッググレーティング(FBG)センサーを製作した。さらに炭素繊維テープによって製作したFBGセンサーを強化した。その結果、センサーは機械的強度と取扱性が向上した。このセンサーを600
Cまでの温度環境において試験を行い、温度と歪が測定できることを確認した。このセンサーを実際の原子力プラントの高温配管において実装するための開発課題を考察した。
西村 昭彦; 寺田 隆哉; 島田 幸洋; 米本 幸弘*; 山田 知典
Proceedings of 20th International Conference on Nuclear Engineering and the ASME 2012 Power Conference (ICONE-20 & POWER 2012) (DVD-ROM), 5 Pages, 2012/07
レーザー技術を用いた計測法を原子力プラントの冷却系の保守保全のために開発している。計測技術としては、光ファイバセンサ技術を用いることで地震に対する振動計測が可能であることを明らかにした。さらに放射光X線による吸収コントラスト法を用いることにより、レーザー溶接補修の際の溶融池の内部の対流現象を解明した。一方で、表面制御技術としては、熱交換器伝熱管のレーザー肉盛り溶接補修が可能な新型プローブ装置を開発を進めた。また、レーザー蒸発は配管表面の汚染除去に有効であることを明らかにした。これらのレーザー技術は、原子炉の冷却配管の保守保全に役立つことが期待される。
西村 昭彦; 島田 幸洋
Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 7 Pages, 2011/10
レーザー加工技術を高速増殖炉の熱交換器の保守保全のために発展させた。超短パルスレーザー加工により光ファイバのコアに回折格子を作製し、これを配管の地震モニターとして適用した。ファイバレーザーと組合せた最新のロボットシステムは熱交換器の内壁の割れを補修できる。これらの最新レーザー加工技術が熱交換器の運転の安全性を高める。これらの技術は次世代の高速増殖炉の保守保全技術に適用可能である。
西村 昭彦; 菖蒲 敬久; 岡 潔; 山口 智彦; 島田 幸洋; Mihalache, O.; 田川 明広; 山下 卓哉
レーザ加工学会誌, 17(4), p.207 - 212, 2010/10
高速増殖炉の熱交換器伝熱管に発生する微小亀裂を検査し補修するため、複合型光ファイバスコープを用いたプローブ試作機を開発した。本プローブはレーザー加工ヘッドと渦電流探傷装置も構成品に加えられている。超短パルスレーザー蒸発は、材料表層の加工硬化層の除去に用いることができる。加えて、スポットレーザー溶接が微小亀裂の補修に用いられた。このプローブシステムは、熱交換器の寿命を延ばすことにより、安全かつ経済的な選択肢を高速増殖炉の保守保全に与えることができる。
島田 幸洋; 西村 昭彦; 吉川 将成*; 小林 喬郎*
Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 5(1), p.99 - 102, 2010/02
被引用回数：7 パーセンタイル：37.49(Nanoscience & Nanotechnology)超短パルスレーザー加工によってファイバーブラッググレーティングの製作加工がなされた。その加温前後の特性が測定された。反射スペクトルは600C, 1時間の加温前後で大きな違いはなかった。一本のファイバー内に3個のFBG構造が作成されて、多点計測の可能性を示した。このような高温耐性のあるファイバーブラッググレーティングセンサと波長可変光源の組合せは、原子力発電所における冷却配管の状態監視における強力な手段となることを示した。
猿田 晃一; 月森 和之; 島田 幸洋; 西村 昭彦; 小林 喬郎*
日本保全学会第6回学術講演会要旨集, p.219 - 222, 2009/08
フェムト秒レーザを使用してシングルモード光ファイバのコアに形成した耐熱fiber Bragg grating(FBG)のひずみ計測性能の評価を行った。耐熱FBGとひずみゲージを金属片に取り付け、4点曲げ法によって負荷を与えてBragg波長シフトとひずみ量を計測した。Bragg波長は、開発したBragg波長決定アルゴリズムによりスペクトラム強度を重み付けに利用して求めた。市販されている常温用FBGセンサとの比較実験の結果、耐熱FBGのひずみ感度は0.34pm/
であり、常温用FBGセンサの約1/4の感度であったが、実験値の標準偏差から推定したひずみ計測精度は、
3となり、開発したアルゴリズムを用いることにより、常温用FBGセンサの精度2と同程度の精度が得られることが示された。
西村 昭彦; 岡 潔; 山口 智彦; 赤津 朋宏*; 関 健史*; Mihalache, O.; 島田 幸洋; 田川 明広; 山下 卓哉
日本保全学会第6回学術講演会要旨集, p.250 - 253, 2009/08
高速増殖炉の熱交換器伝熱管の保守保全のため、新型のプローブシステムの設計及び製作を行った。本報告ではシステムの要素技術のうち、複合型光ファイバスコープとレーザー及び画像撮影システムを結合させるカップリング装置及びレーザー加工ヘッドとECT探勝システムを動作させるソフトウェアの開発について述べる。
pulse generation in an X-ray tube with a plasma cathode induced by a femtosecond laser pulse山田 秀尚; 村上 洋; 島田 幸洋
Radiation Physics and Chemistry, 78(6), p.375 - 379, 2009/06
被引用回数：1 パーセンタイル：10.52(Chemistry, Physical)時間分解X線分光システムに用いるパルスX線源の開発を行った。このX線源では、超短パルスレーザーで発生させたプラズマ電子を静電圧で加速し、これをCu電極に衝突させてX線を得る。本論文は、この種のパルスX線源について、X線フォトン数,スペクトル特性,パルス時間特性,プラズマ電子のダイナミクスを詳しく調べた初めてのものである。プラズマの発生は数10マイクロジュールのフェムト秒紫外パルスをCu電極に集光照射して行った。加速電圧は50kVとし、その結果得られたX線パルスは10
photons/4pisr/pulseであった。X線はほぼCuK線であり、パルス幅は約100nsであった。時間分解プラズマ発光スペクトル分析の結果、発生させたレーザープラズマでは、印加電圧によりプラズマの静電遮蔽効果が徐々に弱まるとともにプラズマ粒子が衝突励起されており、これがX発生と同じく100nsの時間スケールで起きていることが明らかとなった。
山田 秀尚; 村上 洋; 島田 幸洋
表面科学, 29(7), p.413 - 417, 2008/07
時間分解蛍光X線分光のために、フェムト秒レーザー駆動X線源及びX線集光システムの開発を行った。開発したX線源は10
-W/cm
のレーザーパルスに誘起されたプラズマ陰極が電子源のX線管で、10
photons/4
sr/pulseのCu K
線を供給する。そのX線パルスの時間幅は約200nsと測定された。プラズマ陰極の発光分光分析をもとに、このX線パルス時間特性は、X線管の印加電圧に対して静電遮蔽下にあるプラズマ粒子のダイナミクスにより説明された。X線集光システムに関しては、ポリキャピラリレンズによる集光スポットサイズを測定し、レンズによる蛍光X線の増強効果を実証した。
Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 小倉 浩一; 西村 昭彦; 村上 洋; 島田 幸洋; 匂坂 明人; 織茂 聡; 木村 豊秋; 大道 博行
Advanced Solid-State Photonics; OSA Technical Digest Series (CD-ROM), p.MC8_1 - MC8_3, 2008/01
We report on the design and performance of a highly accurate, easy-to-align Transient-Grating FROG apparatus capable to measure amplified pulses with the duration shorter than 10 fs and longer than 1 ps.
島田 幸洋; 西村 昭彦
no journal, ,
原子力材料の応力腐食割れの原因となる、金属加工硬化層の残留応力を計測すべく、非接触の音速測定法である、パルスレーザーを用いた誘導ブリルアン散乱法の開発を行った。測定系を構築した後、最初に液体試料の音速測定を実施し原理実証を行い、従来技術である接触式超音波法との測定数値の比較を行った結果、有効数値3桁までの良い一致をみた。次にステンレス表面にて測定を行い、表面を伝播するモードの音波の伝播速度を測定した。従来法での測定結果での音速数値を比較し、本測定法の評価を行った。
山田 秀尚; 村上 洋; 島田 幸洋
no journal, ,
原子の空間スケールで超高速反応ダイナミクスを捉える時間分解X線分光システムのための、フェムト秒パルスレーザーを用いたパルス硬X線源についての研究報告である。フェムト秒パルスレーザー駆動X線管による硬X線源としては、これまでにドイツのEgbertらのグループにより、近赤外光フェムト秒パルスをX線管金属カソードに集光照射し、多光子吸収過程あるいはプラズマ発生過程で生成する電子パルスを利用して硬X線パルスを発生させた研究が報告されている。彼らはX線の時間平均強度を、X線管の平均電流値や電離線量率計によって測定している。われわれは、近赤外光フェムト秒パルスを用いた同様の機構でパルス硬X線発生を行い、X線フォトダイオードを用いてX線のパルス強度測定を実施した。その結果、プラズマ発生が起こるようなレーザー照射強度領域では、レーザー照射強度を増加させるとX線パルス発生の頻度は増加するが発生するX線パルス強度は一定であることがわかった。このことは、EgbertらのX線計測手法ではわかっていなかった点であり、高強度の硬X線パルスが得られるようなレーザープラズマ領域でレーザー駆動X線管を利用するうえでの重要な新知見である。また、今回われわれは、照射レーザーを紫外光フェムト秒パルスとした場合にも、同様に、レーザープラズマ領域で硬X線パルスが得られることを初めて示した。
山田 秀尚; 村上 洋; 島田 幸洋
no journal, ,
本研究では化学反応における電子移動や構造変化などの動的過程を観測するために、時間分解X線分光システムの構築を行っている。そのためのパルスX線源として開発したフェムト秒レーザー駆動X線管の特徴、及び、これを用いたX線分光システムの開発状況について報告する。本X線源は、おもに銅の特性X線(CuK線)パルスを発生する。X線パルス幅は照射レーザーフルエンスにより数十ナノ秒以上から数十ピコ秒以下に変化する。構築中の分光システムでは、X線を全反射を利用したポリキャピラリレンズによって試料に集光照射し、試料からの蛍光(もしくは透過)X線を、Si結晶により高分解能で分光し、スペクトルをX線CCDでシングルショット計測する。発表では、ポリキャピラリレンズの性能評価,分光システムの分解能評価等の結果について詳しく述べる。
山田 秀尚; 村上 洋; 島田 幸洋
no journal, ,
本研究では化学反応における電子移動や構造変化などの動的過程を観測するために、時間分解蛍光X線スペクトル測定システムの構築を行っている。そのためのパルスX線源として開発した超短パルスレーザー駆動X線管のX線パルス特性を評価し、そのX線発生機構を詳しく調べた。その結果、開発したレーザー駆動X線管では、駆動レーザーフルエンスが低い場合、陰極での電子発生は光電効果に因るのに対し、フルエンスが高ければ陰極で生じるプラズマ電子がX線発生に寄与することがわかった。また、フルエンスを上げることでX線が高輝度化するとともに、パルス時間幅は大きく広がった。さらに、高フルエンスの際に陰極で発生するレーザープラズマの状態を、発光スペクトルを通して観測したところ、プラズマ電子数が電極電圧によって増幅される効果が見られた。また、開発中のX線分光システムにおいては、LiF結晶及びX線CCDを用いてX線源のCuK線を分光し、6eV以下の分解能を得た。
山下 卓哉; 西村 昭彦; 土田 昇; 山口 智彦; 岡 潔; 藤木 一成*; 島田 幸洋
no journal, ,
再臨界の準備を進めている「もんじゅ」や次世代の高速増殖炉において重要となるプラント保全技術を展示した。展示内容は、(1)EMAT, (2)ECT, (3)レーザー加工ヘッドの3つに大別される。(1)と(2)は欠陥の検査技術であり、(3)は伝熱管内壁の補修技術である。平成21年度には、これらが統合されて検査・補修・保全の機能を有する新型プローブが誕生する。(3)のレーザー加工ヘッドに接続するものとして複合光ファイバがある。この複合光ファイバは関西光科学研究所において内視鏡治療器具として開発を進めている。
島田 幸洋; 西村 昭彦
no journal, ,
われわれはパルスレーザー誘導光散乱法の開発を行った。この方法は音波の生成,検出過程ともに測定対象に対して非接触で行える技術である。幅広い音波の周波数ダイナミクスレンジの測定が可能等の優れた特徴を持つ。われわれは液体試料を用いて原理実証を行い、接触式の超音波法との音速測定数値の比較を行いよく一致した。
島田 幸洋; 増住 考志; 西村 昭彦; 土井 基尾*; 月森 和之
no journal, ,
フェムト秒レーザーを用いた非熱加工の手法を用いて石英板中に非可逆的な格子加工を行い、伝熱配管などの高温構造物の振動や変形を常時監視するための耐熱FBGの開発を目的として、その耐熱性評価を行った。その結果、950Cまでの昇温後も回折光の強度比は変化せず、高温配管の局所的な振動,歪の検知手法として耐熱FBGのシステムが有効であることを示した。
島田 幸洋; 西村 昭彦; 増住 考志; 月森 和之
no journal, ,
構造物の変形,振動をモニタリングする方法として既に実用化されているFBG(Fiber Bragg Grating)センサは高温環境下での耐久性が劣る欠点がある。われわれはこの欠点を克服すべく、フェムト秒レーザによって石英光ファイバ内に微細加工を行い、耐熱性のある格子状屈折率変調構造の作成を行った。作成したFBG構造を持つ光ファイバーに対し600C, 1時間の加熱試験を行い、加熱の前後で反射スペクトラムが著しく変化しないことから耐熱性を確かめた。こうして開発された耐熱性のあるFBGセンサは原子力発電プラントにおける高温配管,構造物の経年劣化や地震に対する健全性のモニタリングにおいて有力な方法であることを示した。
増住 考志; 月森 和之; 島田 幸洋; 西村 昭彦
no journal, ,
運転中プラントの機器・配管の健全性モニタリングにひずみセンサを使用することが、予防保全の観点から有効である。これには、高温環境を除く多くのプラントや土木建築分野で使用されているFBG(Fiber Bragg Grating)センサが有望である。しかしながら、高速炉機器・配管のひずみモニタ用としてFBGを実用化するためには高温での耐久性,耐放射線性が十分でなければならない。本研究では、耐熱性向上のためにフェムト秒レーザーを使用した光ファイバーへの格子加工を試み、加熱試験を行い、FBGの耐熱性向上の可能性検討を行う。
