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論文

Impurity scattering effect on the zero-energy peak of the local density of states in a multi-quantum vortex core

山根 崇*; 永井 佑紀; 田中 佳織*; 林 伸彦*

Physica C, 494, p.128 - 130, 2013/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Applied)

超伝導体を用いたマイクロデバイスは、原子力分野をはじめとして、さまざまな産業への応用も期待され、世界中で盛んに研究されているが、高機能なマイクロデバイスの設計には、メゾスコピックスケールでの超伝導体の挙動を理論的に明らかにする必要がある。本発表では、近年、実験的に作製された鉛のナノアイランドへの磁場の効果を調べるために、多重量子渦状態を考慮して電子状態を調べた成果を報告する。上記課題の解決にあたり、実際の鉛のナノアイランドの平均自由行程が短く汚い金属であることを反映させるため、不純物効果を自己無撞着に取り入れることによって、実験結果を説明することに成功した。これらの結果は、試料の質が電子状態に大きな影響を与えうることを示唆したものであり、さまざまな系において適用可能であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発に資する成果である。

論文

Quasiclassical numerical method for mesoscopic superconductors; Bound states in a circular $$d$$-wave island with a single vortex

永井 佑紀; 田中 佳織*; 林 伸彦*

Physical Review B, 86(9), p.094526_1 - 094526_9, 2012/09

 被引用回数:15 パーセンタイル:57.94(Materials Science, Multidisciplinary)

超伝導体を用いたマイクロデバイスは、原子力分野をはじめとして、さまざまな産業への応用も期待され世界中で盛んに研究されている。高機能なデバイスの設計には、メゾスコピックスケールの超伝導体の挙動を理論的に明らかにする必要がある。本論文では、上記課題に対し、メゾスコピック超伝導体に適用できる新しい数値計算手法を開発したことを報告する。なお、上記課題の解決にあたっては、準古典理論と呼ばれる従来理論を拡張することで、任意の形状そして任意の材質の物質を取り扱えるように定式化することに成功した。これらの成果は、メゾスコピック超伝導体の基礎特性を明らかにする手法であるのみならず、第一原理計算と組合せることで、任意の物質特性を取り入れることが可能な手法でもあり、さまざまな物質からなるさまざまな系に対しても適用可能である等、波及効果が大きく、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤研究に資する成果である。

論文

Analysis of $$T$$$$_{rm e}$$/$$T$$$$_{rm i}$$ effect on confinement properties

成田 絵美*; 滝塚 知典*; 林 伸彦; 藤田 隆明; 井手 俊介; 本多 充; 諫山 明彦; 伊丹 潔; 鎌田 裕; 田中 靖之*; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403102_1 - 2403102_5, 2012/07

In order to improve the prediction capability of confinement properties in burning plasmas with intensive electron heating, we have re-visited the DB3v10 International H-mode Confinement Database with emphasis on the temperature ratio $$T$$$$_{rm e}$$/$$T$$$$_{rm i}$$ and considerations on kinetic profiles. It was thereby found that the impact of $$T$$$$_{rm e}$$/$$T$$$$_{rm i}$$ is more apparent for discharges with peaked density profiles. Namely, HH factor improves with an increase of peakedness in the density profile for $$T$$$$_{rm e}$$/$$T$$$$_{rm i}$$ $$<$$1, whereas it tends to deteriorate with the density peaking for $$T$$$$_{rm e}$$/$$T$$$$_{rm i}$$ $$>$$1. The confinement scaling with a contribution of $$T$$$$_{rm e}$$/$$T$$$$_{rm i}$$ was also elaborated. In addition, the influence of $$T$$$$_{rm e}$$/$$T$$$$_{rm i}$$ described above was examined qualitatively with GLF23 and GS2 codes, which provided results corroborating the performed regression analysis, indicating the interplays of ITG and TEM.

論文

Evaluation of soft X-ray laser with ${it in situ}$ imaging device of high spatial resolution ZnO scintillator

中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; 武田 耕平*; 西 亮祐*; 南 佑輝*; Cadatal-Raduban, M.*; 猿倉 信彦*; 西村 博明*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 50(12), p.122202_1 - 122202_4, 2011/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:37.66(Physics, Applied)

軟X線レーザー診断のための高空間分解能イメージングデバイスとして、水熱合成法により製作したZnOの励起子発光パターンを計測する方法の可能性を評価した。X線の集光点付近での発光パターンを計測し、ウエスト位置での半径を見積もることにより、Ni様AgプラズマX線レーザーのビームウエストでの半径が横方向と縦方向で29$$mu$$mと21$$mu$$m、発散角が7.2mradと11mrad、ビーム品質M2が47と50と見積もられた。空間分解能は6$$mu$$mで、拡大レンズを最適化し望遠鏡で拡大することによりさらに改善できる。今回の結果により、ZnOの軟X線光源の開発と応用で重要な役割を果たす画像計測素子としての利用がさらに加速されることが期待できる。

論文

Source development and novel applications of laser-driven plasma X-ray lasers in JAEA

河内 哲哉; 長谷川 登; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 岸本 牧; 越智 義浩; 田中 桃子; et al.

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.15 - 24, 2011/12

本講演では、原子力機構におけるレーザー駆動X線レーザーの光源開発及び利用研究に関する最新の成果を報告する。利用研究の対象は物質科学,レーザー加工,X線イメージング,生体細胞の放射線損傷等と多岐に渡っている。物質科学への応用に関しては、強誘電体の相転移直上での格子揺らぎの時間相関を初めて観測した。レーザー加工に関しては、短パルスレーザー照射時の試料表面電子融解現象をX線レーザー干渉計で観察した。軟X線回折イメージングに関しては、静止したサンプルの微細構造の観察結果とともに、将来的なポンププローブ観察への計画を紹介する。また、X線レーザーの集光性能を利用した細胞損傷効果の基礎実験では、DNAの2本鎖切断の観察結果とKeV領域のインコヒーレントX線照射の場合との比較を議論する。

論文

Development of the X-ray interferometer and the method of spatial and temporal synchronization of XRL and optical pulse

長谷川 登; 越智 義浩; 河内 哲哉; 寺川 康太*; 富田 卓朗*; 山本 稔; 錦野 将元; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 今園 孝志; et al.

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.353 - 358, 2011/12

レーザー照射によるプリアブレーション過程の解明は、非熱的加工及び微細加工等の応用に対して重要である。われわれが開発したプラズマ軟X線レーザーは物質表面の微細構造の観測に適した短い波長(13.9nm)とダイナミクスの観測に適した短いパルス幅(7ps)を有する。本研究では、ナノスケールのダイナミクスを観測するために、軟X線レーザーを用いた干渉計の開発を行うとともに、軟X線レーザーと他のレーザーとの空間及び時間同期に関する研究を行った。ダブルロイズ反射鏡を用いることにより、深さ方向1nmの分解能を持つ干渉計の開発に成功した。空間同期に関しては、軟X線に感度を有するシンチレーターを用いることにより、50micron以下の精度でのアライメントを実現した。また時間同期に関しては、薄膜ターゲットを利用したプラズマゲートによるX線レーザーと他のレーザーとの時間同期に関する基礎実験を行ったので、これを報告する。

論文

フレネルゾーンプレート集光軟X線レーザーによるZnOシンチレーターの空間分解能測定

田中 桃子; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 越智 義浩; et al.

JAEA-Conf 2011-001, p.126 - 128, 2011/03

本研究では、水熱合成法で作成したZnO結晶を画像用EUVシンチレーターとして応用することを目指し、その空間分解能の評価を行った。軟X線レーザーをフレネルゾーンプレートで集光してZnO結晶に照射し、その発光パターンをシュバルツシルトミラーとカメラ用レンズを組合せた拡大光学系を構築しCCDで撮影した。集光径は最小で10ミクロン以下まで確認され、またZnOが直径3インチ程度まで単結晶の作成が実現していることから、ZnO単結晶がEUV領域での画像素子として有望であることを示している。

論文

ZnO結晶を利用したX線のイメージング

猿倉 信彦*; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; Ehrentraut, D.*; 福田 承生*; 田中 桃子; 錦野 将元; 河内 哲哉

レーザー研究, 39(3), p.193 - 196, 2011/03

次世代リソグラフィへの応用が期待される極端紫外(EUV)光源、たんぱく質1分子での構造解析を可能とするXFELといった、軟X線$$sim$$X線領域光源に対する需要は、近年、科学,医療,産業などさまざまな分野でますます高まっている。光源開発の進展により、この波長領域における機能的な光学素子の開発にも高い関心が集まっている。その有力な材料になりうるのが、発光寿命が1nsと短く、発光波長が380nmで大気中を透過でき、良質で大型な結晶を安価に作成できるZnOである。われわれは、日本原子力研究開発機構が所有する軟X線レーザーシングルショット励起によるZnO結晶の発光パターン撮影に成功し、ZnO結晶によるX線$$sim$$軟X線イメージングが可能であることを示した。空間分解能はスポット径から10ミクロン程度であることが見積もられた。このことから、ZnO結晶がEUVリソグラフィー用の有用なイメージングデバイスとなりうることを示した。

論文

Experimental evidence of nonthermal acceleration of relativistic electrons by an intensive laser pulse

蔵満 康浩*; 中新 信彦*; 近藤 公伯; 坂和 洋一*; 森 芳孝*; 三浦 永祐*; 辻 和樹*; 木村 和哉*; 福持 修司*; 柏原 守*; et al.

Physical Review E, 83(2), p.026401_1 - 026401_6, 2011/02

 被引用回数:13 パーセンタイル:63.88(Physics, Fluids & Plasmas)

宇宙に漂う宇宙線に含まれる粒子線のエネルギー分布は冪乗に比例する傾向を持つことが知られており、したがって、そのような宇宙線の起源を知るうえで非熱的な加速機構を考えることは本質的である。このような宇宙線の起源の候補として宇宙における衝撃波に沿った相対論的な航跡場加速が考えられている。ここではそのような航跡場をプラズマ中に入射した強力なレーザー光による航跡場による加速として扱い、実験室における天文物理を展開した。

論文

Model experiment of cosmic ray acceleration due to an incoherent wakefield induced by an intense laser pulse

蔵満 康浩*; 中新 信彦*; 近藤 公伯; 坂和 洋一*; 森 芳孝*; 三浦 永祐*; 辻 和樹*; 木村 和哉*; 福持 修司*; 柏原 守*; et al.

Physics of Plasmas, 18(1), p.010701_1 - 010701_4, 2011/01

 被引用回数:16 パーセンタイル:61.53(Physics, Fluids & Plasmas)

大振幅の光波を有する強力なレーザーパルスを代用することで実験室中のプラズマに宇宙の衝撃波環境のモデル実験を行った。強力なレーザーパルスを爆縮するポリスチレンのシリンダー中で伝搬させ宇宙衝撃波の上流のプラズマ中を伝搬する大振幅光波を模擬した。非熱平衡な電子が生成され、そのスペクトルは2乗の冪に従った。

論文

ITPA会合報告,29

諫山 明彦; 榊原 悟*; 古川 勝*; 松永 剛; 山崎 耕造*; 渡邊 清政*; 井戸村 泰宏; 坂本 宜照; 田中 謙治*; 田村 直樹*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 86(6), p.374 - 377, 2010/06

この会合報告は、2010年春に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の会合報告を取りまとめたものである。取りまとめたトピカルグループは"MHD安定性", "輸送と閉じ込め物理", "統合運転シナリオ", "ペデスタル物理"及び"高エネルギー粒子物理"の計5グループである。報告内容は、各トピカルグループの国内委員により、各会合で発表されたITER実現に向けた物理課題の解析結果や装置間比較実験報告、また次回会合までに行うべき課題などについてである。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,27

長壁 正樹*; 篠原 孝司; 東井 和夫*; 藤堂 泰*; 濱松 清隆; 村上 定義*; 山本 聡*; 井戸村 泰宏; 坂本 宜照; 田中 謙治*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 85(12), p.839 - 842, 2009/12

この会合報告は、2009年秋に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の会合報告を取りまとめたものである。取りまとめたトピカルグループは"高エネルギー粒子物理", "輸送と閉じこめ物理", "ペデスタル物理", "MHD安定性", "計測"、及び"統合運転シナリオ"の計6グループである。報告内容は、各トピカルグループの国内委員により、各会合で発表されたITER実現に向けた物理課題の解析結果や装置間比較実験結果報告、また次回会合までに行うべき課題などについてである。

論文

Dynamics of ion internal transport barrier in LHD heliotron and JT-60U tokamak plasmas

居田 克巳*; 坂本 宜照; 吉沼 幹朗*; 竹永 秀信; 永岡 賢一*; 林 伸彦; 大山 直幸; 長壁 正樹*; 横山 雅之*; 舟場 久芳*; et al.

Nuclear Fusion, 49(9), p.095024_1 - 095024_9, 2009/09

 被引用回数:26 パーセンタイル:72.4(Physics, Fluids & Plasmas)

LHDヘリオトロン装置とJT-60Uトカマク装置におけるイオン系内部輸送障壁形成と不純物輸送のダイナミックスの比較について分析した。特に、両装置においてイオン温度等を測定する荷電交換分光装置の高性能化が行われ、次のような新しい知見を得ることができた。まず、内部輸送障壁の形成位置について、JT-60Uでは形成位置が外側へ拡大しつつ局在化するが、LHDではターゲットプラズマに依存して内側あるいは外側に移動する。また、不純物輸送に関しては、JT-60Uでは内向きの対流があるのに対して、LHDでは外向きの対流によって不純物ホールが形成されることを明らかにした。LHDにおいて観測された外向きの対流は、新古典理論の予想と相反しており、今後さらなる分析を行う予定である。

論文

Hydrothermal-method-grown ZnO single crystal as fast EUV scintillator for future lithography

中里 智治*; 古川 裕介*; 田中 桃子; 巽 敏博*; 錦野 将元; 山谷 寛*; 永島 圭介; 木村 豊秋*; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; et al.

Journal of Crystal Growth, 311(3), p.875 - 877, 2009/01

 被引用回数:24 パーセンタイル:87.06(Crystallography)

水熱合成法により成長させた酸化亜鉛の、ニッケル様銀X線レーザー励起による発光の温度依存性を評価した。室温では発光のピーク386nm, 半値全幅15nmであったが、結晶の温度を25Kまで冷却するにつれて発光は短波長シフトし、波長幅も狭くなった。105Kでのストリーク像は寿命0.88nsと2.7nsの2成分で表すことができた。この発光寿命はリソグラフィーに関連した応用研究に用いるのに適切であり、ナノ秒程度の時間幅を持つレーザープラズマEUV光源の評価を行うのに十分な時間スケールである。

論文

Time-resolved fluorescence spectrum of wide-gap semiconductors excited by 13.9 nm X-ray laser

田中 桃子; 古川 裕介*; 中里 智治*; 巽 敏博*; 村上 英利*; 清水 俊彦*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 河内 哲哉; 鏡谷 勇二*; et al.

X-Ray Lasers 2008; Springer Proceedings in Physics Series, Vol.130, p.501 - 505, 2009/00

本研究では、ZnOとGaNの単結晶について波長13.9nmのX線レーザー励起による時間分解発光計測を行い、UV励起の場合と比較し、EUV用シンチレーション物質としての評価を行った。ZnOに関しては、380nm付近に寿命3ns程度のエキシトン由来の発光が観測され、この振る舞いはUV励起の場合と同様であった。この波長領域の発光は利用が比較的容易であり、シンチレーターとして有用であることを示している。一方GaNに関しては、ZnOと比べて発光寿命が長くまたEUV励起とUV励起で発光の時間減衰が異なることがわかった。このことから、EUV用シンチレーターとしてはZnOの方が理想的であるといえる。また、X線レーザーがEUVを光源とする次世代リソグラフィーの周辺物質の評価などに有用であることが示された。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,24

井戸村 泰宏; 吉田 麻衣子; 矢木 雅敏*; 田中 謙治*; 林 伸彦; 坂本 宜照; 田村 直樹*; 大山 直幸; 浦野 創; 相羽 信行; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 84(12), p.952 - 955, 2008/12

2008年の秋季に、ITPAに関する6つの会合(「輸送と閉込め物理」,「周辺及びペデスタル物理」,「MHD安定性」,「統合運転シナリオ」,「高エネルギー粒子物理」,「スクレイプオフ層及びダイバータ物理」)が開催された。前回までのグループが再編成されグループ名も改称されるとともに、新議長,新副議長が就任し、各国の委員も更新された。各会合の詳細と次回会合の予定(開催日程,場所)等を報告する。

論文

ZnO as fast scintillators evaluated with Ni-like Ag laser

古川 裕介*; 田中 桃子; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 山谷 寛; 西村 博明*; 三間 圀興*; 鏡谷 勇二*; et al.

レーザー研究, 36(APLS), p.1028 - 1030, 2008/12

EUV領域の光学技術は、この波長領域の光が次世代リソグラフィーの光源として有望であることから盛んに研究されている。短パルス、高輝度のEUVレーザーはこの波長領域の物性研究を推進するのに適した光源である。ここでは、13.9nmのニッケル様銀EUV線レーザーを励起光源として用い、酸化亜鉛のシンチレーション特性について計測した結果を報告する。計測は、試料にEUVレーザーパルスを照射し、分光ストリークカメラを用いて発光の時間分解分光計測を行った。その結果、発光寿命3ns、中心波長380nm発光が観測され、酸化亜鉛がEUV用シンチレーターとして好適であることが見いだされた。

論文

Spectrum modulation of relativistic electrons by laser wakefield

中新 信彦*; 近藤 公伯; 蔵満 康浩*; 森 芳孝*; 三浦 永祐*; 辻 和樹*; 木村 和也*; 福持 修司*; 柏原 守*; 谷本 壮*; et al.

Applied Physics Letters, 93(8), p.081501_1 - 081501_3, 2008/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:20.01(Physics, Applied)

中空のプラスチックシリンダーを爆縮して過渡的に長尺プラズマチューブを発生し、そこへPWレーザーを入射して相対論電子を発生した。長尺プラズマチューブの条件を変えることで発生相対論電子のスペクトル変調が可能であることが判明した。

論文

Temperature dependence of scintillation properties for a hydrothermal-method-grown zinc oxide crystal evaluated by nickel-like silver laser pulses

古川 裕介*; 田中 桃子; 中里 智治*; 巽 敏博*; 錦野 将元; 山谷 寛; 永島 圭介; 木村 豊秋; 村上 英利*; 斎藤 繁喜*; et al.

Journal of the Optical Society of America B, 25(7), p.B118 - B121, 2008/07

 被引用回数:24 パーセンタイル:74.95(Optics)

波長13.9nmのEUVレーザーを励起光源として用いた計測により、ZnOとGaNがこの波長領域で優れたシンチレーターであることが見いだされた。特に、ZnOは発光寿命が3nsと短く、380nm付近に明瞭な発光ピークを観測することができた。

論文

軟X線レーザー励起による固体の発光計測

田中 桃子; 古川 裕介*; 猿倉 信彦*

プラズマ・核融合学会誌, 84(7), p.443 - 445, 2008/07

軟X線レーザーは、パルス幅が数ピコ秒程度と短く高輝度であることから、時間分解発光計測などの励起光源として有用である。この研究では、波長13.9nmの軟X線レーザー励起と波長351nmの紫外レーザー励起の二つの場合について、ZnOからの発光を時間分解分光計測し、ZnOがEUV用シンチレーション物質として好適であることを見いだした。発光の時定数3nsは、パルス幅が数ナノ秒程度のレーザーを用いて発生されているEUVリソグラフィー用光源を用いた評価を行うのに十分な時間分解能である。また、今回の計測により、軟X線レーザーがEUVリソグラフィー用光学素子の評価や発光計測にも有用であることが見いだされた。

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