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永田 晋二*; 藤田 遥*; 井上 愛知; 山本 春也; 土屋 文*; 四竈 樹男*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 268(19), p.3151 - 3154, 2010/10
被引用回数：3 パーセンタイル：28.83(Instruments & Instrumentation)表面に触媒層を堆積させた三酸化タングステン(WO
)膜は、水素に曝すと着色することから水素検知素子への応用が期待されている。WO膜の着色は、WO膜へのカチオンの導入、又は酸素空孔の形成によると考えられているが、水素による着色との関係は十分に理解されていない。そこで本研究では、イオン照射による酸素空孔の形成とWO膜の光学吸収特性への影響を調べた。スパッタリング法によりSiO
基板上に作製したWO膜に対して200
800keVに加速した酸素のイオンビーム照射を行い、WO膜の光学吸収係数の変化を測定した。その結果、照射量の増加とともにWO膜の着色が進み、光学吸収係数の変化は、酸素原子にはじき出しに関係する核的阻止能のみならず電子的阻止能を加えた値に依存することを見いだした。この結果からWO膜の着色は、イオン照射における電子励起にも起因することが示唆された。
藤 健太郎; 四竈 樹男*; 且井 宏和*; 永田 晋二*; 土屋 文*; 山内 通則*; 西谷 健夫
Journal of Nuclear Materials, 386-388, p.1027 - 1029, 2009/04
被引用回数：4 パーセンタイル：30.49(Materials Science, Multidisciplinary)長残光性蛍光体(蓄光体)は強い蛍光を示すだけでなく、長寿命の残光成分を有する蛍光体である。ここでは14MeV中性子照射下における2種類のアルミン酸ストロンチウム系蓄光体(SrAlO
:Eu
,Dy
,SrAl
O
:Eu,Dy)の蛍光・蓄光特性に関する報告を行う。どちらの試料のおいてもEu及びDyに起因する発光が確認できた。Euに起因する発光は長残光特性を有しているが、Dyに起因する発光は即発成分のみ有することがわかった。また、SrAlO:Eu,Dy,Dy3+の発光は10
n/m
の中性子照射後も発光強度がほとんど劣化しないということがわかった。中性子後の残光を測定した結果、中性子照射により残光特性が変化し、最も残光時間が長くなる中性子照射量が存在することがわかった。高速中性子と物質との相互作用は主として核的作用であることから、残光特性に大きく寄与するDyの配位に変化が生じたと考えられる。
永田 晋二*; 且井 宏和*; 土屋 文*; 井上 愛知; 山本 春也; 藤 健太郎; 四竈 樹男*
Journal of Nuclear Materials, 386-388, p.1045 - 1048, 2009/04
被引用回数：14 パーセンタイル：66.94(Materials Science, Multidisciplinary)核融合炉において、炉心プラズマから生成されるMeVエネルギーの軽イオンによるイオンビーム誘起発光は、プラズマ燃焼状態をその場観測する手段となるため、診断システムへの応用が期待されている。今回は、MeV領域のH及びHeイオン照射によるSiOガラスのイオンビーム誘起発光(460nm)の発光効率に及ぼす照射エネルギー,照射量,入射速密度及び試料温度の影響を調べた。Hイオン照射によって付与される電子励起エネルギーを20150eV/nmの範囲で増加させると波長460nmの発光効率は増加するが、Heイオンによるエネルギーを200370eV/nmの範囲で増加させると発光効率が低下する傾向が明らかになった。また、試料温度を増加させることで発光効率は低下した。一方、入射イオンの核的衝突によって形成された発光中心の80%は600Kの熱処理によって回復した。このことから、電子励起付与エネルギーの違いによる発光効率の変化は局所的な加熱効果に大きく依存することが明らかになった。
永田 晋二*; 笹瀬 雅人*; 高廣 克己*; 土屋 文*; 井上 愛知; 山本 春也; 四竈 樹男*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(8-9), p.1514 - 1517, 2009/03
被引用回数：9 パーセンタイル：53.48(Instruments & Instrumentation)Zr基金属ガラスの構造変化及び微細結晶化に及ぼすイオンビーム照射効果について調べた。Zr
Al
Ni
Cu
からなる厚さ2mmの板状試料と薄膜試料に対して、室温のもとMg, P, Au及びBiイオンを100500keVの範囲で、最大2
10
ions/cmまで照射した。X線回折を用いて照射試料の結晶構造を観察した結果、照射による長周期構造変化は見られなかった。Mgイオン照射した試料以外ではTEM観察によってfcc-ZrCuの析出を観察することができた。また、Auイオンを照射した試料ではX線光電子分光法によりAu-Zr又はAu-Cu金属間化合物の形成が認められた。これらの結果から、イオン照射は、金属ガラスの長周期構造にあまり影響を与えないが、金属間化合物の析出を促進させる効果があり、その効果は重イオンであるほど顕著であることが明らかになった。
-phase zirconium hydrides and deuterides土屋 文*; 安田 良; 勅使河原 誠; 小無 健司*; 永田 晋二*; 四竈 樹男*; 山脇 道夫*
Journal of Nuclear Materials, 376(1), p.60 - 65, 2008/05
被引用回数：2 パーセンタイル：16.99(Materials Science, Multidisciplinary)ジルコニウム水素化物(-ZrHx)及び重水素化物(-ZrDx)における水素同位体濃度分布を中性子ラジオグラフィ(NRG)で調べた。熱中性子の透過と後方散乱、それぞれのNRG画像を取得し、水素濃度依存性と同位体による効果を明らかにした。これらの結果は、熱中性子質量源弱係数の同位体効果が、-ZrHxの場合、-ZrDxに比べて6-9倍あることを示している。中性子透過と後方散乱にNRG画像は、Monte Carlo neutron-particle transport (MCNP)により解析された。
永田 晋二*; 井上 愛知; 山本 春也; 土屋 文*; 高野 勝昌; 藤 健太郎*; 四竈 樹男*
Journal of Alloys and Compounds, 446-447, p.558 - 561, 2007/10
被引用回数：20 パーセンタイル：69.88(Chemistry, Physical)触媒金属を表面に担持した酸化タングステン膜は、水素と反応することにより着色することが知られている(ガスクロミック現象)。しかしながら、水素によるガスクロミック着色の詳細なメカニズムは、未だに明らかになっていない。本研究では、ガスクロミック着色のメカニズムを解明することを目的に、種々の組成の酸化タングステン膜を作製し、酸化タングステン膜中の水素の挙動と着色現象の関係について調べた。反応性スパッター法により成膜中の酸素分圧を制御し、O/W原子数比を2.53.0まで変化させた酸化タングステン膜を作製した。薄膜試料中の水素は、ヘリウムイオンビームを用いた反跳粒子検出法により評価した。実験の結果、O/W原子数比が3.0近傍の酸化タングステン膜が最も良い着色性能を示した。さらに、水素に曝して着色させると薄膜中の水素濃度が2割程度増加することが確認できた。これより、この着色がタングステンブロンズ(HWO)の形成と関連していることがわかった。
藤 健太郎*; 四竃 樹男*; 永田 晋二*; 土屋 文*; 山内 通則; 西谷 健夫
Journal of Nuclear Materials, 367-370(2), p.1128 - 1132, 2007/08
被引用回数：6 パーセンタイル：42.5(Materials Science, Multidisciplinary)国際熱核融合実験炉(ITER)等の炉心近傍は放射線,電磁場等により非常に苛酷な環境にあり、この環境で作動する計測システムの開発は重要である。光学ファイバーや照射誘起発光材料は電磁力に不感であり照射誘起起電力等の電気的効果の影響がなく、上記のシステムに使用するために有利な条件を備えている。本研究ではその材料として数種類の市販のシンチレータと長寿命蛍光体(LLP)に着目し、高速中性子照射による発光特性を実験的に評価した。照射には日本原子力研究所(現日本原子力研究開発機構)の核融合中性子源(FNS)を利用し、2.610
n/cm/sの中性子フルエンスまで照射を実施した。その結果、試験したすべての材料に対して照射による発光現象を検知し、発光までの時間差が生じる仕組み,照射フルエンスや中性子エネルギーと発光現象との関係や発光現象に対する不純物の影響等を明らかにした。それにより、光学的計測材料としてはLLPが有力な候補材であることを確認した。
永田 晋二*; 山本 春也; 井上 愛知*; 土屋 文*; 藤 健太郎*; 四竃 樹男*
Journal of Nuclear Materials, 367-370(2), p.1009 - 1013, 2007/08
被引用回数：32 パーセンタイル：88.39(Materials Science, Multidisciplinary)シリカガラス中に含まれている水酸基がイオンビーム誘起発光に及ぼす影響と照射損傷との関連を明らかにし、発光体など機能材料への応用を探索することを目的に、イオンビーム誘起発光のその場測定を行った。実験では、水酸基の含有量が異なったシリカガラスに対して、入射エネルギー: 0.12MeVのプロトン及びヘリウムを照射し、試料からの発光を測定した。その結果、発光強度のエネルギー依存性及び照射量依存性から、酸素欠損型の発光中心は、MeV領域のエネルギーを持つプロトンではおもに電子励起によって生成されていると結論され、水酸基が存在する場合には、付与エネルギーが水酸基の解離やB
型酸素欠損の生成に費やされると考えられた。
井上 愛知; 永田 晋二*; 藤 健太郎*; 土屋 文*; 山本 春也; 四竈 樹男*
Journal of Nuclear Materials, 367-370(2), p.1112 - 1116, 2007/08
被引用回数：5 パーセンタイル：37.19(Materials Science, Multidisciplinary)Cr添加アルミナ(ルビー)にMeVエネルギー領域の水素及びヘリウムイオンを照射したときの照射量と誘起発光強度の関連性について調べた。その結果、水素イオンの照射量が増大しても誘起発光強度はほとんど変化せず、線エネルギー付与(LET)にも比例しなかったが、ヘリウムイオンの照射量が増大すると誘起発光強度が急速に減衰し、その減衰量が核的エネルギー付与量に比例した。これらのことから、誘起発光強度は、ルビー内の励起される発光中心の数のみに比例し、線エネルギー付与(LET)とは関連しないこと,発光強度の減衰はおもに入射イオンの核衝突による発光中心の消滅に起因することが示唆された。
永田 晋二*; 小西 芳紀*; 土屋 文*; 藤 健太郎*; 山本 春也; 高廣 克己*; 四竈 樹男*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 257(1-2), p.519 - 522, 2007/04
被引用回数：7 パーセンタイル：50.06(Instruments & Instrumentation)プロトン伝導性を示すパーフルオロスルホン酸系高分子膜について、電気伝導特性に及ぼすMeV領域のイオンビームの照射効果を調べた。膜試料に対して、イオン種と照射量を変えた照射を行い、膜試料の電気伝導度の変化を調べた。その結果、水素(H)及びヘリウム(He)イオンを単位面積あたりの照射量が210
ions/cmまで照射すると、膜試料の電気伝導度が約3桁上昇することがわかった。さらに、イオン照射を行った膜に対して可視,紫外分光及び赤外分光を用いて膜中の化学結合状態を調べたところ、フッ素と炭素からなる不活性な化合物(パーフルオロカーボン,PFC)とペロキシラジカルの形成が確認できた。これよりイオン照射によって形成されるPFCなどの化合物が膜試料中のプロトン伝導性を高くする要因の一つであると考えられる。
永田 晋二*; 東 誠二郎*; 土屋 文*; 藤 健太郎*; 四竈 樹男*; 高廣 克己*; 尾崎 孝一*; 川面 澄*; 山本 春也; 井上 愛知
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 257(1-2), p.420 - 423, 2007/04
被引用回数：16 パーセンタイル：72.04(Instruments & Instrumentation)代表的な金属ガラスであるZrAlNiCu合金に対してイオン照射を行い、その構造及び初晶挙動について研究を行った。実験では、厚さ50-100
mの膜状試料に300-500keVのエネルギーに加速した水素(H),銀(Ag),銅(Cu)、及び金(Au)のイオン照射を行った後、X線回折法により結晶構造を調べた。その結果、照射直後の試料の構造に変化は見られず、照射したイオン種による違いも見いだせなかった。さらに、イオン照射した試料に対して熱処理を行うと準安定相の形成が確認された。これらの事実から、初晶は、エネルギー付与が多くなるとその成長速度が遅くなる傾向のあることがわかった。これは、イオンの線エネルギー付与が大きくなるにつれ形成される準安定相の核生成サイトが増加するためであると考えられた。
永田 晋二*; 山本 春也; 井上 愛知; 土屋 文*; 藤 健太郎*; 高野 勝昌; 吉川 正人; 四竈 樹男*
JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 148, 2007/02
シリカガラスやアルミナはイオンビームモニタ材料として簡便に利用されているが、これらセラミックスからのイオンビーム誘起発光は微量の不純物元素や酸素欠陥に影響され、その発光特性については不明の点も多い。本研究では、シリカガラス中の水酸基がイオンビーム誘起発光に及ぼす影響と照射損傷との関連を明らかにし、発光体など機能材料への応用を探索することを目的に、イオンビーム誘起発光実験を行った。実験では、水酸基の含有量が異なったシリカガラスに対して、入射エネルギー:1MeVの水素を照射し、試料からの発光を測定した。発光強度のエネルギー依存性及び照射量依存性から、MeV領域の水素照射では酸素欠損型の発光中心はおもに電子励起によって生成されていると結論され、水酸基が存在する場合には、付与エネルギーが水酸基の解離や酸素欠損生成に費やされることが示唆された。
高廣 克己*; 大泉 信之助*; 寺井 睦*; 川面 澄*; 土屋 文*; 永田 晋二*; 山本 春也; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 笹瀬 雅人*
Journal of Applied Physics, 100(8), p.084325_1 - 084325_6, 2006/10
被引用回数：28 パーセンタイル：68.36(Physics, Applied)ガラス状炭素へ注入したAuクラスターのサイズの推定のため、X線光電子分光法を利用した。4f及び5d光電子スペクトルの解析から、注入Au原子濃度に応じて、クラスターサイズは0.7-2.5nmの分布を示した。さらに、4f電子の結合エネルギーのシフト量と5d電子のエネルギーレベルの分裂量の相関を求め、Auクラスターが炭素表面と内部に有るときで、異なった結果になることを見いだした。これは、光電子放出時の最終状態でのクラスター周辺のクーロン荷電現象に対する化学的な環境効果によるものと結論した。
-ray and 14 MeV neutron irradiation藤 健太郎*; 四竃 樹男*; 永田 晋二*; 土屋 文*; 山内 通則; 西谷 健夫
Measurement Science and Technology, 17(5), p.955 - 959, 2006/05
被引用回数：6 パーセンタイル：43.68(Engineering, Multidisciplinary)光ファイバを放射線環境下で使用する場合、照射誘起損失と呼ばれる光透過率の減少(着色)が生じる。着色はカラーセンタと呼ばれる照射欠陥に起因するものであり、その生成は光ファイバの組成,放射線種,吸収線量率等によって複雑に変化する。したがって放射線環境下で光ファイバを利用するためには、照射誘起損失の挙動を正確に把握するとともに、その生成を抑制する必要がある。そこで本研究では、シリカコア光ファイバの照射誘起損失に対するフォトブリーチング効果(光消尽:光によるカラーセンタの抑制)の知見を得るため、高速中性子線及び線照射下でのフォトブリーチング効果に関する試験と評価を行った。その結果、可視光領域でのカラーセンタ、すなわちE'センタ及びNBOHC(Non-Bridging Oxygen Hole Centre)に起因する損失に関するフォトブリーチング効果を確認したところ、高速中性子線及び線照射下で生じる誘起損失を抑制することができることがわかった。
高廣 克己*; 寺井 睦*; 川面 澄*; 楢本 洋; 山本 春也; 土屋 文*; 永田 晋二*; 西山 文隆*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 45(3A), p.1823 - 1825, 2006/03
被引用回数：2 パーセンタイル：8.72(Physics, Applied)
-AlOはイオンが入射しても安定に帯電する。この現象を利用して、ラザフォード後方散乱(RBS)実験で、散乱粒子の荷電状態を識別した。ランダム条件でのRBS実験ではCu/Au/-AlOを用い、Cu, Au夫々の成分に対応して二つのピークが検出された。チャネリング条件下でのRBS実験では-AlO単体を用い、Al, O夫々からの散乱に対応する、計4個の表面ピークを確認した。後方散乱粒子の電荷分布は、強度解析から定量的にできる。
永田 晋二*; 山本 春也; 徳永 和俊*; 土屋 文*; 藤 健太郎*; 四竃 樹男*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 242(1-2), p.553 - 556, 2006/01
被引用回数：7 パーセンタイル：47.51(Instruments & Instrumentation)イオン注入は、材料表面の結晶構造・微細構造を変化させるとともに水素の吸蔵特性にも影響を与える。本研究では、単結晶金属へのガスイオン大量照射によりつくられる多孔質表面層における水素捕捉・放出機構について調べた。実験では、通常では水素をほとんど吸蔵しないタングステン(W)について、種々のイオン種(He, Ne, Ar, Kr, Xe)、加速エネルギーでイオン注入を行い表面構造,組成変化と水素捕捉・放出挙動への影響を調べた。実験の結果、イオン照射した試料表面層では、酸化物を伴った多孔質層の形成され、高濃度に水素が捕捉されることがわかった。また、水素の加熱再放出測定の結果から多孔質層における水素の捕捉は酸化物によるものではなく、注入ガスにより形成されたバブル,ブリスター,格子歪との相互作用が関係していることが明らかになった。
土屋 文*; 森田 健治*; 山本 春也; 永田 晋二*; 大津 直史*; 四竈 樹男*; 楢本 洋
Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.274 - 278, 2003/03
被引用回数：1 パーセンタイル：10.88(Materials Science, Multidisciplinary)あらかじめ水素をイオン注入したグラファイト試料に60~200keVのエネルギーでヘリウムイオン照射を行ない、水素の再放出過程を16MeV O
を分析ビームに用いた反跳粒子検出法を用いて調べた。グラファイト中の水素濃度は、ヘリウム照射により急速に減少し、さらにヘリウム照射量が増加すると水素/炭素の比が約0.2の一定値に達した。グラファイトからの水素再放出は、ヘリウムの照射エネルギーが低くなるとともに増加した。この実験結果を質量平衡方程式により解析した結果、このヘリウムの照射エネルギー範囲では、ヘリウムよってはじき出された炭素原子と水素との弾性衝突が水素の再放出の主な原因であることがわかった。
土屋 文*; 勅使河原 誠; 永田 晋二*; 小無 健司*; 安田 良; 西野 泰治; 中川 哲也*; 山脇 道夫*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 190(1-4), p.699 - 703, 2002/05
被引用回数：10 パーセンタイル：54.86(Instruments & Instrumentation)反跳粒子検出(ERD)法及び中性子ラジオグラフィー(NRG)法により、チタン水素化物(TiHx: x=1.65~1.96)の水素濃度を測定した。ERD法ではTiHx表面(約0.3mm),NRG法ではTiHxバルクの水素濃度を
x=
0.05程度の精度で測定可能であり、各水素分析手法の有効性を確認した。
山本 春也; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 土屋 文*; 青木 康; 工藤 博*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 134(3-4), p.400 - 404, 1998/00
被引用回数：4 パーセンタイル：40.65(Instruments & Instrumentation)電子ビーム真空蒸着法によりサファイア単結晶基板上に基板温度及び成膜速度を制御してNb膜のエピタキシャル成長を行った。RBS/channeling法により種々の基板温度で製作した膜の構造解析を行い、Nb単結晶薄膜の成膜条件を明らかにした。また、表面近傍の結晶の状態を調べるために、イオン照射により誘起された2次電子のエネルギー分析及び2次電子の角度マッピング測定を試みた。2次電子分析法がエビタキシャル膜に非常に有効な手法であることがわかった。さらに30nm~100nmの膜厚でNn単結晶膜を成膜し超伝導遷移温度の膜厚依存性を調べた。
土屋 文*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 青木 康*; 楢本 洋; 森田 健治*
Thin Solid Films, 335(1-2), p.134 - 137, 1998/00
被引用回数：2 パーセンタイル：16(Materials Science, Multidisciplinary)本研究では、温度をパラメータにしてイオン照射及びイオンチャネリング解析を交互に行い、Cu/Nb単結晶膜のイオン照射効果を考察した。電子ビーム蒸着法により50nm Cu(111)/71nm Nb(110)単結晶薄膜を-AlO(1120)基板上に作製した。イオンビーム解析実験は3MV静電加速器と400kVイオン注入器を用いて行った。260keVの
Ar
イオンを用いて室温及び低温(56K)において試料表面の法線から40°の傾きで照射を行い、各照射量後におけるCu,Nb層の結晶性をラザフォード後方散乱(RBS)/チャネリング法により評価した。また照射後、試料表面の形態変化を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。照射後のSEM観察により、Arイオン照射の結果、Cu表面では位置選択的なスパッタリングがおこり、島状な表面を形成することが観測された。またRBS/チャネリング実験の結果から、Arイオン照射による弾性衝突の効果としては、Cu,Nbのように相互に固溶しない系ではイオンミキシングの結果は残存せず、スパッタリングの効果として顕著に現れることが明らかになった。
