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Nordlund, K.*; Zinkle, S. J.*; Sand, A. E.*; Granberg, F.*; Averback, R. S.*; Stoller, R. E.*; 鈴土 知明; Malerba, L.*; Banhart, F.*; Weber, W. J.*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 512, p.450 - 479, 2018/12
被引用回数：315 パーセンタイル：99.52(Materials Science, Multidisciplinary)あらゆる種類の放射線影響の科学的理解は、一次損傷、すなわち、高エネルギー粒子によって開始された原子弾き出し事象の直後に生成される欠陥から始まる。このレビューでは、過去数十年にわたり一次損傷の性質について繰り返し行われてきた広範な実験およびコンピュータシミュレーションの研究を検討する。我々は、材料における結晶学的または位相的欠陥の生成、ならびに原子混合、すなわち結晶学的位置の原子が他のものと位置を交換することも検討する。我々はまた、このエネルギー粒子の損傷を定量化するための現在の国際標準であるNorgett-Robinson-Torrens(NRT)-dpaの代替案を提供するための最近の取り組みについて考察する。我々は、NRT-dpaを拡張する新しい補完的な変位量推定(athermal recombination corrected dpa: arc-dpa)と原子混合(replacements per atom: rpa)関数を詳細に提示し、それらの利点と限界について議論する。
Nordlund, K.*; Zinkle, S. J.*; Sand, A. E.*; Granberg, F.*; Averback, R. S.*; Stoller, R.*; 鈴土 知明; Malerba, L.*; Banhart, F.*; Weber, W. J.*; et al.
Nature Communications (Internet), 9, p.1084_1 - 1084_8, 2018/03
被引用回数：223 パーセンタイル：98.88(Multidisciplinary Sciences)原子衝突プロセスは、電子顕微鏡、半導体加工、原子力発電等、数多くの先進的な材料技術の基本である。ここ数十年にわたる広範な実験および計算シミュレーション研究によって、弾き出し損傷時に起きる原子スケールのプロセスを理解するための物理的基礎が確立された。損傷を定量化するための現在の国際標準はNorgett-Robinson-Torrens(NRT)-dpaと呼ばれているが、現在それにはいくつかの欠点が知られている。特に、金属のカスケード損傷で生成される欠陥の数は、NRT-dpa予測の約1/3であるのに対し、原子の混合に関与する原子数はdpa値よりも約30倍大きい。本研究では、弾き出し損傷をより現実的に記述し、NRT-dpaを拡張する2つの新しい指標を提案する。
Gu, Y. J.*; Klimo, O.*; Kumar, D.*; Liu, Y.*; Singh, S. K.*; Esirkepov, T. Z.; Bulanov, S. V.; Weber, S.*; Korn, G.*
Physical Review E, 93(1), p.013203_1 - 013203_6, 2016/01
被引用回数：27 パーセンタイル：87.49(Physics, Fluids & Plasmas)The magnetic quadrupole structure formation during the interaction of two ultrashort high power laser pulses with a collisionless plasma is demonstrated with 2.5-dimensional particle-in-cell simulations. The subsequent expansion of the quadrupole is accompanied by magnetic-field annihilation in the ultrarelativistic regime, when the magnetic field cannot be sustained by the plasma current.
Liu, Y.*; Klimo, O.*; Esirkepov, T. Z.; Bulanov, S. V.; Gu, Y.*; Weber, S.*; Korn, G.*
Physics of Plasmas, 22(11), p.112302_1 - 112302_8, 2015/11
被引用回数：3 パーセンタイル：13.75(Physics, Fluids & Plasmas)Using particle-in-cell computer simulations we have studied the electromagnetic relativistic soliton formation in the underdense multi-species plasmas irradiated by high power laser radiation. It has been shown that in a multi-species plasma the light ion acceleration is quite efficient.
Gu, Y. J.*; Klimo, O.*; Kumar, D.*; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; Weber, S.*; Korn, G.*
Physics of Plasmas, 22(10), p.103113_1 - 103113_9, 2015/10
被引用回数：10 パーセンタイル：45.26(Physics, Fluids & Plasmas)The magnetic field generated by the laser pulses annihilates in a current sheet formed between the pulses. Magnetic field energy is converted to an inductive longitudinal electric field, which efficiently accelerates the electrons of the current sheet. This new regime of collision less relativistic magnetic field annihilation with a timescale of tens of femtoseconds can be extended to near-critical and overdense plasma with the ultra-high intensity femtosecond laser pulses.
Nordlund, K.*; Sand, A. E.*; Granberg, F.*; Zinkle, S. J.*; Stoller, R.*; Averback, R. S.*; 鈴土 知明; Malerba, L.*; Banhart, F.*; Weber, W. J.*; et al.
NEA/NSC/DOC(2015)9 (Internet), 86 Pages, 2015/00
本報では、中性子, イオン, 電子による1次的照射損傷の現在の理解についてレビューを行う。照射損傷の指標であるdpaの有効性について、特にその指標の部分的な欠陥について詳しい議論する。現在最も標準的に使われているNRT-dpaは照射損傷が単位体積あたりの照射エネルギーに比例するので、そのようなスケーリングが成り立つ場合には完全に有効であり、異なった環境での照射を比較する場合に使用できる。しかしながら、NRT-dpaはいくつかの問題点が指摘されており、ここではそれについて詳しく議論し、NRT-dpaを改良した式を提案する。
Alonso, M. C.*; Garc
a Calvo, J. L.*; Pettersson, S.*; Cu
ado, M.*; Vuorio, M.*; Weber, H.*; 植田 浩義*; 内藤 守正; Walker, C.
Proceedings of 13th International Congress on the Chemistry of Cement (13th ICCC) (CD-ROM), 7 Pages, 2011/07
低アルカリ性セメントの開発において基本的なことは、pHの目標値を決定づける配合の量と品質を確保するために正確かつ信頼できる方法でpHを測定することである。本件の目的は低アルカリ性セメントのpHを測定するための標準的な手順を開発することである。文献調査により4つの方法を出発点に検討を開始し、その結果、圧搾法をレファレンスに、浸出法を通常の方法として2つのタイプを選定した。これらについて、pHに影響を与える固液比などのパラメータを変えて手順の検討を行い、同じサンプルを用いて7か国8機関でそれぞれ測定を試みたところ、ばらつきは小さく、高い再現性を有することが示された。
Allelein, H.-J.*; Auvinen, A.*; Ball, J.*; G
ntay, S.*; Herranz, L. E.*; 日高 昭秀; Jones, A. V.*; Kissane, M.*; Powers, D.*; Weber, G.*
NEA/CSNI/R(2009)5, 388 Pages, 2009/12
The TMI accident in 1979 motivated an interest in LWR source terms and resulted in the production of a supplement to the first state of the art report (SOAR) which concentrated on LWR aerosol issues. The second SOAR dealt with primary system FP release and transport that covers vapor the condensation on aerosols and aerosol agglomeration. The present third SOAR was prepared focusing on aerosol behavior in both the primary circuit and in containment such as mechanical resuspension, impact of chemistry, re-vaporization of deposits, charge effect, removal by spray, hydrogen-burn effects on suspended aerosols, penetration of aerosols through leak paths and so on. A large number of probabilistic safety analysis (PSA level 2) plant studies have been performed around the world, frequently involving aspects of aerosol behavior. This report provides some examples, including sensitivity studies that demonstrate the impact of aerosol-related processes.
上田 潔*; 福沢 宏宣*; Liu, X.*; 酒井 克典*; Prmper, G.*; 森下 雄一郎*; 齋藤 則生*; 鈴木 功*; 永谷 清信*; 岩山 洋士*; et al.
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 166-167, p.3 - 10, 2008/11
被引用回数：23 パーセンタイル：72.33(Spectroscopy)電子・イオン・イオン同時測定分光法を利用してAr2p又はKr3dのオージェ崩壊に伴うAr
, ArKr、及びKrの原子間クーロン崩壊(ICD)を測定した。この逐次崩壊によってクーロン解離を通して二価のイオンと一価のイオンが生成する。ICD電子の運動エネルギーと両方の原子イオンの運動エネルギーの同時測定によって、ICDの崩壊過程を解明できた。一重項もしくは3重項の二価電子状態が崩壊して、そのエネルギーをとなりの原子に移すと「スピン保存」ICDが「スピン・フリップ」ICDよりレートが早いことがわかった。
Pensl, G.*; Schmid, F.*; Reshanov, S.*; Weber, H. B.*; Bockstedte, M.*; Mattausch, A.*; Pankratov, O.*; 大島 武; 伊藤 久義
Materials Science Forum, 556-557, p.307 - 312, 2007/00
炭化ケイ素(SiC)半導体中の窒素(N)ドナーの電気的活性化を阻害する欠陥を同定するために、N注入及び、電子線照射したp型六方晶(4H)SiCのホール効果及びDLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)測定を行った。電子線は炭素(C)のみがはじき出される200keVのエネルギーでの照射を行った。N注入試料の熱処理温度とキャリア濃度の関係を調べたところ、1450
C以上の熱処理によりNドナーの電気的活性化率が低下し始めることが見いだされた。DLTS測定の結果、同熱処理温度でZ
/Z
中心と呼ばれる欠陥が消失すること、さらに電子線照射試料では新たにP中心と呼ばれる欠陥が発生し始めることが判明した。さらに、分子動力学を考慮した理論解析の結果、C空孔が存在するSiCでは複数のC空孔とSi空孔の複合欠陥(V
)
-V
(x=1
4)が安定であること、この状態でNが結晶中に存在する場合にはC格子位置を置換したN(N)が4つとVの複合欠陥である(N)
-Vが最も安定であることが導出された。以上より、(V)-VがP中心の起源であること、Nの電気的活性化率の低下は(N)-Vによることを提案した。
Schmid, F.*; Reshanov, S. A.*; Weber, H. B.*; Pensl, G.*; Bockstedte, M.*; Mattausch, A.*; Pankratov, O.*; 大島 武; 伊藤 久義
Physical Review B, 74(24), p.245212_1 - 245212_11, 2006/12
被引用回数：11 パーセンタイル：47.25(Materials Science, Multidisciplinary)六方晶炭化ケイ素中に含まれる窒素ドナーの電気的活性化率と欠陥の関係を調べた。p型エピタキシャルSiCに500Cで窒素(N)イオン注入及び1700Cまでの熱処理を行いn型領域を形成した。併せて、N注入後にシリコン(Si)、炭素(C)及びネオン(Ne)注入した試料も作製した。また、200keV電子線を室温照射した試料も作製した。Si, C, Ne注入量とNドナー濃度,補償中心濃度の関係を調べたところ、N注入、Ne/N注入、C/N注入試料では濃度の増加とともにNドナー濃度は減少し補償中心が増加するのに対し、Si/N注入試料のみNドナー濃度と補償中心濃度の両方が低下することが見いだした。また、熱処理を行ったところ、Si/N及び電子線照射試料のみ1450Cの熱処理温度以上では、Nドナー濃度と補償中心濃度の両方が低下することが判明した。理論解析を試みたところ高温では4個のC置換位置NとSi空孔の複空孔((N
)-V
)が安定な欠陥であると帰結された。Si/N注入では過剰なNがVを減少させること,低エネルギー電子線照射ではCのみはじき出されることを考えると補償中心はV関連欠陥であり、高温では(N)-Vの形成によりNドナーの活性化率が減少することが帰結された。
小原 真司*; 鈴谷 賢太郎; 竹内 謙*; Loong, C.-K.*; Grimsditch, M.*; Weber, J. K. R.*; Tangeman, J. A.*; Key, T. S.*
Science, 303(5664), p.1649 - 1652, 2004/03
被引用回数：158 パーセンタイル：96.05(Multidisciplinary Sciences)無機ガラスは通常、共有結合性の強い構造ユニットが、長周期的な秩序を持つことなく、繋がってネットワーク構造を形成しているものである。代表的な無機ガラスであるケイ酸塩ガラス(MeO-SiO等)においては、SiO
四面体同士が酸素の頂点共有で繋がりネットワーク構造を形成している。したがって、常識的な考えでは、アルカリ金属酸化物(MeO)あるいはアルカリ土類金属酸化物(MeO)のオルトケイ酸塩(モル比MeO/SiO or MeO/SiO=2)は、ガラス化しないと考えられる。なぜなら、オルトケイ酸塩はネットワーク構造を形成するだけの十分な量の(ネットワーク形成物質)SiOを(SiO四面体を)含有していないからである。しかし、われわれは、大変純粋なMgオルトケイ酸塩ガラス(MgSiO)を坩堝等の容器を使用しない融解-急冷法(コンテナレス法)で作成した。そして、このガラスでは、Mg-Oが、歪んだイオン結合性のMgO, MgO
, MgO
ユニットを形成し、それらが頂点あるいは稜を共有して新奇なネットワーク構造を形成していることを見いだした。この結果は、コンテナレスと同様の環境になっている星間からの物質中にこのMgオルトケイ酸塩ガラスに似た新奇なガラス相が見られる理由を示している。
SiOWeber, J. K. R.*; Tangeman, J. A.*; Key, T. S.*; Loong, C.-K.*; 竹内 謙*; 鈴谷 賢太郎
Physics and Chemistry of Glasses, Vol.43C 2002, p.68 - 70, 2002/00
かんらん石(Forsterite, MgSiO)は、地球のマントル上部の主要構成物質であるので、結晶及び同組成の融体の物性を構造的に理解することは地球科学において大変重要である。しかし、かんらん石の融点は非常に高温であるため、融体の構造及び物性を調べることは大変困難である。そこで、融体のアナロジーとして、かんらん石組成のガラス物質を作製し、その構造及び物性を十分に理解することは、地球科学的に大変意義あることと思われる。しかし、かんらん石はオルトケイ酸塩であるため、通常はガラスになりにくい組成である。そこで、われわれは、溶解容器を使用しないArガス浮上COガスレーザー溶融法によって、通常の方法ではガラスを作ることが困難なかんらん石組成のガラスを作成し、パルス中性子回折によってその短距離構造を調べた。その結果、このガラスの構造は、レギュラーなMgO
八面体からなる結晶(かんらん石)構造とは大きく異なっており、歪んだMgO
(n=3-6)が頂点、稜共有で繋がった特異なネットワーク構造を持つことがわかった
