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論文

Liイオンの振舞いを捉まえる; 再加速短寿命核ビーム$$^{8}$$LiによるLi拡散実験

Jeong, S.-C.*; 須貝 宏行; 矢萩 正人*

日本物理学会誌, 64(9), p.687 - 691, 2009/09

加速器を使って生成した$$^{8}$$Li短寿命核を物質中に入射しプローブとして用いると、携帯電話やノートパソコンなどで用いられている充電可能なLi電池などでLiイオンがどのように振舞っているのかを直接捉えることができる。最近、原子力機構と高エネルギー加速器研究機構が共同で運営しているTRIAC(Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex)から取り出した$$^{8}$$Li短寿命核ビームを用いて開発された、世界でもユニークな測定の試みについて紹介する。また、この手法を用いて初めて明らかになった結晶中の格子欠陥とLiの振舞いとの相関について述べる。

論文

On-line diffusion tracing in Li ionic conductors by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*; 宮武 宇也; 左高 正雄; 須貝 宏行; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 47(8), p.6413 - 6415, 2008/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:24.13(Physics, Applied)

非破壊的方法によるリチウムイオン伝導体中でのオンライン拡散計測法を確立した。トレーサーとして、短寿命核$$^{8}$$Liのパルスビームを用い、LiGa中に注入した。インプラントされた$$^{8}$$Liからの$$alpha$$粒子放出強度の時間依存性を調べることで精度の高いリチウムイオンの拡散測定が行える。今回の測定によりLiGaのリチウム欠乏$$beta$$相中でのリチウム空孔の秩序化を、拡散係数の変化から初めて見いだすことができた。

論文

Diffusion of $$^{8}$$Li short-lived radiotracer in Li ionic conductors of NaTl-type intermetallic compounds

須貝 宏行; 左高 正雄; 岡安 悟; 市川 進一; 西尾 勝久; 光岡 真一; 仲野谷 孝充; 長 明彦; 佐藤 哲也; 橋本 尚志; et al.

Defect and Diffusion Forum, 273-276, p.667 - 672, 2008/00

A non-destructive and on-line diffusion tracing in Li ionic conductors has been successfully conducted by using the short-lived $$alpha$$-emitting radiotracer of $$^{8}$$Li. The radiotracers produced as an energetic and pulsed ion beam are implanted into the Li ionic conductor of NaTl-type intermetallic compounds ($$beta$$-LiAl, $$beta$$-LiGa, and $$beta$$-LiIn). The $$alpha$$-particles survived on their passage from the position emitted by the diffusing $$^{8}$$Li to the surface of the specimen are measured as a function of time. The diffusion coefficients of Li obtained for the NaTl-type intermetallic compounds with different Li compositions are quantitatively discussed in terms of the interaction between the structural defects in the specimen and Li.

論文

Measurement of self-diffusion coefficients in Li ionic conductors by using the short-lived radiotracer of $$^8$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*; 宮武 宇也; 左高 正雄; 岡安 悟; et al.

Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 26(5), p.472 - 476, 2005/09

放射性トレーサーによる固体中拡散の新しい方法を確立した。テスト実験では、$$^8$$Li(T$$_{1/2}$$=0.84s)を用いて$$beta$$LiAlでのリチウムの拡散係数を求めた。$$^8$$Liの崩壊により放出される$$alpha$$粒子強度の時間分布から拡散係数が得られることを確かめた。次にリチウムイオン伝導体中での原子欠陥がリチウムイオンの拡散に与える影響を調べるために、$$beta$$LiGa中での自己拡散計数を測定した。

論文

Measurement of diffusion coefficients in solids by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 左高 正雄; 岡安 悟; 須貝 宏行; 市川 進一; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.596 - 600, 2005/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.82(Instruments & Instrumentation)

短寿命核ビームを固体内拡散係数測定に用いる手法を開発し、イオン伝導体中の拡散係数を測定した。本方法は秒単位の高速拡散粒子の移動を直接観察できることが特徴である。東海研タンデム加速器からの24MeVの$$^{7}$$LiイオンをBeに衝突させ、レコイルマスセパレーターにより短寿命不安定核$$^{8}$$Li(寿命0.84秒)を分離し実験を行った。$$^{8}$$Liを固体中に照射し、$$^{8}$$Liから放出される$$alpha$$線の固体中でのエネルギー損失量を測定することにより高速拡散係数を測定した。リチウム電池の電極材として利用されているLi含有Siガラス,LiCoO$$_{2}$$におけるLiの拡散については本手法の検出限界(10$$^{-9}$$cm$$^{2}$$/s)以下であった。リチウム電池電極材の一つである超イオン伝導体LiAl(48.5at.%Li)について室温から300$$^{circ}$$Cの温度範囲で測定した結果はNMRスピンエコー法で測定した結果とよく一致した。

論文

Simulation study on the measurements of diffusion coefficients in solid materials by short-lived radiotracer beams

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 左高 正雄; 岩瀬 彰宏; 岡安 悟; 須貝 宏行; 市川 進一; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(7A), p.4576 - 4583, 2003/07

長寿命の$$gamma$$線放出核をトレーサーとして用いて物質の拡散現象を研究することは確立された研究手法である。ここでは、寿命1秒程度で$$alpha$$線や$$beta$$線を放出する同位元素を用いた高速拡散現象を研究することを目的として、金属間化合物LiAl中の$$^{8}$$Li(寿命0.8秒,$$alpha$$ emmiter)を考えシミュレーション手法の開発を行った。その結果を東海研タンデム加速器を利用した実験結果と比較し、実験結果と良い一致を得た。シミュレーションではTRIMコードに基づき入射核種の運動エネルギー幅,物質中でのstragring,放出放射線の自然幅などを考慮している。発表では$$^{18}$$F(寿命1.8時間,$$beta$$+emmiter)の拡散についても考察した。

論文

Simulation study on the measurements of diffusion coefficients in solid materials by short-lived radiotracer beams

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 左高 正雄; 岩瀬 彰宏*; 岡安 悟; 須貝 宏行; 市川 進一; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(7A), p.4576 - 4583, 2003/07

 被引用回数:14 パーセンタイル:51.71(Physics, Applied)

寿命1秒程度の短寿命核をトレーサーとし物質中の原子の高速拡散を研究するための実験手法とその解析のためのシミュレーション法を開発した。その実験とシミュレーションの比較の結果、拡散係数が1$$times$$10$$^{-9}$$cm$$^{2}$$/secより大きい場合について精度10%以下で決定できることがわかった。シミュレーションは加速器で注入された短寿命核からの放出$$alpha$$線のスペクトルを、Trimコードに基づき、入射核のエネルギー分布,飛程,阻止能など固体中のイオンの挙動を考慮し、$$alpha$$線スペクトルを再現したものである。実験は東海研タンデム加速器で加速した$$^{7}$$Liを核反応で$$^{8}$$Li(寿命0.84秒,$$alpha$$線放出核)に変換しLiAlに照射し固体中から放出される$$alpha$$線の時間依存スペクトルを測定したものである。

論文

Radiation effects on Li-vacancy ordering in $$beta$$-LiAl at low temperatures

須貝 宏行; 矢萩 正人*; 栗山 一男*; 前田 裕司*

JAERI-Conf 99-013, p.204 - 206, 2000/01

低温下(40K以下)で、金属間化合物$$beta$$-LiAlに60MeVのLi$$^{3+}$$イオンを照射し、電気抵抗率のその場測定により、$$beta$$-LiAl中のLi原子空孔の規則・不規則変態に対する照射効果を調べた。低温下におけるLi原子空孔の規則配列は、Li原子空孔の濃度が高いほど、Liイオン照射の影響を受けにくいこと等が明らかとなった。すでに、Phys.Rev.(B52(195)3020)誌に発表した内容をポスターセッションで紹介する。

論文

Release of tritium, protium, and helium from neutron-irradiated Li-Al alloy.II

須貝 宏行; 棚瀬 正和; 矢萩 正人*

Journal of Nuclear Materials, 254(2-3), p.151 - 157, 1998/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:25.2(Materials Science, Multidisciplinary)

37TBq(1000Ci)のトリチウム製造に用いている$$^{6}$$Li濃度12.7at.%の$$^{6}$$Li-Al合金について、トリチウム、プロチウム及びヘリウムの加熱放出挙動を明らかにした。第1報の場合と比較して、ヘリウムの放出挙動に顕著な違いが現れた。この原因を(n,$$alpha$$)反応による照射損傷との関連で検討した。また、安全により高純度のトリチウムガスを抽出するための条件を明らかにした。

論文

Defect structure in neutron-irradiated $$beta$$-$$^{6}$$LiAl and $$beta$$-$$^{7}$$LiAl; Electrical resistivity and Li diffusion

須貝 宏行; 棚瀬 正和; 矢萩 正人*; 芦田 敬*; 浜中 廣見*; 栗山 一男*; 岩村 国也*

Physical Review B, 52(6), p.4050 - 4059, 1995/08

 被引用回数:17 パーセンタイル:70.22(Materials Science, Multidisciplinary)

$$beta$$-LiAl中のリチウムと、中性子照射によって生成されたトリチウムの拡散が、拡散経路として働くLi原子空孔との関連で調べられた。中性子照射した$$beta$$-$$^{6}$$LiAlの電気抵抗率と、その$$beta$$-$$^{6}$$LiAlから放出されるトリチウム量を、300-800Kの温度範囲で同時測定した。この結果、Li原子空孔とAl原子位置の置換Li原子からなる複合欠陥が、$$^{6}$$Li(n,$$^{3}$$H)$$^{4}$$He反応によって分解されることが示唆された。また、$$beta$$-LiAl(Li濃度48-56%)のLi濃度51.9%以下では複合欠陥を形成しないLi原子空孔、Li濃度51.9%以上では複合欠陥中のLi原子空孔がLiの拡散を支配し、リチウムとトリチウムの拡散に密接な関係のあることが明らかとなった。

論文

Radiation effects on Li-vacancy ordering in $$beta$$-LiAl

栗山 一男*; 加藤 宗*; 加藤 智晴*; 須貝 宏行; 前田 裕司; 矢萩 正人*

Physical Review B, 52(5), p.3020 - 3022, 1995/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:26.83(Materials Science, Multidisciplinary)

金属間化合物$$beta$$-LiAl(Li濃度48~56at.%)は、電気抵抗率の温度依存性に、90K付近で多量のLi原子空孔(最大3at.%)の規則-不規則変態による不連続を生じる。低温下でLiイオン照射した$$beta$$-LiAlの抵抗率測定により、Li原子空孔の規則-不規則変態にたいする照射効果を調べた。イオン的に偏極した共有結合および金属結合からなる$$beta$$-LiAlの結合状態によると考えられる照射効果を見い出した。

口頭

Li-8短寿命核トレーサーで見たNaTl型金属間化合物LiGa中のLiの拡散

須貝 宏行; 左高 正雄; 岡安 悟; 市川 進一; 西尾 勝久; 光岡 真一; 仲野谷 孝充; 長 明彦; 佐藤 哲也; 橋本 尚志; et al.

no journal, , 

放射性トレーサーによる拡散実験は、注目している元素のマクロな拡散係数を、直接正確に求められるという特徴がある。しかし、Liに関しては適当なトレーサー実験手法がなかったため、放射性トレーサー実験が行われてこなかった。そこで、われわれはLi放射性同位体$$^{8}$$Li(半減期: 0.8秒)をトレーサーとして固体試料に打ち込み、$$^{8}$$Liの崩壊の際放出される$$alpha$$粒子の測定により、非破壊的にオンラインでLiの拡散係数を求める新しい実験手法を確立した。ここでは、$$^{8}$$Li短寿命核トレーサーによりNaTl型金属間化合物$$beta$$-LiGa中のLiの拡散係数を求めて、$$beta$$-LiGa中のLi原子空孔濃度との関係を議論する。

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