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小野田 忍; 山本 卓; 大島 武; 磯谷 順一*; 寺地 徳之*; 渡邊 賢司*
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 37(2), p.241 - 244, 2012/06
To develop the single ion detection system with high spatial resolution, the ion induced luminescence was evaluated. By capturing the ion induced luminescence from a diamond by using Charge Coupled Device (CCD) Camera, the spot size and location of ion induced luminescence were evaluated. It was found that the full width at half maximum (FWHM) of spot is about 4 
m. The position where ion hits the sample can be calculated from the center of mass of each spot. We performed the same experiment by using YAG which is proposed by previous studies. We found that the diamond is comparable to YAG from the point of view of spatial resolution. In addition, the intensity of luminescence from diamond was slightly higher than that from YAG. According to these results, we suggest that both diamond and YAG:Ce are suitable for single ion detection with high spatial resolution.
山口 憲司; 江坂 文孝; 笹瀬 雅人*; 山本 博之; 北條 喜一
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 37(2), p.245 - 250, 2012/06
シリサイド半導体の代表格である
-FeSi
の薄膜をSi基板上に蒸着する際、蒸着前に低エネルギー(
1keV)イオンによる基板のスパッタ・エッチ(SE)処理を行うことが有効である。筆者らはこの方法でSi(100)基板上に-FeSi(100)の高配向膜を作製することに成功している。また、透過型電子顕微鏡による断面観察や、放射光を用いたX線光電子分光法並びにX線吸収分光法による表面化学状態の観察により、973Kで成膜した-FeSi薄膜は均質性が高いものの、イオン照射に由来する欠陥を含んでいることを明らかにした。筆者らは、さらに欠陥の少ない薄膜を得るために、より低入射エネルギーでのSE処理を行い、0.8keV(Ne
)まで入射エネルギーを下げても、従来の3keVでの処理と同程度の高配向性を有する-FeSi(100)薄膜が作製できることを示した。
喜多村 茜; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 神谷 富裕; 小林 知洋*
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 37(2), p.219 - 222, 2012/06
Polytetrafluoroethylene (PTFE) is one of the most important materials for micro electro mechanical system and bio-chemical and medical tools due to its excellent properties. To fabricate microstructures on the surface, synchrotron radiation and ion beam irradiation are effective because PTFE is extremely sensitive to ionization radiation. However, the effects of fast light ion on morphological changes at PTFE surface are not yet clear. In this study, we performed the irradiation of 2-3 MeV proton beam focused on 1 m in diameter and fabricated micro structures on the PTFE surfaces by scanning the beam. As the results, only the irradiated areas were expanded to a direction perpendicular to the original surface due to temperature elevation and gas generation by PTFE molecular degradation during the irradiation. Controlling the thickness of the PTFE sheets and the scanning rate, we could fabricate the several shapes of structure.
八巻 徹也; Nuryanthi, N.*; 越川 博; 浅野 雅春; 澤田 真一; 長谷川 伸; 前川 康成; Voss, K.-O.*; Trautmann, C.*; Neumann, R.*
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 37(2), p.223 - 226, 2012/06
化学的,熱的に安定なフッ素系高分子、特にポリフッ化ビニリデンからなるイオン穿孔膜に着目し、そのエッチング挙動や応用性に関する研究を進めている。今回は、コンダクトメトリーによって穿孔形成過程を解析し、照射イオン種や測定セルへの印加電圧が及ぼす影響を調べたので報告する。孔貫通に至るまでの化学エッチングは、高いLETを有する重イオンビームを照射するとともに、セル電圧を高く維持することによって大きく加速されるという興味深い現象を見いだした。
高野 勝昌*; 杉本 雅樹; 麻野 敦資*; 前吉 雄太*; 丸井 裕美*; 大道 正明*; 佐伯 昭紀*; 関 修平*; 佐藤 隆博; 石井 保行; et al.
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 37(2), p.237 - 240, 2012/06
A three dimensional microfabrication technique for polymer films has been investigated on the basis of fabricating micrometer structures composed of the fine wire structures which were fabricated by the chemical reaction induced along ion tracks of heavy ions with the energy of hundred MeV. In this study, we propose a new hemispherical microfabrication technique of epoxy resin for the fabrication of optical lenses using two times irradiation technique combining proton beam writing and low fluence irradiation of heavy ion beam. At first, an epoxy resin films composed of an etching and a non-etching layers of epoxy resin were irradiated at a frame pattern using a 3 MeV focused proton beam. At second, the low fluence irradiation of 450 MeV 
Xe
was performed by a raster line scanning with oblique angle of 45 degree. Finally, the non-irradiated area of the etching layer of the films were etched by the developer. The observation of the etched films showed that the dome-like structures arrayed with a grid were formed on the non-etching layer of the epoxy resin films. The more detailed observation showed that each dome was composed of the fine wire structures formed by cross-linking reactions induced along the Xe tracks. The domes are expected to function as optical condenser-lenses.
phases using high-energy X-ray diffraction米田 安宏; 吉井 賢資; 小原 伸司*
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 37(1), p.73 - 76, 2012/03
AgNbOは高周波領域の強誘電体材料として使われているAg(Nb,Ta)Oのエンドメンバーである。室温近傍で非常に複雑な相転移を起こし、構造も未だ決定していない。そこで、高エネルギーX線回折を行い、消衰効果が小さい事利用して、multiple scatteringを観測し、相転移系列を明らかにするとともに、得られた粉末X線パターンのrefinementを行った。その結果、低温領域に隠されたrhombohedral相があることが示唆された。したがって、AgNbOの相転移系列はPb(Zr,Ti)と同じあることがわかった。
Johnson, B. C.; 佐藤 真一郎; 大島 武; Simpson, D. A.*
no journal, ,
Fluorescent nano-diamonds (NDs) are regarded as candidates for applications in bio-sensing, magnetometry and as hosts for single photon sources. There are a broad range of optically active centers in bulk diamond the most common being the NV center which can be manipulated at room temperature with electric, magnetic and microwave fields. The behavior of defects in NDs have been shown to be quite different than in the bulk. For example, N is known to be a stable doping impurity in bulk diamond while in NDs density functional theory simulations have predicted that it is metastable. This may partly explain the difficulty in the efficient fabrication of ultra-bright NDs. In this study, preliminary electron paramagnetic resonance (EPR) studies of N-related centers in nano-diamond of sizes between 15 and 100 nm is presented. The NDs have undergone various processing procedures including electron irradiation up to 2 MeV and subsequent annealing at 1000 
C in order to convert from substitutional N atoms to NV centers.
山下 真一; 廣木 章博; 長澤 尚胤; 田口 光正
no journal, ,
セルロース誘導体のヒドロキシプロピルセルロースを電子線照射で橋かけして母材とし、非毒劇物の放射線検出剤を用いることで、従来のアクリルアミド系又はアクリル酸系のものよりも毒性が低く形状保持性に優れた取扱いやすいポリマーゲル線量計を開発した。放射線検出剤にはメタクリル酸2-ヒドロキシエチルを、架橋剤にはポリエチレングリコールジメタクリレートを用いた。このポリマーゲル線量計に
Co 
線を毎時3-8Gyの線量率で照射し、がん治療での実用的な線量範囲(0-30Gy程度)において照射に伴う白濁化を確認した。検出剤組成により白濁しやすさが変わり、これにより感度を制御できる可能性が示された。この白濁化を定量的に評価・把握するために、濁度及び紫外可視域での吸収スペクトルを測定した。濁度は5Gyまでの間は組成にあまり依存せず40%まで増加するものの、それ以上の線量では組成により濁度が倍増するものとほとんど変化しないものがあった。具体的には放射線検出剤の割合が高いものは高線量でも濁度が増加し、放射線重合の進展によるミクロゲルサイズの増加が30Gyまで継続して起こっていると考えられた。また、これと対応する形で、10Gy以上の線量域で吸収スペクトルの400nm付近に新たなピークが出現することも確認された。
ions鳴海 一雅; 楢本 洋*; 山田 圭介; 千葉 敦也; 齋藤 勇一; 高橋 康之*; 前田 佳均
no journal, ,
We have investigated nonlinear effect on displacement of lattice atoms in Si induced by bombardment with 10-540-keV C ions. Pieces of Si(100) wafer treated with an RCA method were irradiated with 10-540-keV C ions at room temperature. The areal density of displaced lattice atoms was determined from the area of a surface peak of backscattering yields of 2-MeV He
ions. The number of displaced Si atoms by single-C-ion bombardment, 
, has been derived from the fluence dependence of the areal density of displaced Si atoms. Comparing with that by monatomic-C-ion bombardment calculated with SRIM2008, 
, large nonlinear effect on the displacement of Si atoms has been found. The nonlinear effect is the maximum around 100 keV, where the number ratio of displaced Si atoms per C atom, /(60
) is more than 50.
廣木 章博; 城谷 瑠美子*; 鈴木 昌資*; 田口 光正; 玉田 正男
no journal, ,
金属材種判定技術の開発を目指し、発色剤担持多糖類ゲルの作製、及びその発色性について研究した。本研究では、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)と水を混練し、20%のペースト状試料を調製し、厚さ1mmに成膜した後、電子線照射することで、透明なHPCゲル膜を作製した。得られたゲル膜のゲル分率は、10kGyで約80%に達し、その後92%程度でほぼ一定となった。膨潤度は、線量増加に伴い低下し、約8に達した。合成したHPCゲル膜(10kGy照射膜)を1, 10-フェナントロリン(発色剤)、アスコルビン酸(還元剤)、及び酸(塩酸と硝酸の混酸)を含む酸性水溶液に浸漬することで、金属材種判定用ゲル膜を得た。pH1.2
3.9の酸性水溶液で調製したゲル膜を、最大4%の鉄を含有する銅合金に5分間貼り付けた結果、pHが低いほどゲル膜は赤く発色した。発色の度合いを510nmの吸光度測定から評価した結果、ゲルの発色は、合金中の鉄成分の増加に伴い増加し、4%の鉄を含む合金では、吸光度2.8に達した。したがって、銅合金中の鉄含有量を目視で判定できるゲル開発の見通しを得た。
山口 大輔; 小泉 智; 長谷川 良雄*; 菱沼 行男*; 鈴木 将*; 児玉 弘人*; 大沼 正人*; 大場 洋次郎*
no journal, ,
酸化チタンは光触媒機能を有する物質として多くの開発研究が進められており、近年、微量(1重量%以下)の窒素ドープを行うことにより、吸収波長領域が長波長側にシフトし、紫外光のみならず可視光でも活性を示すことが明らかにされている。本研究では窒素ドープされた酸化チタンに対して、小角中性子散乱(SANS)と小角X線散乱(SAXS)の比較、及び軽水/重水混合水中に浸した試料のSANS測定を行うことで、試料中に微量(1重量%以下)含まれる窒素原子の分布の解明を試みた。窒素原子は、中性子に対して特異的に大きな散乱コントラストを有するため、窒素の存在によりSANSとSAXSの散乱プロファイルの間で異なる波数依存性をもたらすことが期待されるが、特に高波数(q)側(q
1(nm
)で有意の差が観察された。また、軽水と重水の混合比を調節して酸化チタンの散乱コントラストに合わせることで、酸化チタンの散乱を事実上消去して、窒素原子のみからの散乱を捉える測定を行った。これらの結果は窒素原子の酸化チタンの微粒子表面への局在を示唆するものとなった。
Putra, A.; 小泉 智; 山口 大輔; Zhao, Y.; 能田 洋平; 岩瀬 裕希*
no journal, ,
In order to visualize water distribution in an operating fuel cell, we combined method of small-angle and ultra-small-angle scattering, SANS and radiography imaging. SANS observes water distribution in a membrane electrolyte assembly, MEA whereas radiography observes bulk water appeared in a gas flow channel called flooding. We employed hydrogen gas and deuterated gas as a fuel for operation. With exchange of H
and D, we aim to perform a contrast variation as for polyelectrolyte film, Nafion. By changing a fuel gas from H to D, SANS quantitatively detected decrease of scattering intensity at scattering maximum originating from the ion-channel in the electrolyte. We found that 30 wt percent of the total water is replaced by D2O by changing the gas from H to D.
前川 康成; 長谷川 伸; Chen, J.
no journal, ,
放射線グラフト重合法を、耐熱性,機械特性に優れたポリエーテルエーテルケトン(PEEK)膜に適用することで、従来の市販膜よりも機械強度で2.3倍かつ導電率で1.5倍の性能を有する高分子電解質膜の開発に成功した。この高い機械強度を活かして、PEEK電解質膜の膜厚を従来の1/5以下である10mに薄膜化することで膜抵抗低減できた結果、従来膜よりも高い出力密度が達成できた。中性子小角散乱法とX線小角散乱法を組合せることで、得られた電解質膜のラメラ構造が機械強度の向上に、イオンチャンネルを形成するグラフト鎖と基材膜の相溶化が耐熱性の向上に寄与したことを明らかにした。
