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論文

Microfabrication on Teflon surface by MeV-proton-microbeam and keV-nitrogen-ion-beam irradiation

喜多村 茜; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 小林 知洋*; 神谷 富裕

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 307, p.610 - 613, 2013/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.78(Instruments & Instrumentation)

The micropatterns were created at PTFE surfaces covered with micro-protorusions using proton beam writing (PBW) and subsequent ion beam irradiation. The density of the inner sample was decreased by PBW and their patterns appeared after the keV ion beam irradiation. Their surface was very flat because they were melted by beam heating. The best fluenences of these beams for creating the surface were also obtained.

論文

Morphological change of self-organized protrusions of fluoropolymer surface by ion beam irradiation

喜多村 茜; 小林 知洋*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 神谷 富裕; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 307, p.614 - 617, 2013/07

 被引用回数:7 パーセンタイル:54.8(Instruments & Instrumentation)

A Teflon surface was covered with micro-protorusions after keV ion beam irradiation. The dense protrusions were formed by etching and subsequent self-organizing. Their formation depended on the ion energy because beam heating and the amount of the molecule scissions gave a significant effect on the density of protrusions. The ion energy had the specific range to create a surface covered with protrusions. In the low energy below 60 keV, the fluence required for get protrusions was very high. The surface was almost smooth with few protrusions while in the energies higher than 350 keV. When the ion energy was between 60 and 350 keV, the density of the protrusions became lower with increasing the energy.

論文

Effects of ultra-intense laser driven proton beam on the hydriding property of palladium

阿部 浩之; 織茂 聡; 岸本 雅彦*; 青根 茂雄*; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 307, p.218 - 220, 2013/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.7(Instruments & Instrumentation)

荷電粒子照射による金属材料の構造変化や水素吸蔵特性を調べ、メカニズム解明に必要な基礎データを取得するとともに、水素吸蔵材料の高機能化に関する研究の一環として、レーザー駆動プロトンビーム(J-KAREN)において広エネルギー帯域(数十keV$$sim$$3.2MeV)のプロトンビームを水素吸蔵合金MmNi$$_{5}$$に照射し、その水素吸蔵能向上に対する有用性について調査した。また比較としてTIARAタンデム加速器、イオン注入器において、30keV$$sim$$6MeVプロトンビームを実用水素吸蔵合金に照射した。照射サンプルの水素吸蔵初期反応速度測定を実施し、未照射サンプルとレーザー駆動プロトンビーム、単色プロトンビーム照射との測定結果を比較した。その結果、未照射サンプルに対してレーザー駆動プロトンビームは十数倍の反応速度向上が見られた。一方、単色プロトンビーム照射実験の結果では未照射サンプルに比べ数倍程度の吸蔵能向上であり、このことより、広いエネルギー帯をもつレーザー駆動プロトンビーム照射の有用性が実証された。

口頭

Cluster effects in collisional processes in a Si crystal bombarded with 10-540-keV C$$_{60}$$ ions

鳴海 一雅; 楢本 洋*; 山田 圭介; 千葉 敦也; 齋藤 勇一; 森田 陽亮*; 中嶋 薫*; 木村 健二*; 前田 佳均

no journal, , 

10-540keV C$$_{60}$$イオン衝撃したSi結晶の損傷の蓄積及びスパッタリング収量に対するクラスター効果を調べた。C$$_{60}$$イオン1個の衝撃による影響領域を円柱状と仮定すると、格子位置から変位したSi原子の面密度の照射量依存性がよく説明でき、このことはkeV C$$_{60}$$イオン衝撃によるSi中の損傷蓄積がイオントラック的描像で説明できることを意味する。C$$_{60}$$イオン1個の衝撃によって変位したSi原子数$${it N}$$$$_{D60}$$のエネルギー依存性は、SRIM2008で計算したC単原子イオン衝撃による$${it N}$$$$_{D1}$$のエネルギー依存性と異なる。Si中の照射損傷に対する非線形効果を、炭素原子1個あたりの変位Si原子数の比$${it N}$$$$_{D60}$$/(60$$times$$$${it N}$$$$_{D1}$$)で評価すると、100keV近辺で最大(50以上)になる。そのエネルギー依存性は核的阻止能とSi中での炭素原子間距離の増大によって定性的に説明できる。一方、スパッタリング収量は、100keV近辺で最大値(C$$_{60}$$あたり約600)を取る。Sigmundの線形カスケード理論から予測されるC単原子イオン衝撃によるスパッタリング収量と比較すると、スパッタリング収量に対する非線形効果はC$$_{60}$$のエネルギーに依存し、スパッタリング収量が最大になるエネルギー近辺で最大になった。一方で、10keVでは非線形効果はほとんど認められなかった。また、$${it n}$$$$^{2}$$依存性($${it n}$$はクラスターを構成する原子数)が観測されなかったことから、非線形効果が少なくとも熱スパイク効果では説明できないことが明らかになった。

口頭

Vicinage Effect on Secondary-electron Yield from Amorphous Carbon Foils Induced by Swift H$$_{2}$$$$^{+}$$ and C$$_{2}$$$$^{+}$$ Ions

鳴海 一雅; 高橋 康之*; 千葉 敦也; 齋藤 勇一; 山田 圭介; 石川 法人; 須貝 宏行*; 前田 佳均

no journal, , 

62.5-300keV/u H$$_{2}$$$$^{+}$$とC$$_{2}$$$$^{+}$$イオンをビーム軸に対して45$$^{circ}$$傾けた非晶質炭素膜(厚さ2-100$$mu$$g/cm$$^{2}$$)に照射し、膜の前方(下流)と後方(上流)に放出された二次電子収量$$gamma$$$$_{F, B}$$を測定した。前方・後方それぞれにつき、二次電子収量比R$$_{F, B}$$=$$gamma$$$$_{F, B}$$(2)/2$$gamma$$$$_{F, B}$$(1)を用いて、近接効果を評価した。ここで、$$gamma$$$$_{F, B}$$(2)と$$gamma$$$$_{F, B}$$(1)はそれぞれ速度が等しい2原子分子イオン、単原子イオンによる二次電子収量である。観測された近接効果の膜厚依存性と速度依存性をもとに、二次電子収量に対する近接効果の起源を議論する。

口頭

Optical property of gold nanoparticles modified by plasma exposure and sputtering

川口 和弘; 高広 克巳*; 山本 春也; 吉川 正人; 永田 晋二*

no journal, , 

Auナノ粒子の局在型表面プラズモン共鳴(LSPR)により吸収される可視光の波長や強度は、Auナノ粒子表面の雰囲気によって変化する。このAuナノ粒子の性質を応用して、揮発性有機物を検知する材料開発が行われているが、大気中に置いたAuナノ粒子の表面には不純物が付着するため、吸収される可視光の波長や強度が変化してしまう。本研究では、Arプラズマ及び低エネルギーのArイオン照射を用いて、Auナノ粒子の形態を変化させずにその表面に付着した不純物を除去する方法を検討した。Arプラズマ処理及び加速エネルギー0.4keVのArイオン照射を行うと、観測される可視光吸収のピークが短波長側へと移動した。これらの処理を行う前後で走査型電子顕微鏡によりAuナノ粒子を観察したところ、その平均粒径や形の変化は見られなかったが、X線光電子分光スペクトルの測定を行うと炭素系不純物に由来したピーク強度が減少していた。これらの結果から、Auナノ粒子の形態を変化させずに表面に付着した不純物を除去する方法として、プラズマ処理及び低エネルギーイオン照射が有効であることがわかった。

口頭

Ion-track membranes of fluoropolymers; LET-dependent track etching allows controlling pore size and shape

八巻 徹也; Nuryanthi, N.*; 越川 博; 浅野 雅春; 澤田 真一; 前川 康成; Voss, K.-O.*; Trautmann, C.*; Neumann, R.*

no journal, , 

従来から検討がなされてきたポリエチレンテレフタレートやポリカーボネートなどの炭化水素系高分子ではなく、フッ素系高分子、特にポリフッ化ビニリデン(PVDF)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、PVDFの穿孔形成が、潜在飛跡の構造を決める重要なパラメータである線エネルギー付与(LET)に強く依存することを見いだした。また、この知見を利用して、LETの深さ変化によるイオン穿孔の形状制御にも成功した。

口頭

Nanoparticles of tungsten carbides prepared by tungsten-ion implantation in glassy carbon

八巻 徹也; 加藤 翔*; 山本 春也; 箱田 照幸; 川口 和弘; 小林 知洋*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*

no journal, , 

基板との化学反応性が高い金属イオンの注入では、イオンの飛程付近に化合物が形成される。例えば、シリカへのタングステン(W)注入では両者の化学的な相互作用が小さく金属Wの凝集が見られるのに対し、グラッシーカーボン(GC)への注入では反応が起こり炭化タングステンの形成が期待される。本研究では、イオンビームを用いた燃料電池触媒研究の一環として、GC中に100keV W$$^{+}$$を注入することで微粒子の作製を試みた。X線光電子分光(XPS)W 4fスペクトルにおける4f$$_{7/2}$$の結合エネルギーは注入深さによらず32.1eVであり、炭化物、すなわちWC及びW$$_{2}$$Cの形成が確認された。集束イオンビームで厚さ150nm程度まで試料を加工し、断面の透過型電子顕微鏡(TEM)観察を行ったところ、表層から約50nmの深さまでに直径10nm以下の球状微粒子が析出していることが明らかになった。

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