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伊東 富由美; 西村 昭彦
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(4), p.667 - 672, 2013/12
溶接部の検査技術として蛍光磁性粉を用いた磁気探傷法が挙げられる。伝熱管の検査技術に磁気探傷法を適応するためには、複雑な形状及び深さが数
m以上の欠陥でも検出可能という長所を活かしつつ、伝熱管内に磁性粉を散布するという短所の改善が必要である。ここではミリメートルサイズの欠陥に磁性粉を集合するため、磁性粉を含有したmサイズのカプセルを作製した。このカプセルを配管に適応するための磁粉探傷試験、低エネルギーのレーザーブレイクダウン分光、複合型光ファイバによる目視観察等の要素技術の組合せを実施した。
加田 渉; 佐藤 隆博; 横山 彰人; 江夏 昌志; 神谷 富裕
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(3), p.443 - 446, 2013/09
自然界に存在するエアロゾルのような微視的試料は、移動履歴を反映してその表面に複雑な元素・化学形態分布を持つため、環境分野で関心を集めている。マイクロメートルサイズの試料の元素分布を画像化する手段としては、イオンマイクロビームを用いたマイクロPIXE (Particle Induced X-ray Emission)分析が、一般的なSEM/EDSよりも高感度でS/N比が良い手法として開発されている。しかしながら、マイクロPIXEでは、環境中での相互作用に関与する化学形態の分布情報までは取得することができなかった。そこで、本研究では、マイクロPIXE分析と同時に、イオンビーム誘起発光(Ion Luminescence: IL)を検出・分光することで、化学形態分布も同時に取得する新規のマイクロイメージング技術を開発した。国立環境研究所が提供する大気中エアロゾル標準試料について、波長分散型顕微分光装置を用いた光子計数感度の測定では、粒径数十マイクロメートルの試料内部について、その化学形態分布を空間分解能1mで画像化できた。
加田 渉; 神谷 富裕; 岩本 直也; 小野田 忍; Grilj, V.*; Skukan, N.*; 牧野 高紘; 江夏 昌志; 佐藤 隆博; Jak
i
, M.*; et al.
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(2), p.279 - 282, 2013/07
ダイヤモンドは高い放射線耐性を持つ材料として注目を集めている。高崎量子応用研究所のTIARAでは、AVFサイクロトロンのマイクロビームラインにおいてシングルイオンを真空から大気中に出し、大気中で試料に照射するシングルイオンヒット技術を開発しており、この中でダイヤモンドの高い放射線耐性を利用したシングルイオンヒット検出器、及びイオン取り出し窓材としてのダイヤモンド薄膜の検討を行っている。本研究では、イオンマイクロビーム照射下でのダイヤモンドの照射損傷耐性について評価するため、50m厚の単結晶CVDダイヤモンド薄膜を用いたイオン検出器を製作し、15MeV O
を50m四方の微小領域にシングルイオンヒット照射した。高速(15GHz)Digital Storage Oscilloscopeを過渡イオンビーム誘起電流(TIBIC)分析に用いることで、イオン入射が誘起した数ns程度の時間幅を有する微弱パルス信号を連続的に計測可能とした。イオン照射量が多くなるに伴い、個別のイオン照射によって生じる過渡電流パルスの波高値が減少を示した。波高値の減少は、試料内部の印可電圧をリセットすると復元するものであり、印加電圧の極性や照射条件を変更することで、減衰の大きさが変化することが実験的に確かめられた。
Nuryanthi, N.*; 八巻 徹也; 越川 博; 浅野 雅春; 澤田 真一; 長谷川 伸; 前川 康成; 勝村 庸介*
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(1), p.105 - 108, 2013/03
450MeV 
Xeイオンを照射したポリフッ化ビニリデン膜(25m厚)に対し、エッチング剤に80
Cの9mol dm
水酸化カリウム水溶液を用いて、コンダクトメトリー分析を行った。分析時に1.0Vの交流電圧を印加したとき、孔径168
20nmのイオン穿孔膜が得られた。それに対し、電圧を全く印加しない通常の化学エッチングではその3分の2程度の孔径であった。コンダクトメトリー分析における電圧印加によって、孔径制御の自由度が高くなることが期待される。
濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(1), p.89 - 92, 2013/03
Authors have shown that thin, uniform and highly-oriented 
-FeSi
films can be fabricated on Si(100) substrates when they are sputter-cleaned with low-energy ions. In the present study, dependence of the crystalline properties of -FeSi films on the irradiated fluence of sputter etching (SE) was investigated to discuss whether it is possible to obtain high crystalline -FeSi thin film with very low defect concentration. The -FeSi thin film was fabricated on Si(100) substrate which was irradiated with 3 keV Ne
to an ion fluence of 3.7
10
m
, which is 1/10 of the fluence typically employed by the authors. The results revealed that the film deposited at 973 K was essentially polycrystalline, whereas the films deposited at 923 K was highly-oriented to (100) surfaces. This fact indicates that fabrication of high crystalline -FeSi film is also possible under low fluence SE conditions.
加藤 翔; 八巻 徹也; 山本 春也; 箱田 照幸; 川口 和弘; 小林 知洋*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(1), p.81 - 84, 2013/03
本研究では、タングステンイオンを未研磨のグラッシーカーボン基板に注入することによって、ナノ微粒子を作製した。注入イオンのエネルギーは100keV、フルエンスは
から
ions/cm
の範囲であった。試料の分析にはX線光電子分光,ラザフォード後方散乱分析,回転ディスク電極法による対流ボルタンメトリー,電界放出型電子顕微鏡を用いた。顕著なスパッタリング効果によって、注入イオン分布が変化するとともに、基板内へ導入可能なタングステン量は約
ions/cmが上限であった。形成された微粒子はタングステンカーバイドであり、その直径は10nm程度で面内に一様に分布していた。
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, 38(1), p.101 - 104, 2013/03
The micropatterns were fabricated at the Teflon surface covered with dense micro-protrusions. At first, a 3 MeV proton beam was scanned along the pattern at the surface of the original 100-m thick sample. The pattern could be observed with an optical microscope, but the morphological change was not appeared at the surface. After the subsequent irradiation of the 250-keV nitrogen ion beam irradiation, the surface was covered with micro-protrusions and the groove-like depression were appeared along the micropattern scanned by the proton beam. The mechanism was that the sample along the proton beam path was melted during the subsequent ion beam irradiation because their density, especially near the Bragg peak, had decreased. The morphological design can be achieved at the surface of Teflon material by combination of different ion beam irradiation.
濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(1), p.89 - 92, 2013/03
-FeSi
等のシリサイド系半導体は、光電子半導体や熱電変換半導体素子等の有用な半導体である。われわれは、低エネルギーイオンビームエッチング手法を利用して、シリコン試料表面処理を行い、シリコン基板(100面)に高配向-FeSiを作成した。ただ、イオンビーム照射の使用は基板や薄膜に照射欠陥を形成させ、その欠陥が半導体薄膜作製に影響を与えてしまうことがある。そこで、Si基板表面のイオンビームエッチング(照射量)の影響により、欠陥の少ない高品位-FeSi薄膜を得ることが可能か調べた。
米田 安宏; 吉井 賢資; 鈴木 知史
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 37(4), p.579 - 582, 2012/12
放射光X線を入射X線として利用したX線発光分光研究をTaを含んだ酸化物と金属タンタルについて行った。SPring-8の偏光電磁石ビームラインの特性からTa-L
吸収端を利用したTa-L
とL
の発光スペクトルのデータコレクションを行った。また、放射光X線を用いることによってのみ行うことができる、共鳴発光スペクトルの観測を行うことができた。Ta-L吸収端近傍では非常に大きな吸収が生じ、white lineと呼ばれる急峻なピークが通常のXAFSでも観測される。共鳴発光分光を行うことによってこのwhite lineが共鳴ラマンピークであることを確認した。特に単結晶を用いたKTaO
の共鳴発光スペクトルでは、入射X線の電場ベクトルを反映した方位依存性を観測することに成功し、電子構造というローカルプローブで物性評価の手段として使えることがわかった。
岩松 和宏; 田口 光正; 須郷 由美; 倉島 俊; 山下 真一; 勝村 庸介
no journal, ,
高LET放射線であるイオンビームは、低LET放射線である
線や電子線とは異なる照射効果を引き起こす。イオンビームの照射効果は、その飛程にそって形成されるトラック内に生成する高密度、かつ不均一な活性種による反応に起因すると考えられている。そこで、低LET放射線を用いて研究されてきたNaBr水溶液を用い、トラック内反応の解明を目的とし、イオンをパルス照射すると同時に時間分解能を有する光吸収測定法によりHydroxyl(OH)ラジカルの水中活性種挙動を調べた。O飽和した100mMのNaBr水溶液へ、H(20MeV/u), He(12.5MeV/u), C
(18.3MeV/u), Ne
(17.5MeV/u)イオンを、イオンの照射エネルギーを変化させて照射を行った。OHラジカルはBr
と反応し、375nmに大きな吸収を持つBrを生成する。吸光度からBr生成の
値(付与エネルギー100eVあたりの生成個数)を見積もったところ、値は原子番号の増加、又はエネルギーの減少に伴い4.8から大きく減少した。核子あたりのエネルギーが等しいとき、イオンビームのエネルギー付与断面積は等しい。またトラック内での単位長さあたりのエネルギー付与は原子番号の増加、又は核子あたりのエネルギーの減少に伴い増加する。それにより水分解活性種の初期密度が増加し、ラジカル同士の反応が増加することでBrと反応するOHラジカル減少し、Brの値に反映されたと考えられる。
前川 禎通
no journal, ,
In the Seebeck effect, the electric voltage is generated in a conductor placed in a temperature gradient. The efficiency of the effect is given by the density and the scattering of the conduction electrons in metals and semiconductors. Recently, the transition metal oxides have attracted much attention as thermo-electric materials. Since the Seebeck effect is due to the entropy carried by the electric current, the spin and orbital degrees of freedom of conducting electrons in the oxides may enhance the Seebeck effect. The enhanced Seebeck effect is discussed in the transition metal oxides. The spin-Seebeck effect is proposed, where the spin voltage, i.e., spin accumulation, is generated in a ferromagnetic metal placed in a temperature gradient. By utilizing the spin-detection method based on the spin-Hall effect, the spin voltage is converted to the electric voltage. The spin-Seebeck effect is induced by a pure spin current, a flow of electron spin without electric charge current, and provides a variety of spin-electronics applications.
篠原 武尚; 酒井 健二; 甲斐 哲也; 林田 洋寿; 佐藤 博隆*; 根岸 智哉*; 原田 正英; 大井 元貴; 及川 健一; 奥 隆之; et al.
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学実験施設において偏極パルス中性子を用いた磁気イメージング法の開発を進めている。この手法は、中性子の磁気モーメントと磁場との相互作用を活用し、元来不可視である磁場を画像化するものであり、パルス中性子の飛行時間分析と組合せることにより磁場情報を定量的に画像化する可能性を有する。本研究では、この磁気イメージング法を実材料の研究へ応用することを目的として、鉄系の軟磁性材料内部の磁場の分布の可視化に取り組んだ。その結果、3次元空間での中性子偏極度解析法の利用により、鉄系軟磁性アモルファス箔内部の磁区構造の可視化に成功するとともに、その磁区内部の磁場方向を決定することができた。また、同じく鉄系の軟磁性材料である電磁鋼板試料の内部の磁場強度と方向を定量的に解析することが可能となった。
高野 勝昌*; 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; 神谷 富裕; et al.
no journal, ,
A three-dimensional micro-structure with upstanding nanowires was fabricated on the basis of the nano- and micro-processing technique developed as a new method of ion beam lithography employing a series of irradiations on epoxy films, (a) microbeam scanning with two different energies of a few MeV and (b) single heavy ion hits with several hundred MeV energy. Demonstration of fabricating a girder-bridge and pillars for support of upstanding nanowires was made as follows: the pattern of the girder-bridge and pillars was drawn using irradiation (a), the pattern on single-dots for nanowires was superimposed on the girder-bridge pattern using irradiation (b), and development of the irradiated sample by etching solution. The upstanding nanowires between the epoxy substrate and the girder bridge were successfully fabricated and observed using SEM.
大島 武; 山本 卓; 小野田 忍; 阿部 浩之; 佐藤 真一郎; Jahnke, K.*; Heller, P.*; Gerstmayr, A.*; H
ussler, A.*; Naydenov, B.*; et al.
no journal, ,
ダイヤモンド中のマイナスに帯電した窒素-空孔(NV
)中心はスピンを利用した量子計算の観点から注目されている。高純度IIaダイヤモンドに窒素(N)イオンを注入することでNVの形成を試みた。本研究では、長いスピン緩和時間(T)を達成することを目的とし、スピン散乱の原因となる
Cを減少させた高濃度
C (99.99%)のダイヤモンドを化学気相法を用いて成長した。Nイオンは、打ち込んだNと試料にもともと残留していたNを区別するため、
Nイオンを用い、10MeVのエネルギーでのマイクロビーム照射を行った。Nを打ち込んだ領域を共焦点顕微鏡及びODMR(optically detected magnetic resonance)で評価したところ、N由来のNVと
N由来のNVの両者が形成されることが見いだされた。Tを測定した結果、両者のNVとも2msであり、イオン注入を用いて形成したNVのこれまでの報告値より10倍程度長い値であることが判明した。
Johnson, B. C.; 大島 武; McCallum, J. C.*
no journal, ,
イオン注入により表面にpn接合を形成する場合、イオン注入層の固相エピタキシャル成長(SPE)が重要となる。熱処理中、結晶構成原子は、注入によりアモルファス化した領域と結晶化領域の界面(c-a界面)で再配列し、格子が形成される。c-a界面にドーパントを含む場合、ドーパントも格子置換位置に配列し電気的に活性となるが、この際、フェルミレベルの位置により固相エピタキシャル成長速度が増加することが知られている。本研究では、ドーパントのエネルギーレベルと縮退度をパラメータとしてフェルミレベルシフト(GFLS)モデルを用いて、シリコン及びゲルマニウム中のSPE速度を計算した。その結果、これまで実験で得られたシリコン及びゲルマニウムの熱処理によるSPEの実験結果を再現することに成功した。特に、ゲルマニウム中のアンチモンとヒ素では同じドーパント濃度であっても格子歪の効果によりSPE速度が異なることもよく再現する結果を得た。
松尾 衛; 家田 淳一; 齊藤 英治; 前川 禎通
no journal, ,
Recently, we have formulated the fundamental Hamiltonian which describes the coupling between spin current and mechanical rotation and have predicted the generation of spin current from a rigid rotation. The spin-orbit interaction (SOI) modified by mechanical rotation is derived from the low energy expansion of the general relativistic Dirac equation. We also study a spin current generation due to surface acoustic waves (SAWs) in a nonmagnetic thin film. Electron spins are coupled to the rotational deformation caused by SAW. The coupling is responsible for the mechanical generation of spin current in elastic bodies. The spin accumulation at the film surface is evaluated from the spin diffusion equation with the SAW-induced spin current term. Dependence of the spin diffusion length, amplitude and frequency of the mechanical resonator on the spin accumulation will be discussed.
吉村 公男; Sinananwanich, W.*; 越川 博; 浅野 雅春; 八巻 徹也; 前川 康成; 山本 和矢*; 猪谷 秀幸*; 朝澤 浩一郎*; 山口 進*; et al.
no journal, ,
水加ヒドラジンなどの液体燃料を蓄電媒体とする白金フリー燃料電池自動車に適用できるアニオン伝導電解質膜の開発において、アニオン膜の高い含水率に起因する燃料透過と低アルカリ耐性が問題になっている。本研究では、アニオン膜の高い含水率が水酸化物イオンとイオン交換基との間に形成される不安定な塩によるものと考え、共役構造により塩が安定化するイミニウム構造を有するグラフト型アニオン膜を作製し、含水率や導電率に及ぼす効果を調べた。放射線グラフト重合反応によりETFE膜にクロロメチルスチレングラフト鎖を導入した後、メチルイミダゾール(MIm)、又はジアザビシクロノネン(DBN)と反応させ、水酸化カリウムで処理してイミニウム構造を有するアニオン膜を得た。作製したアニオン膜の物性を調べた結果、MImを導入したアニオン膜は、従来のグラフト型アニオン膜に対してほぼ同等の導電率(127mS/cm)を維持し、かつ、約半分の含水率(68%)を示した。生成する塩がより安定化するDBNを導入したアニオン膜では、含水率が18%とさらに抑制できたが、導電率が0.4mS/cmと大幅に低下した。塩の安定性を調整することで、導電率を維持したまま含水率を抑制できることがわかった。
大和田 謙二; 並河 一道; 水木 純一郎
no journal, ,
放射光X線を利用したリラクサー強誘電体研究の最近の進展を2つの物質系を例に紹介する。(1)Pb(In
Nb)O
(PIN)はBサイトのランダムネス効果により反強誘電体から強誘電体、リラクサーをとりうる物質である。Bサイトランダムネスの効果を明らかにすべく、Bサイトが秩序化した反強誘電体O-PINの格子ダイナミクスを調べた。これにより、Bサイトのコントロールによる反強誘電とリラクサーの起源を調べることができる。(2)コヒーレントX線を利用することにより、リラクサー強誘電体91%Pb(Zn
Nb
)O-9%PbTiO(PZN-9%PT)のサブミクロンスケールの中間構造を調べることに成功した。
前川 康成; 長谷川 伸; Chen, J.; 越川 博; 岩瀬 裕希*; 小泉 智*; 大沼 正人*
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PEEK電解質膜は、95Cで1000時間以上の連続運転可能なことを実証した。さらに、そ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に薄膜化できた。薄膜化による膜抵抗低減により、0.2-1.0A/cm
の電流密度領域で、従来膜よりも高い出力密度が達成できた。さらに、水が揮発する高温作動下で高出力を示すための指標となる、低加湿条件(30%)での高い導電性能を有することも実証できた。
m band using proton beam writing三浦 健太*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 高野 勝昌*; 大久保 猛; 山崎 明義; 加田 渉; 横山 彰人; 神谷 富裕; et al.
no journal, ,
In this work, Mach-Zehnder (MZ) type waveguides of PMMA and photorefractive polysilane were fabricated using proton beam writing (PBW) in order to construct thermo-optic switches. Especially, the waveguides of photorefractive polysilane were fabricated to search a better optical material for the MZ type waveguides. We drew optical waveguides in PMMA and photorefractive polysilane films at a total dose of 100 nC/mm using 1.7 MeV H beam focused to about 1 m. In this drawing, a core width and a branching angle were set to 8 m and 2
to work as single-mode waveguide and to reduce a branching loss of light, respectively. The optical transmission with single mode was observed from the two MZ type waveguides of PMMA and photorefractive polysilane films in its experiments. This observation demonstrated that the fabrication of the optical waveguides was succeeded in PMMA and photorefractive polysilane films. In the conference, the fabrication of the MZ type waveguides and the observation results of optical transmission will be presented in detail.
