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論文

Two-step model for reduction reaction of ultrathin nickel oxide by hydrogen

小川 修一*; 多賀 稜*; 吉越 章隆; 高桑 雄二*

Journal of Vacuum Science and Technology A, 39(4), p.043207_1 - 043207_9, 2021/07

https://doi.org/10.1116/6.0001056
 被引用回数：1 パーセンタイル：7.45(Materials Science, Coatings & Films)

ニッケル(Ni)は、一酸化窒素分解やアンモニア生成の触媒として使用されているが、酸化されやすく、失活しやすいという特徴がある。酸化したNiの還元過程を明らかにすることは、Ni触媒のより効率的な利用を促進するために不可欠である。本研究では、その場で時間分解光電子分光法を用いて還元過程を調べた。我々は、2段階の還元反応モデルを提案する。第1段階の律速過程は酸素原子の表面析出であり、第2段階の律速過程はH$$_{2}$$分子の解離である。

論文

Hydrogen incorporation and release from nonevaporable getter coatings based on oxygen-free Pd/Ti thin films

松本 益明*; 福谷 克之; 他6名*

Journal of Vacuum Science and Technology A, 37(5), p.051601_1 - 051601_6, 2019/09

https://doi.org/10.1116/1.5108983
 被引用回数：5 パーセンタイル：27.17(Materials Science, Coatings & Films)

Oxygen-free Pd/Ti thin films have been developed as novel nonevaporable getter coatings for ultrahigh vacuum (UHV) chamber walls, which can maintain high pumping speed even after many cycles of air-vent and only require activation at a relatively low temperature of 133$$^{circ}$$C. Here, the authors clarify the hydrogen (H) incorporation and release properties of such oxygen-free Pd/Ti thin films using scanning transmission electron microscopy (STEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and H depth profiling by $$^{1}$$H($$^{15}$$N,$$alpha$$$$gamma$$)$$^{12}$$C nuclear reaction analysis (NRA). EDS mapping and STEM show that the layers of Pd (6 nm) and Ti (14 nm) prepared by sequential UHV deposition on a stainless steel 304L substrate are clearly separated and that the Ti is completely covered by Pd, which prevents oxidation of Ti. NRA reveals that H accumulates preferentially in the Ti layer, where the H-content increases almost linearly with the H$$_{2}$$ dosage. Quantitative analysis indicates that TiH$$_{1.92}$$ is produced in the Ti layer after an exposure of 4$$times$$10$$^{4}$$ Langmuir, where the H uptake is still not saturated. Upon heating in UHV, H starts to desorb above 170$$^{circ}$$C and the release rate increases above 200$$^{circ}$$C. Repeated cycles of H incorporation at room temperature (20$$^{circ}$$C) and release at about 240$$^{circ}$$C are possible. Although the H incorporation rate changes during the initial absorption/desorption, it stabilizes after a few ($$sim$$3) incorporation/release cycles.

論文

Large-aperture alumina ceramics beam pipes with titanium bellows for the rapid cycling synchrotron at Japan Proton Accelerator Research Complex

神谷 潤一郎; 金正 倫計; 阿部 和彦*; 比嘉 究作*; 小泉 欧児*

Journal of Vacuum Science and Technology A, 36(3), p.03E106_1 - 03E106_10, 2018/05

https://doi.org/10.1116/1.5023350
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Materials Science, Coatings & Films)

J-PARC RCS入射部における懸案事項は、装置が密集しているため保守作業を円滑にするうえで理想的な箇所にベローズが配置できていないことであった。具体的には四極電磁石用と水平シフトバンプ電磁石用のセラミックスビームパイプどうしがフランジを介して接続されている。我々はRCS真空システムの構築を通じて得た、セラミックスビームパイプおよびチタン製低反力ベローズの知見を活用し、セラミックスの形状を改良して長手方向に空間を作り、そこへベローズを挿入するという新しい構造のビームパイプの製作を行うこととした。シフトバンプ電磁石用セラミックスビームパイプについては、フランジ温度がコイルからの漏えい磁場による発熱で、現状で120度にもなっているためこれ以上短くするのは望ましくないことから、四極電磁石用セラミックスビームパイプに対してベローズを有する構造を適用することとした。本報告では保守性を向上させるためにベローズを有する構造へ改良した大口径アルミナセラミックスビームパイプの開発について、設計思想、課題、および各コンポーネントの検証について発表する。

論文

Vacuum properties and operation stability of the radio-frequency quadrupole accelerator in Japan Proton Accelerator Research Complex linac

森下 卓俊; 近藤 恭弘; 小栗 英知; 長谷川 和男

Journal of Vacuum Science and Technology A, 35(4), p.041602_1 - 041602_5, 2017/07

https://doi.org/10.1116/1.4983527
 被引用回数：1 パーセンタイル：4.86(Materials Science, Coatings & Films)

J-PARCリニアックでは水素イオンビームを400MeVに加速して後段の3GeVシンクロトロンに供給する。ビーム出力増強のため、2014年にリニアック初段部(イオン源、高周波四重極空洞(RFQ)、ビームチョッピングシステム)を強化した。ピーク電流を30mAから50mAに増加させたRFQは新たに設計、製作され、2014年夏にインストールした。2週間の真空排気の後に大電力調整運転を開始し、同年11月初旬からはビーム供給運転に移行した。現在までの2年間、深刻な問題も発生することなく運転を継続しているが、ビーム運転中、空洞内でスパーキングが頻発するため、現時点ではRFQ運転の安定性が十分ではない。我々は空洞内真空中に残留する不純物がこの現象に影響していると考えている。本発表では、本RFQの真空排気系の設計と性能を示すとともに、スパーキング頻度、残留ガス成分、およびビーム運転パラメータとの関連について報告する。

論文

${{it In situ}}$ baking method for degassing of a kicker magnet in accelerator beam line

神谷 潤一郎; 荻原 徳男; 柳橋 亨*; 金正 倫計; 安田 裕一*

Journal of Vacuum Science and Technology A, 34(2), p.021604_1 - 021604_10, 2016/03

https://doi.org/10.1116/1.4941369
 被引用回数：3 パーセンタイル：14.8(Materials Science, Coatings & Films)

J-PARC RCSビーム出射用キッカー電磁石の脱ガスを加速器のビームライン上で、すなわち${{it in situ}}$で行うため手法を開発した。その手法とはヒーターと熱輻射遮蔽板をキッカー電磁石と真空容器間に設置し、熱束の多くをキッカー電磁石へ向けることで、真空容器の熱膨張を発生させずにキッカー電磁石を昇温、脱ガスする手法である。フェライトを120$$^{circ}$$C以上へ昇温すること、及び真空容器の温度上昇を30$$^{circ}$$C以下へ抑えることを目標としてヒーター導入式の脱ガス手法の開発を行った。まず、原理実験を行い、本手法で真空内のキッカー電磁石を昇温できることを確認した。その後、実機への適応を見据え、ヒーターの選択、昇温試験を行い良好な結果を得た。

論文

Titanium alloy as a potential low radioactivation vacuum material

神谷 潤一郎; 引地 裕輔; 金正 倫計; 荻原 徳男; 福田 光宏*; 濱谷 紀彰*; 畑中 吉治*; 鎌倉 恵太*; 高久 圭二*

Journal of Vacuum Science and Technology A, 33(3), p.031605_1 - 031605_8, 2015/05

https://doi.org/10.1116/1.4916934
 被引用回数：5 パーセンタイル：22.77(Materials Science, Coatings & Films)

高エネルギー粒子加速器や核融合装置における真空装置の特徴の一つはそれらが放射線環境下におかれるということである。これまで低放射化材料として、アルミ合金、純チタン材等が用いられてきた。それらは低放射化材料であるとともに真空特性も良好である。しかし両者とも機械強度は一般のステンレス鋼に対して劣る。そのためより機械強度の高い材料について低放射化真空材料としての可能性を調査することは有意義である。我々は低放射化真空材料としてチタン合金Ti-6Al-4Vを調査することとした。Ti-6Al-4Vはすぐれた機械強度をもつ材料であり、純チタンの利点であった低放射能や低ガス放出率が期待できる。我々は低放射化材料をJ-PARC RCSの真空装置に適用することを想定していることから、中間エネルギー(400MeV)の陽子ビームを照射しその残留線量を測定した。結果、Ti-6Al-4Vは純チタンにと同等な低放射化特性を示していることが分かった。さらに放出ガス速度も十分低く、真空材料としても適していることが分かった。本発表においてはそれらの結果をまとめて報告する。

論文

Method of predicting resist sensitivity for 6.x nm extreme ultraviolet lithography

大山 智子; 大島 明博*; 鷲尾 方一*; 田川 精一*

Journal of Vacuum Science and Technology B, 31(4), p.041604_1 - 041604_5, 2013/07

https://doi.org/10.1116/1.4813789
 被引用回数：9 パーセンタイル：45.11(Engineering, Electrical & Electronic)

Potential extension of 13.5 nm extreme ultraviolet lithography (EUVL) to 6.x nm range has been discussed recently in academia and the semiconductor industry. We investigated the sensitivities of several resists using highly monochromatized soft X-rays from synchrotron radiation. Although the absorbed dose depends on the distance from the top surface of the resist, the required absorbed doses ($$D_0$$ or $$D_{50}$$, Gy) corresponding to the dose/sensitivities ($$E_0$$ or $$E_{50}$$, mJ cm$$^{-2}$$) were almost constant for each resist regardless of the exposure wavelength. This would be applicable in the EUV/soft X-ray region, where nearly the same chemical reactions are induced. The resist sensitivities for any exposure wavelength can be predicted easily by using the sensitivity that is measured at a certain wavelength, the resist's thickness, and the linear absorption coefficients that can be calculated using the chemical composition and density of a resist.

論文

Initial oxidation of Si(110) as studied by real-time synchrotron-radiation X-ray photomission spectroscopy

末光 眞希*; 山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 遠田 義晴*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

Journal of Vacuum Science and Technology B, 27(1), p.547 - 550, 2009/02

https://doi.org/10.1116/1.3021032
 被引用回数：4 パーセンタイル：29.64(Engineering, Electrical & Electronic)

Si(110)表面の初期酸化過程と酸化膜中のSi原子の化学結合状態をシンクロトロン放射光を用いたリアルタイム光電子分光法で研究した。Si$$^{n+}$$($$n$$=1-4)成分の時間発展は、1モノレーヤーまで酸化する間、Si$$^{3+}$$成分が常にSi$$^{4+}$$成分より強いことを示した。これはSi(001)酸化の場合に常にSi$$^{4+}$$の方がSi$$^{3+}$$より強いことと非常に対照的である。Si$$^{3+}$$成分が優勢であることは、Si(110)表面の二種類の結合の存在と、それらに酸素原子が挿入されるときの反応性の違いに関係している。

論文

As-rich InAs(001)-(2$$times$$4) phases investigated by ${it in situ}$ surface X-ray diffraction

Tinkham, B. P.*; Braun, W.*; Ploog, K. H.*; 高橋 正光; 水木 純一郎; Grosse, F.*

Journal of Vacuum Science and Technology B, 26(4), p.1516 - 1520, 2008/07

https://doi.org/10.1116/1.2918314
 被引用回数：3 パーセンタイル：26.08(Engineering, Electrical & Electronic)

Surface X-ray diffraction has been employed, in situ, to measure InAs(001)-(2$$times$$4) surface phases under technologically relevant growth conditions. For the As-rich (2$$times$$4) phase, the authors obtain good agreement between the data and the $$beta$$2(2$$times$$4) surface reconstruction model. Comparison of our measurements on the (2$$times$$4) phase measured close to the metal-rich phase transition to models from density functional theory suggests a mixture of $$alpha$$2(2$$times$$4) and $$beta$$2(2$$times$$4) surface structures present on the surface.

論文

Photon stimulated ion desorption from condensed thiophene photoexcited around the S 1s-edge

Rocco, M. L. M.*; 関口 哲弘; 馬場 祐治

Journal of Vacuum Science and Technology A, 24(6), p.2117 - 2121, 2006/11

https://doi.org/10.1116/1.2357742
 被引用回数：10 パーセンタイル：34.26(Materials Science, Coatings & Films)

軟X線照射による固体表面での選択的化学反応の機構を明らかにすることを目的とし、固体表面に凝縮したチオフェン分子にイオウ1s吸収端近くの放射光X線を照射したときの脱離イオンとオージェスペクトルを測定した。S 1s励起による主な脱離イオン種としてはH$$^{+}$$, S$$^{+}$$、及びS$$^{2+}$$の3種類が観測された。H$$^{+}$$イオン強度のX線エネルギー依存性を測定したところ、二次電子強度のそれと類似していることから、H$$^{+}$$イオンの脱離はX線照射によって生じる二次電子の効果によるものであることがわかった。一方、S$$^{+}$$の脱離強度は、内殻共鳴吸収ピークよりも3eV高いエネルギーで増大することを見いだした。種々のX線エネルギーにおけるオージェ電子スペクトルを測定した結果、3eV高いエネルギーでの脱離は、S 1s軌道からRydberg状態へ共鳴励起された電子がオージェ遷移の間、Rydberg状態に留まることによって引き起こされることを明らかにした。

論文

Novel electron-beam-induced reaction of a sulfonium salt in the solid state

榎本 一之*; Moon, S.*; 前川 康成; 下山 純治*; 後藤 一幸*; 成田 正*; 吉田 勝

Journal of Vacuum Science and Technology B, 24(5), p.2337 - 2349, 2006/09

https://doi.org/10.1116/1.2338046
 被引用回数：5 パーセンタイル：33.52(Engineering, Electrical & Electronic)

イオン・電子ビームによる微細加工に関する研究として、電子線リソグラフィー用レジストの高感度化に関する研究を行った。電子線のエネルギーはレジスト薄膜中の感光剤のイオン化ポテンシャルを越えるため、イオン化又は高い励起状態からの反応が優先する放射線化学反応を考慮していくことが、その反応制御に必要である。そこで、レジスト用酸発生剤であるトリフェニルスルホニウム塩誘導体の固相状態での電子線反応性について、そのアニオン部,カチオン部の構造の影響を調べた。カチオン部にビフェニル基,フェニルチオフェニル基、及び、アニオン部に芳香族スルホン酸を導入することで、酸発生効率は2倍から6倍向上した。その効果は、アニオン部よりもカチオン部で高いこと、及び、置換基のイオン化ポテンシャルに依存することがわかった。これらの知見は、電子線レジスト用高感度酸発生剤の分子設計の重要な指針となる。

論文

X-ray photoelectron spectroscopic observation on B-C-N hybrids synthesized by ion beam deposition of borazine

Uddin, M. N.; 下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 永野 正光*

Journal of Vacuum Science and Technology A, 23(3), p.497 - 502, 2005/05

https://doi.org/10.1116/1.1894667
 被引用回数：39 パーセンタイル：77.19(Materials Science, Coatings & Films)

B-C-Nハイブリッドは新奇半導体材料として注目されており、これまでさまざまな合成方法が試みられてきた。しかし合成された試料の多くはグラファイトと窒化ホウ素(BN)の混晶とともにさまざまな化合物を含み特定の結晶構造をもった単一成分の合成に成功した例はまだない。したがって合成方法の開発はまだ発展段階にある。われわれはイオン注入法を用いてその合成を試み、生成物のキャラクタリゼーションをX線光電子分光法(XPS)を用いて行った。イオン注入の供給ガスとしてはボラジン(B$$_{3}$$N$$_{3}$$H$$_{6}$$)を用い、室温,600$$^{circ}$$C、及び850$$^{circ}$$Cの3つの温度でグラファイトにイオン注入を行った。各温度におけるさまざまなイオンフルエンスで測定されたXPSスペクトルにおいてB-C, B-N, N-C、及びB-C-N結合形成が観測された。これらの結合状態は基板温度とイオンフルエンスに大きく依存し、B-C-Nハイブリッド成分が高温,低フルエンスにおいて成長したことから、温度・フルエンスによりB-C-Nの組成を制御することが可能であることを示した。

論文

Outgassing of lower hybrid antenna modules during high-power long-pulse transmission

Goniche, M.*; Kazarian, F.*; Bibet, P.*; 前原 直; 関 正美; 池田 佳隆; 今井 剛*

Journal of Vacuum Science and Technology A, 23(1), p.55 - 65, 2005/01

https://doi.org/10.1116/1.1821587
 被引用回数：2 パーセンタイル：9.28(Materials Science, Coatings & Films)

無酸素銅,分散強化銅,銅コーティングしたCFC材,銅コーティングしたグラファイト材で作られた導波管に対して、RF電力密度(50-200MW/m$$^{2}$$)で100-4700秒の長パルスを伝送した場合のガス放出率を測定した。ガス放出率は、3.7GHz出力試験装置において、マルチ導波管(2-8分割)を用いて測定した。ガス放出率は、導波管の表面温度と表面の初期条件(コンディショニング)に依存する。ガス放出率は、表面温度300$$^{circ}$$Cと400$$^{circ}$$Cにおいて、それぞれ1$$times$$10$$^{-5}$$Pam$$^{3}$$s$$^{-1}$$m$$^{-2}$$と5$$times$$10$$^{-5}$$Pam$$^{3}$$s$$^{-1}$$m$$^{-2}$$であった。これらの測定結果のもとにITERのLHアンテナとして新たな真空排気系が不要であるとの結論に達した。なお、本発表は日本とユーラトム間の制御核融合分野における協力計画に基づいて実施された研究の成果に関するものである。

論文

Photoemission study of the translational energy induced oxidation processes on Cu(111)

盛谷 浩右; 岡田 美智雄*; 佐藤 誠一*; 後藤 征士郎*; 笠井 俊夫*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

Journal of Vacuum Science and Technology A, 22(4), p.1625 - 1630, 2004/08

https://doi.org/10.1116/1.1743254
 被引用回数：25 パーセンタイル：65.99(Materials Science, Coatings & Films)

超熱酸素分子線によるCu{111}表面の酸化過程を放射光を光源とするX線光電子分光により調べた。酸化の効率は被服率0.5ML以下では0.6eV酸素分子線のほうが2.3eV酸素分子線よりも高い。反対に、被服率0.5ML以上では酸化はゆっくり進み2.3eV酸素分子線の方が酸化の効率が高くなる。われわれはこの遅い酸化の反応過程について運動エネルギーの直接的な移行により酸化が進行するモデルを提案した。この結果は酸素分子線のエネルギーを変えることでCu表面における酸化過程を制御できることを示している。

論文

Characterization of B-C-N hybrid prepared by ion implantation

下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; Nath, K. G.; 佐々木 政義*; 奥野 健二*

Journal of Vacuum Science and Technology A, 21(6), p.1843 - 1848, 2003/11

https://doi.org/10.1116/1.1611887
 被引用回数：6 パーセンタイル：28.14(Materials Science, Coatings & Films)

炭素同素体と窒化ホウ素(BN)の多形は互いに類似した結晶構造を持ち、そのハイブリッド化合物(B-C-Nハイブリッド)は新しい半導体材料となることが期待されている。しかしその合成方法は未だ十分確立されてはいない。われわれはイオン注入法によりB-C-Nハイブリッドの合成を試み、X線光電子分光法(XPS)を用いてその状態分析を行った。無機ベンゼンとして知られるボラジン(B$$_{3}$$N$$_{3}$$H$$_{6}$$)をイオン化し、得られるボラジンプラズマを3keVに加速してグラファイトにイオン注入を行った。得られた試料のXPSスペクトルはボラジンプラズマのドーズ量に依存して変化した。低ドーズにおいては、グラファイト表面にボラジンプラズマがイオン注入されることによりB-C, B-N, C-N結合に起因した光電子ピークが観測されたが、ドーズ量が増えるにつれグラファイト上にBNが堆積することによってB-N結合に起因した光電子ピークのみが観測された。これはグラファイト基板とBN薄膜との界面にB-C-Nハイブリッドが形成されたことを示している。

論文

Vacuum system design for the 3 GeV-proton synchrotron of JAERI-KEK joint project

金正 倫計; 西澤 代治*; 齊藤 芳男*; 鈴木 寛光; 横溝 英明

Journal of Vacuum Science and Technology A, 20(3), p.829 - 832, 2002/06

https://doi.org/10.1116/1.1468656
 被引用回数：16 パーセンタイル：54.08(Materials Science, Coatings & Films)

大強度陽子加速器研究計画用3GeVシンクロトロンの真空システム設計について報告を行う。

論文

Photon-stimulated ion desorption from mono- and multilayered silicon alkoxide on silicon by core-level excitation

馬場 祐治; Wu, G.; 関口 哲弘; 下山 巖

Journal of Vacuum Science and Technology A, 19(4), p.1485 - 1489, 2001/07

https://doi.org/10.1116/1.1359545
 被引用回数：5 パーセンタイル：26.29(Materials Science, Coatings & Films)

シリコン単結晶表面に吸着したテトラクロロシランにSi 1s領域の放射光を照射した時の分子の分解、イオン脱離機構を調べた。吸着分子自身の励起による効果とシリコン基板の励起による二次的効果とを区別するため、吸着層の数を正確に制御した系について検討した。単相吸着系では、脱離イオンのほとんどがCH$$_{3}^{+}$$イオンであり、その脱離強度は吸着分子のSi 1s→$$sigma$$*共鳴励起で最大となるが、シリコン基板の励起では脱離は認められない。一方、二次電子のほとんどはシリコン基板から発生することから、CH$$_{3}^{+}$$の脱離に寄与するのはオージェ電子、散乱電子などによる二次的効果ではなく、吸着分子自身の直接的な内殻共鳴励起効果によることが明らかとなった。

論文

Desorption of fragment ions from condensed Si(OCH$$_{3}$$)$$_{4}$$ by localized inner-shell electron excitation at the silicon, oxygen and carbon K-edges

馬場 祐治; 関口 哲弘

Journal of Vacuum Science and Technology A, 18(2), p.334 - 337, 2000/03

https://doi.org/10.1116/1.582251
 被引用回数：4 パーセンタイル：22.98(Materials Science, Coatings & Films)

SiO$$_{2}$$薄膜生成の原料物質として使われているシリコンアルコキシド(Si(OR)$$_{4}$$)について、放射光軟X線を照射した時の光分解挙動を調べた。低温でSi(100)表面に多層吸着したテトラメトキシシラン(Si(OCH$$_{3}$$)$$_{4}$$)にSi K-吸収端領域の軟X線を照射した時の脱離イオンは主としてSi(OCH$$_{3}$$)$$_{n}^{+}$$(n=2, 3, 4)であった。一方、CK-吸収端及びOK-吸収端領域の軟X線照射を照射した時の脱離種は、ほとんどがCH$$_{3}^{+}$$であった。これは内殻励起状態がC及びO原子に局在したまま結合解裂が起きていることを示しており、C-O結合の選択的切断によりSiO$$_{2}$$層が形成できる可能性を示唆する結果が得られた。

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