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論文

液体金属流体におけるスピン流発電

松尾 衛

応用物理, 86(1), p.31 - 35, 2017/01

スピントロニクスにおける最重要課題の一つがスピンの流れ「スピン流」の生成制御である。近年の微細加工技術の進展によってスピン流を媒介とする多様な物性現象を探索されている。本稿ではスピン流を媒介して液体金属流体運動から電圧を発生する「スピン流体発電」を紹介する。回転体中に普遍的に現れる相互作用、スピン回転結合により、物体の力学的角運動量とスピンとが相互変換される。その結果、細管に流した液体金属中の渦度分布からスピン流が生成され、管に沿った方向に電圧が生じる。これはスピントロニクスに動力を組み込む試みであり、MEMSとスピン流の融合したデバイス開発が期待される。

論文

50$$sim$$4000eV領域の軟X線平面結像型分光器の開発と電子顕微鏡への応用

今園 孝志

応用物理, 83(4), p.288 - 292, 2014/04

50eVから4000eVまでの幅広いエネルギー領域に渡る軟X線領域の発光スペクトルを高効率・高分解能で計測可能な軟X線平面結像型回折格子分光器を開発した。これを電子顕微鏡に搭載することで、リチウムイオン二次電池、太陽電池材料等の機能性物質におけるナノスケール空間領域の構造評価とその化学結合状態分析を同時に実現できる。本稿では本分光器の特徴を述べると共に、透過型電子顕微鏡や電子プローブマイクロアナライザに搭載して得られた測定例について紹介する。

論文

植物にも放射線イメージング!?

河地 有木

応用物理, 83(4), p.310 - 311, 2014/04

PETやSPECTといった医用画像診断や非破壊検査の他、手荷物検査やコンテナ検査などのセキュリティ分野、さらには環境放射能計測の分野にまで放射線イメージングが広がっている。本原稿では、この放射線イメージング技術の植物研究への応用例として、日本原子力研究開発機構で開発されてきたポジトロンイメージング技術を用いた成果を概説した。具体的な例として、このポジトロンイメージング技術を駆使して行った、植物中のカドミウムなどの有害物質の動きおよび炭素栄養や窒素栄養といった栄養物質の動きの可視化と、それぞれの動態の解明研究について紹介した。さらに、放射線イメージング装置を植物研究に用いるための特徴的な実験技術について述べた。

論文

放射線による半導体デバイスへの影響

大島 武

応用物理, 81(3), p.216 - 219, 2012/03

宇宙には電子,プロトン,重イオンといったさまざまな放射線が存在し、それら放射線により人工衛星等の宇宙機に用いられる半導体デバイスは、誤動作・破壊,特性劣化を示す。宇宙の放射線環境を説明し、放射線によって発生する半導体の照射効果(トータルドーズ効果,はじき出し損傷効果,シングルイベント効果)を解説する。さらに、はじき出し損傷効果の実例として宇宙用に開発された三接合太陽電池の陽子線や電子線照射による発電特性の劣化メカニズム解明に関する研究、及び、シングルイベント効果の実例として論理大規模集積回路(Large Scale Integration: LSI)のシングルイベントトランジェント効果に関する最近の研究を紹介する。

論文

複合型光ファイバスコープの医療応用

岡 潔; 関 健史; 西村 昭彦

応用物理, 80(12), p.1069 - 1072, 2011/12

原子力機構では、原子力機器の保守保全研究の中で、高エネルギーレーザー光と照射対象の映像を同軸上に伝送できる複合型光ファイバスコープを開発した。本報では、複合型光ファイバの基本構造と利用方法及び原子力と医療への応用例、特に、レーザー低侵襲治療機器への応用について紹介する。

論文

多重即発$$gamma$$線分析による環境中の微量元素分析

大島 真澄; 松尾 基之*; 小豆川 勝見*

応用物理, 80(11), p.948 - 954, 2011/11

多重$$gamma$$線検出法は放射性核種分析において高分解能,高感度を実現する。この手法を即発$$gamma$$線分析に適用することにより、この分析法を高度化することができた。本解説では、即発$$gamma$$線分析及び多重$$gamma$$線検出法の原理と特徴について紹介したあと、それによる地球環境試料、特に都市河川底質試料及び海洋堆積物試料への適用性の検討と分析例について述べる。

論文

Si$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$合金層における酸化誘起Ge濃縮過程; リアルタイム光電子分光による解明

小川 修一*; 穂積 英彬*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 加賀 利瑛*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

応用物理学会薄膜・表面物理分科会/シリコンテクノロジー分科会共催特別研究会研究報告, p.67 - 70, 2011/01

Si$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$合金層の酸化によって加速されるGe原子の濃縮速度について、放射光を用いたリアルタイム光電子分光によって調べた。Si$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$合金層はp型Si(001)基板上にGe蒸着で形成し、その合金層をラングミュア型吸着条件で酸化した。773Kでの酸化ではGe原子は酸化されず、SiO$$_{2}$$層のみがSi$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$合金層上に形成された。さらに、GeO分子の脱離は起こらなかった。一方で、室温ではSi原子ばかりでなくGe原子も酸化された。この違いは点欠陥発生を伴う統合酸化モデルで説明できる。すなわち、773Kでは多くの欠陥がSi$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$合金層の酸化中に発生し、Ge原子がこれらの欠陥を通して拡散すると示唆される。

論文

高エネルギーイオンビームを用いたナノ・マイクロ構造創製技術とその応用

神谷 富裕

応用物理, 79(3), p.213 - 218, 2010/03

高エネルギーイオンビームをどのように「ものづくり」に役立てるかを考える。高エネルギーイオンビームの物質との相互作用では、直線的な飛跡に沿い、高い線エネルギー付与(LET)と、飛跡の終点付近でブラッグピークを持つという大きな特徴を有し、照射条件にも、他の放射線にはない際立った多様性がある。このようなビームをマイクロ/ナノメーターレベルで制御するマイクロビーム技術は、多様で新奇な微細構造を創製する「ものづくり」技術となりうる。これを実現するために、イオンビームと物質との相互作用に関する基礎的・系統的知見の蓄積、それを基礎とした材料,ビーム技術、及び加工技術等、多分野の研究者による有機的な取組が必要である。

論文

Si$$_{1-x}$$C$$_{x}$$合金層/Si(001)表面における酸化誘起炭素拡散; 酸化膜成長とエッチング条件での比較

穂積 英彬*; 小川 修一*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; Harries, J.; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

応用物理学会薄膜・表面物理分科会/シリコンテクノロジー分科会共催特別研究会研究報告, p.181 - 184, 2010/01

Si$$_{1-x}$$C$$_{x}$$合金層の酸化過程を調べるため、p型Si(001)表面にC$$_{2}$$H$$_{4}$$を曝露することにより形成したSi$$_{1-x}$$C$$_{x}$$合金層の酸化過程をリアルタイムXPSで調べた。実験はSPring-8のBL23SUの表面化学反応解析装置で行った。ラングミュア型吸着(773K)では、炭素原子は酸化されずSiO$$_{2}$$/Si界面で濃縮されるため、酸化誘起歪みによってC原子が拡散することがわかった。一方、二次元島成長(933K)では、SiO脱離によって酸化開始後6000sで表面が約38層エッチングされたにもかかわらず炭素濃度は20%程度しか減少しなかったことから、SiO脱離においてC原子拡散の促進が示唆された。

論文

Zr0$$_{2}$$ゲー卜絶縁膜を用いたGe MOSデバイスの界面設計

細井 卓治*; 岡本 学*; 朽木 克博*; 景井 悠介*; Harries, J.; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 志村 考功*; 渡部 平司*

応用物理学会薄膜・表面物理分科会/シリコンテクノロジー分科会共催特別研究会研究報告, p.145 - 148, 2010/01

われわれはリーク電流を減少させて優れた界面特性を持った高品質のhigh-$$k$$/Geゲートスタックを開発した。この製作にはGe基板上への直接ZrO$$_{2}$$デポジションとその加熱酸化が行われた。放射光光電子分光によると、ZrO$$_{2}$$/Ge構造の823Kでの熱酸化はZrO$$_{2}$$とGeの相互拡散がかりでなく、GeO$$_{2}$$界面層の生成をもたらした。等価酸化膜厚(EOT)は1.9nmで、界面準位密度はAu/ZrO$$_{2}$$/Geキャパシタで10$$^{11}$$cm$$^{-2}$$eV$$^{-1}$$と小さかった。さらに、Zr0$$_{2}$$層上にA1$$_{2}$$0$$_{3}$$を形成するとさらにEOTを小さくできることを見いだした。界面準位密度はAl$$_{2}$$O$$_{3}$$/ZrO$$_{2}$$/Geの30分の加熱で5.3$$times$$10$$^{10}$$cm$$^{-2}$$eV$$^{-1}$$であった。10分加熱では1.6nmまでEOTを低減できた。その場合のリーク電流は従来のpoly-Si/SiO$$_{2}$$/Siスタックに比べて二桁低い。

論文

大強度陽子加速器施設J-PARC; 物質・生命科学実験施設を中心として

藤井 保彦; 新井 正敏

応用物理, 78(8), p.758 - 764, 2009/08

2001年度から現原子力機構と高エネルギー加速器研究機構KEKが共同で建設を開始したJ-PARCは、世界最強の陽子ビームによる核反応で発生する各種の第2,3次ビームを利用する多目的研究施設であり、2008年度で建設を終了し、今年度から利用のフェーズに入った。3台の大強度陽子加速器を基盤として、中性子,ミュオンを利用する物質・生命科学実験施設,ハドロン,ニュートリノを利用する原子核・素粒子実験施設、さらに今後建設が計画されている核変換実験施設が設置され、国際的な共同利用に供される。これら複合施設のシナジー効果により、J-PARCは基礎・応用研究から産業利用に至る第一線の科学技術を主導することが期待されている。本誌では読者の関心が高いと思われる物質・生命科学実験施設を中心に紹介する。

論文

レーザー駆動超小型粒子線発生装置の医療応用に向けた研究開発

大道 博行

応用物理, 78(6), p.518 - 522, 2009/06

最近の超短パルス超高強度レーザーにより超小型レーザー駆動粒子線発生装置の研究開発が各国で活発になっている。本小論ではこの装置開発に関連するレーザーによる粒子加速用プラズマの生成法,粒子加速機構,出射粒子線の性質などを筆者らの研究成果を中心に紹介した。また医療用粒子線までの開発課題,治療用粒子線を用いた医療側との共同実験なども簡単に紹介した。

論文

X線反射率法の拡張,1; 中性子の利用

武田 全康

応用物理学会埋もれた界面のX線・中性子解析グループ第1回講習会「X線反射率法による薄膜・多層膜の解析」テキスト; X線反射率法入門 , p.58 - 77, 2007/00

現在、X線反射率法と中性子反射率法は薄膜や人工多層膜の厚さ方向のナノスケールの構造解析法として広く使われている。これら2つの手法は層状構造を持つ物質の内部構造に関して同じような情報を与えるが、X線にはない特徴を中性子は持っている。すなわち、(1)たいていの物質に対して透過力が大きい、(2)周期律表で隣り合う元素に対してさえも、散乱ポテンシャルの大きなコントラストを持つこと、(3)同じ元素でも同位体に対しては散乱ポテンシャルが異なること、(4)物質の持つ磁気モーメントに対して感度を有することである。この章では、X線反射率法との比較という観点から中性子反射率法の入門的な解説を行う。

論文

アモルファス希土類遷移金属合金垂直磁化膜のスペリ磁性; 軟X線MCD測定をプローブとして

水牧 仁一朗*; 安居院 あかね; 朝日 透*

応用物理, 75(2), p.227 - 232, 2006/02

次世代の超高密度記録媒体開発を効率的に行うためには、その材料の基礎的な磁性を理解することが重要である。アモルファス希土類遷移金属合金垂直磁化膜は超高密度記録媒体として有望なもののひとつである。軟X線磁気円二色性は、元素ごと及び軌道ごとに、フェルミ準位近傍の非占有準位の電子状態・スピン状態を調べるのに有力なプローブである。本稿ではこの系に特徴的なスペリ磁性が、そのスペクトルに与える影響を紹介しその基礎的性質について紹介する。

論文

高圧下融液徐冷法によるIII族窒化物半導体単結晶育成

内海 渉; 齋藤 寛之; 谷口 尚*; 青木 勝敏

応用物理, 74(5), p.593 - 596, 2005/05

GaN単結晶の新しい合成法である「高圧下でその融液を徐冷して単結晶を育成する手法」を紹介する。6GPaを超える超高圧下では、高温におけるGaと窒素への分解が抑制され、GaNが液体として存在できる。この現象に基づいて、大型プレスの高温高圧装置を用いた融液徐冷法によるGaN単結晶育成が可能になってきた。AlN-GaN混晶やInN結晶など、他のIII族窒化物半導体結晶合成への展開の現状と見通しについても述べる。

論文

ビーム応用

寺岡 有殿

応用物理, 74(1), p.79 - 80, 2005/01

2004年秋季の応用物理学会における「ビーム応用」大分類で発表された講演内容を応用物理学会に報告した。それは、X線技術,電子顕微鏡,リソグラフィー,ビーム励起表面反応,イオンビーム一般,微小電子源,ビーム応用一般・新技術に関する最新の研究成果を含んでいる。

論文

超高出力を生み出すテーブルトップレーザー

山川 考一

応用物理, 73(2), p.186 - 193, 2004/02

30兆分の1秒(33フェムト秒)の間に、百万キロワットの発電設備85万基分の、850兆ワット(0.85ペタワット)の光を放つテーブルトップレーザーが完成した。このようなレーザーは、瞬間的にエネルギーを微小領域に集中することができるため、超高強度,超高圧,超高密度等の極限状態の下で初めて発現する現象の研究が飛躍的に進展し、荷電粒子の加速からガン治療まで幅広い応用が期待される。本稿では、最近開発に成功したペタワットチタンサファイアレーザー装置を中心に、これらのレーザー開発において最も重要となる極短パルスレーザー光の発生とその増幅過程におけるレーザー制御技術及びこれらのレーザーを用いた応用研究の現状について紹介する。

論文

放射線グラフト重合法による金属捕集材の開発と有害金属除去への応用

玉田 正男

応用物理, 72(4), p.453 - 456, 2003/04

放射線グラフト重合法は既存の基材ポリマーに目的とする機能を導入することができる優れた手法である。基材ポリマーに放射線を照射して活性種を作成し、グラフト重合を行うが、その手順により、同時照射法と前照射法がある。前照射法はホモポリマーの生成が少なく、照射とグラフト重合の過程が分離できるため、工業化には有利である。金属とキレート結合する官能基を導入することにより、高い選択性有する金属捕集材を作製することが可能となる。作製した捕集材について、海水中の有用金属捕集や排水中の有害金属除去へ応用した例について記述した。

論文

電子ビームを用いた排煙排水処理技術とその実例

小嶋 拓治

応用物理, 72(4), p.405 - 414, 2003/04

ダイオキシン類を始めとして、ガスや水中に極微量含まれる環境汚染物の高度処理技術が重要となっている。ここでは、このような低濃度の環境汚染物質の酸化・分解・無害化に特長がある電子ビーム法について、基礎的研究,処理技術の開発、及び実用化例を紹介する。火力発電所排煙中の硫黄酸化物及び窒素酸化物の除去,換気ガス中揮発性有機化合物及びごみ燃焼排煙中のダイオキシン類の分解,上水及び排水の浄化,汚泥処理などについて述べる。

論文

高分解能放射光を用いたその場光電子分光法でみるSi(001)表面の酸化反応ダイナミクス

寺岡 有殿; 吉越 章隆

応用物理, 71(2), p.1523 - 1527, 2002/12

表面化学反応機構の研究にとって、入射分子の並進運動エネルギーは重要なパラメータとなる。超音速分子線と高分解能放射光を併用した表面光電子分光法を用いて、数eVの並進運動エネルギーによって誘起される新しい吸着反応がO$$_{2}$$/Si(001)系において見出され、ダングリングボンドが終端されているか否かの違いがシリコン二量体のバックボンドの酸化に決定的な影響を与えることが明らかになった。さらに、入射分子の並進運動エネルギーを制御することで、室温においてもサブナノメータの酸化膜形成が可能であることが示された。

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