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論文

Effect of implanted helium on thermal diffusivities of SiC/SiC composites

田口 富嗣; 井川 直樹; 實川 資朗; 志村 憲一郎

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 242(1-2), p.469 - 472, 2006/01

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.08.126
 被引用回数：3 パーセンタイル：28.12(Instruments & Instrumentation)

SiC繊維強化SiCマトリクス(SiC/SiC)複合材料は、優れた高温強度特性を有し、中性子照射後の誘導放射能も低いことから、核融合炉の構造材料の候補材料として期待されている。核融合炉構造材料として、熱交換の効率化及び熱応力の低減化の観点から、候補材料には高熱伝導率を有することが要求されている。核融合炉環境下において、14MeVの中性子照射により、材料中に核変換生成物としてHe及びHが生成する。そこで、本研究では、SiC及びSiC/SiC複合材料の熱拡散率に及ぼすHe原子の影響をHe注入法により検討した。その結果、He注入によりSiC及びSiC/SiC複合材料の熱拡散率は減少するが、核融合炉運転温度である800$$sim$$1000$$^{circ}$$Cの範囲では、熱拡散率の減少はとても小さいことを見いだした。また、アニール効果により、熱拡散率の回復がみられた。He注入により試料内に導入された照射欠陥濃度を、推定した。それによれば、He注入濃度が増加するとともに、照射欠陥濃度も増加する。また、照射欠陥濃度は、500$$^{circ}$$C付近で急激に減少する。これは、SiCからHeが拡散し始める温度と一致している。

論文

Growth of ZnO nanorods on Cu implanted substrates

武山 昭憲; 山本 春也; 吉川 正人; 伊藤 洋

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(1B), p.750 - 753, 2005/01

https://doi.org/10.1143/JJAP.44.750
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)

銅イオン注入と熱処理によりピラミッド形状をした銅化合物微粒子を生成させたSi(100)基板上へ、化学気相蒸着法(CVT)によりナノメートルサイズの柱状酸化亜鉛(酸化亜鉛ナノロッド)を成長させた。その結果、直径が約200nmのナノロッドを基板に対してほぼ垂直に成長させることに成功した。さらに単位面積あたりに成長した酸化亜鉛ナノロッドの数は、単位面積あたりに生成した銅化合物微粒子数に比例して増加することから、銅化合物微粒子は酸化亜鉛ナノロッドが成長する際に触媒として機能していると考えられた。

報告書

ストロンチウム-セリウム酸化物セラミックス中のトリチウムの存在状態及びその除去特性(協力研究)

中村 博文; 西 正孝; 森田 健治*

JAERI-Research 2003-016, 32 Pages, 2003/08

JAERI-Research-2003-016.pdf:5.5MB

核融合炉材料からのトリチウム除去回収に関する研究の一環として、核融合炉のトリチウム回収システムへの応用研究が進められているストロンチウム-セリウム(Sr-Ce)系酸化物セラミックスプロトン導電体にトリチウムを注入し、酸化物試料中のトリチウムの存在状態を等速昇温脱離法により調査した。その結果、Sr-Ce系酸化物中でのトリチウムは、主として水酸基の状態で存在しているため、その除去には1300K以上での加熱放出が必要なことを明らかにした。また、トリチウムを注入した試料を水蒸気濃度が異なる空気中に曝露し、その際のトリチウム放出量及び放出化学形の水蒸気濃度依存性を測定することにより、トリチウム除去機構について検討した。その結果、空気曝露によるトリチウム除去率は小さく、そのほとんどが、試料表層のOT基と水蒸気との同位体交換反応により水状として放出されるトリチウムであることを明らかにした。また、酸化物中の溶解トリチウムと酸素欠損への酸素の引き抜き現象に起因する水蒸気曝露による水素状でのトリチウム放出もわずかではあるが確認できた。以上の結果、酸化物中におけるトリチウムの存在状態の違いによる空気曝露時のトリチウム除去機構の違いを明らかにし、トリチウム除去法の最適化のための基礎データを得た。

論文

Exchange of tritium implanted into oxide ceramics for protium by exposure to air vapors at room temperature

森田 健治*; 鈴木 宏規*; 曽田 一雄*; 岩原 弘育*; 中村 博文; 林 巧; 西 正孝

Journal of Nuclear Materials, 307-311(2), p.1461 - 1465, 2002/12

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(02)01286-2
 被引用回数：2 パーセンタイル：16.96(Materials Science, Multidisciplinary)

原研と名古屋大学との協力研究に基づいて実施された酸化物セラミックス中に注入したトリチウムと大気中水蒸気の軽水素との同位体交換反応について報告する。実験は、まず、原研のイオン源により1試料あたり約7.4GBqの純トリチウムを注入した。トリチウム注入した試料を3グループに分け、それぞれ、大気(水分濃度約9000ppm),窒素ガス(水分濃度約100ppm),乾燥窒素(水分濃度0.01ppm以下)の環境に24時間曝露した後、0.5K/sec,1273Kまでの等速昇温脱離試験を実施した。試験の結果、水蒸気中の軽水素と材料表面に存在するトリチウムとの同位体交換反応が観察されるとともに、酸化物セラミックス中に打ち込まれたトリチウムは酸化物中の酸素原子と結合していることが明らかとなった。これらの結果をもとに、名古屋大学で考案された固体内水-水素同位体交換反応モデルに基づく解析を実施し、観察されたトリチウムの放出挙動との良い一致を得た。

論文

Formation of TiO$$_{2-x}$$F$$_{x}$$ compounds in fluorine-implanted TiO$$_{2}$$

八巻 徹也; 住田 泰史; 山本 春也

Journal of Materials Science Letters, 21(1), p.33 - 35, 2001/01

https://doi.org/10.1023/A:1014282225859
 被引用回数：90 パーセンタイル：90.97(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では、TiO$$_{2}$$ルチル単結晶に対する200 keV Fイオン注入とその後の熱アニールの効果について調べた。注入試料を573K及び873K,各5時間,等時アニールすることによって、飛程付近の照射損傷は消失しTiO$$_{2}$$本来の結晶構造がほぼ回復した。このアニールプロセスと同時に、注入されたFが表面へ優先的に拡散することがわかった。アニール後の試料に対するX線光電子分光スペクトルを解析することによって、高濃度にFドープされたTiO$$_{2-x}$$F$$_{x}$$ (x=0.0039)が表面に形成されていることが明らかになった。

論文

The Oxidation behaviors of Fe, Cr and Ni in O$$_{2}$$$$^{+}$$-ion implanted SUS304 stainless steel by in situ SR-XPS, 2; Chemical state of oxygen

Li, Y.; 馬場 祐治; 関口 哲弘

Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection, 20(6), p.331 - 337, 2000/12

304ステンレス鋼及びその構成元素である金属鉄、金属クロム、金属ニッケルにイオン注入された酸素の化学結合状態を放射光X線光電子分光法(SR-XPS)によりその場観察した。SUS304中に注入された酸素はすべて金属と結合するが、金属鉄、金属クロム及び金属ニッケル中では、一部の酸素のみが金属と結合を作ることがわかった。すなわち純金属中では、金属と結合し酸化物を作る結合型酸素と、結晶格子間に存在するフリーの酸素が存在する。これらの2種類の酸素の存在する割合は、金属の化学反応性により異なることが明らかとなった。

論文

High energy Ni ion implantation and thermal annealing for $$alpha$$-SiC single crystal

嶋谷 成俊*; 川面 澄*; 荒井 重義*; 塩野 豪司*; 堀野 裕治*; 杢野 由明*; 藤井 兼栄*; 竹下 英文; 山本 春也; 青木 康; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 91, p.529 - 533, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0168-583X(94)96280-4
 被引用回数：3 パーセンタイル：43.31(Instruments & Instrumentation)

高エネルギー$$^{56}$$Ni$$^{+}$$イオン(1MeV)を(0001)$$alpha$$-SiC結晶に注入後、各熱処理温度での注入Ni原子の分布変化及び母体結晶格子の熱回復挙動を、$$^{4}$$HeによるRBS-チャネリング法によって調べた。その結果、非晶質化した注入層は、1500$$^{circ}$$Cから再結晶化が進行するとともに、注入元素のNiの分布がガウス型から、均一型へと変化する事を見い出した。

論文

Retention of deuterium implanted into B$$_{4}$$C-overlaid isotropic graphites and hot-pressed B$$_{4}$$C

神保 龍太郎*; 西堂 雅博; 荻原 徳男; 安東 俊郎; 森田 健治*; 武藤 嘉男*

Journal of Nuclear Materials, 196-198, p.958 - 962, 1992/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(06)80175-3
 被引用回数：24 パーセンタイル：87.76(Materials Science, Multidisciplinary)

CVD法及びコンバージョン法で作った、B$$_{4}$$C被覆等方性黒鉛とホットプレス法で作ったB$$_{4}$$Cとの試料を用いて重水素のリテンション特性を測定した。重水素の打込みは加速電圧3kV、粒子密度3.6$$times$$10$$^{14}$$D/cm$$^{2}$$・sのD$$_{2+}$$イオンを室温で打込み、そのリテンション量を反跳粒子検出法で測定した。リテンション量の温度依存性は、室温照射した試料を等時焼鈍することにより求めた。打込まれた重水素のリテンション量は、打込み量が10$$^{18}$$D/cm$$^{2}$$を超えると飽和する。リテンション量の飽和値は、試料により異なるが、焼鈍による減少傾向は類似している。未飽和の場合には、リテンション量が減少する温度は高温側にシフトする。以上の結果については、等方性黒鉛及び他の低原子番号材料の場合と比較すると共に、トカマクにおける水素同位体リサイクリングの観点から考察した。

論文

Chemical states and thermal stability of hydrogen-implanted Ti and V studied by X-ray photoelectron spectroscopy

馬場 祐治; 佐々木 貞吉

Journal of Nuclear Materials, 132, p.173 - 180, 1985/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(85)90412-X
 被引用回数：5 パーセンタイル：59.78(Materials Science, Multidisciplinary)

8keV水素イオンを照射したチタン及びバナジウムの表面化学状態をX線光電子分光法により測定した。水素イオン照射に伴い、チタン及びバナジウムの2P3/2ピークは、金属状態に比べ0.3eVケミカルシフトし、その結合へエネルギーは熱合成水素化物の場合と一致した。また、水素イオン注入チタン及びバナジウムの価電子帯領域には、フェルミレベルからそれぞれ3.5eV、5.0eVの位置に、Metal3d-HIS結合性軌道によるピークが生じる。このピーク強度は、550$$^{circ}$$C、150$$^{circ}$$Cまでの加熱により増加する。これは飛程付近にトラップされた水素が、加熱に伴い表層部へ移動したためと考えられる。

論文

Ion implantation, ion beam mixing, and annealing studies of metals in Al$$_{2}$$O$$_{3}$$, SiC and Si$$_{3}$$N$$_{4}$$

B.R.Appleton*; 楢本 洋; C.W.White*; O.W.Holland*; C.J.McHargue*; G.Farlow*; J.Narayan*; J.M.Williams*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, B1, p.167 - 175, 1984/00

イオンビーム解析法、透過電子顕微鏡観察等を用いて、金属元素イオンビームを注入したAl$$_{2}$$O$$_{3}$$,SiC,Si$$_{3}$$N$$_{4}$$等のセラミックスの構造解析を行った。熱焼鈍による照射欠陥の回復と注入イオンの母結晶格子中での存在状態の変化を系統的に調べ、機械的性質との対応づけを行った。

論文

Ion implantation and thermal annealing of $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ single crystals

楢本 洋; C.W.White*; J.M.Williams*; C.J.McHargue*; O.W.Holland*; M.M.Abraham*; B.R.Appleton*

Journal of Applied Physics, 54(2), p.683 - 698, 1983/00

https://doi.org/10.1063/1.332076
 被引用回数：75 パーセンタイル：92.9(Physics, Applied)

金属イオン打込みによる非平衡新材料物質作成の基礎的研究の一環として、熱処理による打込イオンの深さ分布変化、電荷、結晶学的位置、照射誘起欠陥の回復現象等を調べた。更にこれらの熱回復過程に対応した物理量として、Hardnessの変化を測定した。得られた結果は以下の通りである。(1)母体結晶の構成元素のAlとOxy、原子では格子欠陥の回復温度が異なる。(2)打込イオンのうちCrは熱処理により母体結晶格子に完全に取込まれ、Tiは表面近傍に再配列して$$<$$0001$$>$$方向に整合する酸化析出物を形成する。Zrイオンはいずれの方向に関しても母体結晶と整合性のない析出物を形成する。又、母体構成元素のOxy原子と強く結合して、酸素副格子の欠陥の回復を遅らせる。(3)Hardnessに対する寄与は、析出物を形成するTi,Zr打込の場合には大きく、一方Cr打込の場合には融液成長させたCr$$_{2}$$O$$_{3}$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$合金と同一の値を示す。

論文

Structure and properties of single crystal Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ implanted with Cr and Zr

C.J.McHargue*; 楢本 洋; B.R.Appleton*; C.W.White*; J.M.Williams*

Metastable Materials Formation by Ion Implantation,Vol.1, p.147 - 153, 1982/00

イオン打込による非平衡新材料物質作成の基礎的研究の一環として、熱処理による打込イオンの深さ分布変化及びその結晶学的位置、イオン打込時に誘起された格子欠陥の回復等の現象を調べた。表面近傍に局在化したこれらの現象を観察するため、高速He$$^{+}$$イオンのラザフォード後方散乱及びチャネリング現象を利用したイオンビーム解析を行なった。更に、これらの熱回復過程に対応する物理量として、Hardnessの変化を測定・比較した。得られた結果は以下の通りである。(1)母体結晶の構成元素であるAlとOxy原子とでは、格子欠陥の回復温度が異なる。(2)打込イオンのうちCr原子は熱処理により母体結晶構造に取り込まれるが、Zr原子では一切その傾向はみられない。(3)Hardnessに対する寄与は、Zr原子を打込んだ場合の方が大きい。

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