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論文

Desorption of cluster ions from frozen gases following high-density electronic excitation

馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖

Surface Science, 593(1-3), p.324 - 330, 2005/11

https://doi.org/10.1016/j.susc.2005.06.078
 被引用回数：6 パーセンタイル：30.12(Chemistry, Physical)

極低温(9K)で凝縮した固体窒素表面を、低エネルギーHeイオン照射により高密度励起したときのイオン脱離機構について検討した。3keV Heイオン照射では、n=30までのクラスターイオン(N$$_{n}$$$$^{+}$$)の脱離が観測された。脱離強度はn=4までが大きく、n$$geq$$5では急激に減少した。またn$$geq$$5のクラスターイオンでは、偶数個のクラスターが隣接する奇数個のクラスターより常に大きかった。これらのクラスターイオンの分布は、気相における窒素クラスターイオンの安定性と一致した。また、比較のため測定した固体酸素,固体メタン,固体アルゴンからのイオン脱離強度も、それぞれの気体の気相での安定性と類似の傾向を示した。クラスターイオン分布の照射エネルギー依存性と、イオン照射部の時間に依存した温度分布の計算結果から、クラスターイオンの脱離は、イオン照射部分の局所的,瞬間的加熱による気化現象で説明できることを明らかにした。

論文

Re-emission of hydrogen implanted into graphite by helium ion bombardment

土屋 文*; 森田 健治*; 山本 春也; 永田 晋二*; 大津 直史*; 四竈 樹男*; 楢本 洋

Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.274 - 278, 2003/03

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(02)01341-7
 被引用回数：1 パーセンタイル：10.88(Materials Science, Multidisciplinary)

あらかじめ水素をイオン注入したグラファイト試料に60~200keVのエネルギーでヘリウムイオン照射を行ない、水素の再放出過程を16MeV $$^{16}$$O$$^{5+}$$を分析ビームに用いた反跳粒子検出法を用いて調べた。グラファイト中の水素濃度は、ヘリウム照射により急速に減少し、さらにヘリウム照射量が増加すると水素/炭素の比が約0.2の一定値に達した。グラファイトからの水素再放出は、ヘリウムの照射エネルギーが低くなるとともに増加した。この実験結果を質量平衡方程式により解析した結果、このヘリウムの照射エネルギー範囲では、ヘリウムよってはじき出された炭素原子と水素との弾性衝突が水素の再放出の主な原因であることがわかった。

論文

Chemical effect on X-ray spectra induced by multiple inner-shell ionization, 2

川面 澄*; 竹島 直樹*; 寺澤 昇久*; 青木 康*; 山本 春也; 梨山 勇; 鳴海 一雅; 楢本 洋

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.188 - 190, 1999/10

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Review-99-025.pdf

MeV領域の$$^{1}$$H$$^{+}$$, $$^{4}$$He$$^{+}$$, $$^{12}$$C$$^{+}$$イオンをCu, CuO, Ni, NiOに入射して、内殻多重電離過程で誘起されるX線スペクトルの精密測定を行い以下の結論を得た。(1)Cu原子からのLX線の測定では、たとえばターゲットがCuとCuOとの場合に、L$$beta$$線, L$$alpha$$線のエネルギー領域で顕著な違いが見られた(2.5MeV $$^{4}$$He$$^{+}$$入射の場合)が、定量的評価が必要。(2)入射イオンの原子番号が増すと、エネルギー/核子をそろえた場合でも、特性X線のほかにいわゆる衛星線の発生によりスペクトルが複雑化する。そこで多重電離過程を利用した化学シフトの研究では、ターゲットとの組合せを考慮した入射イオンの選択が重要になる。

論文

Ion-beam-induced reduction of iron oxide supported on porous glass

中島 幹雄; 佐川 千明

Radiation Physics and Chemistry, 53(1), p.31 - 36, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0969-806X(97)00313-7
 被引用回数：1 パーセンタイル：15.03(Chemistry, Physical)

多孔質ガラスに担持した鉄酸化物微粒子を、40keVMe$$^{+}$$イオンで照射すると、Fe$$^{3+}$$が3Fe$$^{2+}$$への還元反応が起きた。この反応をメスバウアー分光法で追跡した。Fe$$^{2+}$$収率は、イオンの全照射量とともに増加し、最高約80%に達した。この異常な収率は還元反応がHe$$^{+}$$イオンの飛程を超えて起きていることを示している。さらにFe$$^{2+}$$収率は明らかな線量率依存性を示した。

論文

Mossbauer study on reduction behavior of iron oxide supported on porous glass: Hydrogen reduction and He$$^{+}$$ ion bombardment effect

中島 幹雄; 佐川 千明

Applied Radiation and Isotopes, 48(5), p.579 - 586, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0969-8043(97)00018-3
 被引用回数：1 パーセンタイル：14.48(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

多孔質ガラスに担持した鉄酸化物の水素還元挙動及びイオン照射効果をメスバウアー分光法を用いて調べた。担持された鉄酸化物は四極子分裂を示す2つのダブレットから成るスペクトルを示し、$$alpha$$-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$微粒子であると結論した。水素還元によって配位数の異なる2種のFe$$^{2+}$$化学種が生成し、四極子分裂を示す2つのダブレットが得られた。40keV He$$^{+}$$イオン照射でも、同様に2種のFe$$^{2+}$$化学種が生成し、水素還元の場合と類似のスペクトルが得られた。この時Fe$$^{2+}$$の収率は約80%にも達し、He$$^{+}$$イオンの飛程を超えて還元反応が起きていることが分かった。

論文

Molecular dynamics simulation of atomic beam bombardment in solid surface

江里 幸一郎*; 功刀 資彰

Microscale Thermophys. Eng., 1(2), p.137 - 142, 1997/00

https://doi.org/10.1080/108939597200331

異なる粒子(モノマー(3keV)、クラスター(32原子,100eV/atom))照射時の標的材料原子層の動的挙動を分子動力学法を用いて解析した。モノマー照射では標的原子層内に入射粒子が進入し、内部に高温域が形成された。2体相関関数の変化より入射粒子近傍の原子層は溶融し液体に近い構造になっているものと考えられる。また、クラスター照射では標的内原子表面にクレーターが形成され、その際、生じた高温高圧領域が原子層内部に伝播していく様子が観察された。その伝播速度は材料の内部の音速に近いことを示した。

論文

Surface morphology of TiO$$_{x}$$ films prepared by an ion-beam-assisted reactive deposition method

笹瀬 雅人*; 三宅 潔*; 山木 孝博*; 鷹野 一朗*; 磯部 昭二*

Thin Solid Films, 281-282, p.431 - 435, 1996/00

https://doi.org/10.1016/0040-6090(96)08668-3
 被引用回数：6 パーセンタイル：39(Materials Science, Multidisciplinary)

水分解用光触媒として興味がもたれている酸化チタン(TiO$$_{2}$$)薄膜を、低温で成膜が可能なイオンビームアシスト反応性蒸着(IBARD)法で作製し、TiO$$_{x}$$薄膜の表面構造の検討を行った。電流密度(Ar$$^{+}$$イオン)0$$mu$$A/cm$$^{2}$$で作製されたTiO$$_{x}$$薄膜の表面は平滑であるが、電流密度30$$mu$$A/cm$$^{2}$$では0.1~0.2$$mu$$mの大きさの粒子が観測され、Ar$$^{+}$$イオン電流密度の増加とともにその粒径の増大が認められた。また断面SEM写真からIBARD法で作製されたTiO$$_{x}$$薄膜が柱状構造をしているのが確認された。さらに6つの異なる基板を用いてTiO$$_{x}$$薄膜を作製したが、表面構造に違いは認められなかった。それゆえ、イオン照射がTiO$$_{x}$$薄膜の表面構造の変化を引き起こしていたことが明らかとなった。

論文

Ion bombardment effects on chemical states and electrical properties of some oxides

馬場 祐治; 佐々木 貞吉; 山本 博之; 笹瀬 雅人*; 鷹野 一朗*; 磯部 昭二*

Proc. of the Int. Symp. on Material Chemistry in Nuclear Environment, p.275 - 285, 1992/00

TiO$$_{2}$$及びV$$_{2}$$O$$_{5}$$表面の化学状態及び電気的特性におよぼすイオン照射効果について検討した。Ar$$^{+}$$イオン照射により、これらの酸化物表面は、低次の酸化物(Ti(II),Ti(III)及びV(III)に還元される。また照射に伴いフェルミレベル近くにMetal3dに奇因するバンドの出現が認められるとともに、TiO$$_{2}$$表面の電気伝導度1$$times$$10$$^{17}$$ions/cm$$^{2}$$の照射量まで、照射量に比例して増大した。以上の結果にもとづき、イオン照射による表面電気伝導度変化の機構を、電子構造変化との関連において議論した。

論文

Nitride formation at metal surfaces by Ar$$^{+}$$ ion bombardment in nitrogen atmosphere

馬場 祐治; 佐々木 貞吉

Mater. Sci. Eng., A, 115, p.203 - 207, 1989/00

1$$times$$10$$^{-3}$$Paの窒素ふん囲気下で各種金属にAr$$^{+}$$イオン照射を行い、表面の生物及び反応機構をSIMSXPSにより解析した。金属チタンをターゲットとした場合、SIMSにおけるTiN$$^{+}$$/Ti$$^{+}$$比は、窒素導入とともに増大し、標準試料TiN$$_{1.0}$$の約94%で飽和する。この経時変化曲線を解析することにより、Ar$$^{+}$$イオン1個当り約20個のTiNが表面に生成することがわかった。また、XPSにより求めたN/Me比(Me金属)の飽和値は、金属窒化物の生成自由エネルギーが低いほど大きい。この事実から、表面の窒化反応は、照射によって励起された局所的高温領域における化学反応によって起こることが明らかとなった。

論文

XPS and TDS studies of trapping states of helium implanted in TiO$$_{2}$$

馬場 祐治; 佐々木 貞吉

Journal of Nuclear Materials, 152, p.295 - 300, 1988/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(88)90340-6
 被引用回数：4 パーセンタイル：46.81(Materials Science, Multidisciplinary)

TiO$$_{2}$$にイオン注入したヘリウムの捕捉状態をXPS及び昇温脱離スペクトル(TDS)により調べた。TiO$$_{2}$$表面は、1.5~11keVのHe$$^{+}$$照射によりTi$$^{2}$$$$^{+}$$及びTi$$^{3}$$$$^{+}$$に還元される。ヘリウムのTDSスペクトルには、460$$^{circ}$$C(P$$_{1}$$)、590$$^{circ}$$C(P$$_{2}$$)700$$^{circ}$$C(P$$_{3}$$)にピークが認められる。ピーク強度のエネルギー依存性、照射量依存性及び加熱に伴うXPSスペクトル変化により、P$$_{1}$$及びP$$_{2}$$はそれぞれ、格子間及び酸素原子の欠陥にトラップされたヘリウムに対応すると考えられる。一方、P$$_{3}$$は真空中におけるTiO$$_{2}$$の分解に伴い放出されるヘリウムに対応する。また、P$$_{1}$$及びP$$_{2}$$に対応するヘリウムの捕捉に伴う活性化エネルギーは、それぞれ0.56eV、1.68eVと見積もられた。

報告書

Studies on surface chemical states of some metals and ceramics bombarded with energetic light-ion

馬場 祐治

JAERI 1304, 76 Pages, 1987/02

JAERI-1304.pdf:3.1MB

keVオーダーの軽イオン衝撃した金属およびセラミックスの表面化学状態変化およびその機構を、XPS,AES.SIMSにより解析した。H$$^{+2}$$衝撃したSc,Ti,V,Y,Zr,NbではXPSスペクトルの内殻ケミカルシフトおよび価電子帯領域のMetal-Hピークにより水素化物の形成が認められた。得られた水素化物層は熱化学的に合成した水素化物に比べ、より高温まで安定である。一方、H$$^{+2}$$衝撃したSiC,Si$$_{3}$$N$$_{4}$$,SiO$$_{2}$$表面はそれぞれ炭素、ケイ素、ケイ素過剰となる。またH$$^{+2}$$,D$$^{+2}$$,He$$^{+e}$$衝撃によりTiC,TiN,TiO$$_{2}$$表面はチタン過剰となる。重照射下におけるにTiC表面のC/Ti比およびSIMSスペクトルのTi$$^{+}$$/C$$^{+}$$比の入射エネルギー依存性は、チタンおよびグラファイトのスバッター収率の比と対応することから組成変化は構成元素のスパッターに帰因することが明らかになった。

論文

Single column ion exchange separation of the transplutonium elemnts from uranium targets bombarded with heavy-ions and catcher foils

臼田 重和; 篠原 伸夫; 吉川 英樹*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 109(2), p.353 - 361, 1987/02

https://doi.org/10.1007/BF02037878
 被引用回数：7 パーセンタイル：60.01(Chemistry, Analytical)

高温で全溶媒使用可能な加圧型イオン交換分離装置を製作し、重イオン照射により合成される超プルトニウム元素の迅速分離法を開発した。まず、塩酸-メチルアルコール混合溶液を用いて、超プルトニウム元素を陽イオン交換カラムに強固に吸着させた状態で、FP及び共存する多量のウランターゲット・キャッチャーフォイル物質(Cu又はAl)を高温で効果的に除去した。次にこの超プルトニウム元素を濃塩酸で希土類元素と群分離する方法と2-ヒドロキシル-2-メチルプロピオン酸を用いて相互分離する方法を確立した。これらの分離法は、単一カラム操作のみで多量の共存物質から超プルトニウム元素が分離できるので簡便でしかも迅速である。$$^{1}$$$$^{6}$$O+$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{8}$$U反応で生成する$$^{2}$$$$^{5}$$$$^{0}$$Fm及び$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{6}$$Cfの分離に適用し良好な結果を得た。

論文

Dose effect on release of ion-implanted noble gases from oxide fuel

小川 徹; Verrall, R. A.*; Schreiter, D. M.*; Westcott, O. M.*

Int.Conf.on CANDU Fuel, p.543 - 557, 1987/00

希ガスおよびヨウ素をイオン注入した酸化物燃料(主としてThO$$_{2}$$)からの放出を調べた。燃焼率あるいはイオン注入線量の増加とともに、希ガス拡散における捕獲効果は増大し、遂には飽和点に達し以後は変化しない、というのが従来広く受け入れられている仮説であった。しかし、本研究の結果、捕獲効果はイオン注入線量の複雑な関数であることが明らかになった。結果を捕獲と捕獲点からの再固溶とを考慮した数学モデルを用いて解析し、Krの再固溶確率として1000$$^{circ}$$Cにおいて10$$^{-}$$$$^{6}$$~10$$^{-}$$$$^{5}$$S$$^{-}$$$$^{1}$$という高い値を得た。ヨウ素の放出挙動は希ガスに類似していた。ヨウ素放出に及ぼすCsの影響を調べ、水素中の放出挙動は希ガスと同様の線量の効果として説明できることが分かった。しかし、Cs共存下では、空気中のヨウ素の放出は低温で著しく促進された。

論文

Surface chemical changes of TiC,TiN and TiO$$_{2}$$ by light-ion bombardments

馬場 祐治; 佐々木 貞吉

Journal of Nuclear Materials, 145-147, p.396 - 400, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(87)90368-0
 被引用回数：4 パーセンタイル：44.92(Materials Science, Multidisciplinary)

CVD-TiC及び関連材料(TiN,TiO$$_{2}$$)に0.5~10keVのH$$_{2}$$$$^{+}$$,D$$_{2}$$$$^{+}$$,He$$^{+}$$イオンを衝撃し、表面化学変化及びその機構について二次イオン測定(SIMS)、電子分光法(XPS,AES)により解析した。イオン衝撃に伴い、いずれの試料も極表面にチタン過剰層形成され、表面のX/Ti比(X=C,N,O)はそれぞれ5$$times$$10$$^{1}$$$$^{8}$$,2$$times$$10$$^{1}$$$$^{8}$$,5$$times$$10$$^{1}$$$$^{7}$$atoms/cm$$^{2}$$の照射量で定常値に達する。TiC表面のC/Ti比は、衝撃イオンのエネルギーが2~4keV/atomで最大となる。この傾向は金属チタン及びグラファイトのスパッター率の比、及び二次イオン放出率の比Ti$$^{+}$$/C$$^{+}$$と対応することから、TiC表面の組成変化は構成元素のスパッターによることが明らかとなった。一方、TiO$$_{2}$$はH$$_{2}$$$$^{+}$$,D$$_{2}$$$$^{+}$$衝撃でTi$$_{2}$$O$$_{3}$$に、He$$^{+}$$,Ar$$^{+}$$衝撃でTiOにそれぞれ還元されることから、TiO$$_{2}$$の表面組成及び化学状態変化は、衝撃イオンの化学反応性と密接に関連することが明らかとなった。

論文

Projectile dependent sputter-erosion of oxygen-exposed molybdenum at different temperatures

西堂 雅博; H.L.Bay*; H.Gnaser*; W.O.Hofer*; J.Bohdansky*; J.Roth*

Journal of Nuclear Materials, 145-147, p.387 - 390, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(87)90366-7
 被引用回数：1 パーセンタイル：19.35(Materials Science, Multidisciplinary)

高融点金属(INTOR用ダイバータ板候補材料)であるモリブデンの酸素雰囲気における高温(500$$^{circ}$$C付近)でのスパッタリング特性を調べた。軽イオン(He$$^{+}$$,D$$^{+}$$)によるスパッタリング収率は重量法により、He$$^{+}$$照射によるスパッタ粒子放出角度分布は堆積法により、また、Ar$$^{+}$$照射によるスパッタ粒子の構成粒子分布は質量分析法によりそれぞれ測定した。 500$$^{circ}$$C付近のAr$$^{+}$$照射で観測される酸素圧の上昇に伴なう損耗率の増加はMoO$$_{2}$$の形で照射誘起蒸発する過程が、新らたにつけ加わるために起こることが判明した。 一方、軽イオン照射による高温でのスパッタリング収率の酸素依存性は、室温でのそれから若干異なるが、Ar$$^{+}$$照射の場合にみられた損耗率の増加という顕著な違いはみられないことがわかった。

論文

Chemical effectiveness of elastic and inelastic energy loss of He$$^{+}$$,Ar$$^{+}$$,and Xe$$^{+}$$ ions bombarding solid potassium nitrate

大野 新一; 古川 勝敏; 曽我 猛

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 59(6), p.1947 - 1951, 1986/00

https://doi.org/10.1246/bcsj.59.1947
 被引用回数：2 パーセンタイル：25.21(Chemistry, Multidisciplinary)

20-100keV範囲のHe$$^{+}$$,Ar$$^{+}$$,Xe$$^{+}$$イオンの硝酸カリウム分解に対する反応断面積を求めた。この値を入射イオンに対する電子的及び核的阻止能の値と比較することにより、イオンのエネルギー損失の化学反応に対する効率として、非弾性衝突の方が弾性衝突よりも約5倍大きいことを結論する。(シリーズ報文:高エネルギー粒子による科学反応,III)

論文

Sputter-erosion of molybdenum and tungsten due to ion bombardment at temperatures up to 1,500$$^{circ}$$C

西堂 雅博

Journal of Nuclear Materials, 128-129, p.540 - 544, 1984/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(84)90407-0
 被引用回数：18 パーセンタイル：83.09(Materials Science, Multidisciplinary)

国際トカマク炉(INTOR)などにおけるダイバーター保護板の材料として候補に上げられているタングステンおよびモリブデン金属の高温(1500$$^{circ}$$C迄)におけるスパッタリング挙動に関する実験結果について報告する。衝撃するイオン種としては、プラズマ不純物である炭素や酸素の効果を調べるために、CO$$^{+}$$イオンをまた、標準イオンとしてAr$$^{+}$$およびNe$$^{+}$$イオンを使用した。モリブデンの損耗率は、Co$$^{+}$$イオンに対して、特徴的な温度依存性を示し、1500$$^{circ}$$Cでは、室温での値、0.48atomo/ionの約3.5倍に増大すること、また、タングステンの損耗率はモリブデンに比較して、小さい温度依存性を示し、Ar$$^{+}$$照射の場合と、相似的であることが判明した。得られた結果から化学スパッタリング/酸化の損耗率へ及ぼす効果について議論した。

論文

Projectile dependence of KL$$^{l}$$ vacancy production cross sections of Al by H and He ion bombardments

大塚 昭夫*; 川面 澄; 小沢 国夫; 小牧 研一郎*; 藤本 文範*; 寺沢 倫孝*

Journal of the Physical Society of Japan, 53(7), p.2215 - 2218, 1984/00

https://doi.org/10.1143/JPSJ.53.2215
 被引用回数：1 パーセンタイル：23.78(Physics, Multidisciplinary)

抄録なし

論文

Surface erosion and Re-emission behavior of various coatings under helium and hydrogen ion bombardment

西堂 雅博; 山田 禮司; 中村 和幸

Journal of Nuclear Materials, 111-112, p.848 - 851, 1982/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(82)90318-X
 被引用回数：4 パーセンタイル：47.6(Materials Science, Multidisciplinary)

Mo基板上にコーティングしたCVD-TiC,CVD-TiN,RIP-TiC,RiP-SiCおよびDVD-Cの各種コーティング材料の照射耐性を調べた。照射に用いたイオン種は200keVのH$$_{2}$$$$^{+}$$イオンとHe$$^{+}$$イオンであり、照射に用いたイオン種は室温から500$$^{circ}$$Cの範囲でおこなった。照射中の水素およびヘリウムの再放出量を、質量分析計により、また、照射後の試料表面は、走査型電子顕微鏡により、それぞれ測定、観察を行なった。照射による表面侵食の程度および型態は、コーティングの種類および製法、表面状態、試料温度、ならびに照射するイオン種に強く依存することが明らかになった。また、ガス再放出挙動と表面侵食との間に強い相関関係のあることが明らかになった。

論文

Dose and energy dependence of ion-induced release of deuterium from molybdenum by low energy hydrogen ions

山田 禮司; 中村 和幸; 曽根 和穂; 西堂 雅博

Journal of Nuclear Materials, 101(1), p.100 - 108, 1981/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(81)90448-7
 被引用回数：5 パーセンタイル：58.08(Materials Science, Multidisciplinary)

あらかじめ重水素イオンを照射したモリブデン材料に軽水素イオンを衝撃することにより、イオン衝撃脱離量と脱離のしやすさを表わす脱離断面積を測定した。これらのデータはプラズマの密度制御及びトリチウムの第一壁における保持量を考える上で重要である。測定した結果によれば、脱離の断面積はあらかじめ照射する重水素イオンの照射量に強く依存し、照射損傷が大きくなる程重水素は出づらくなり壁にたまる量が大きくなる。脱離量の時間変化を測定したデータは、2つの異なる種類の捕捉点があることを示しており、照射量及び入射エネルギーが大きくなるに従い、重水素が出づらい捕捉位置の数が増加することがわかった。その結果として、重水素が壁より脱離しにくくなる。

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