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論文

Effect of resonant core-level excitation in an atom on photoemission from the neighboring atoms

馬場 祐治*; 下山 巖

Chemical Physics, 550, p.111302_1 - 111302_5, 2021/10

https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2021.111302
 被引用回数：2 パーセンタイル：16.84(Chemistry, Physical)

ある原子の内殻軌道電子を価電子帯へ共鳴励起したとき、隣接する原子からの光電子放出に与える影響を実験的に検討した。SiO$$_{2}$$とBN粉末を混合したペレットでは、Si $$1srightarrow 3p*$$共鳴励起によりO 1s光電子強度が減少したが、B $$1s$$及びN $$1s$$に変化は認められなかった。同様の現象は、S$$_{3}$$N$$_{4}$$にセルロース粉末を混合したペレットからのN $$1s$$、O $$1s$$光電子強度においても観測された。これらの結果から、Si $$1srightarrow 3p*$$共鳴励起により、Siに直接結合した最近接原子からの光電子強度のみが変化することが明らかとなった。この現象を使えば、特定元素に結合した最近接原子の種類を特定できるため、EXAFSなど放射光X線を使った構造解析法を補完する新しい解析手法になると期待される。

論文

Temperature of thermal spikes in amorphous silicon nitride films produced by 1.11 MeV C$$_{60}^{3+}$$ impacts

北山 巧*; 中嶋 薫*; 鈴木 基史*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 松田 誠; 左高 正雄*; 辻本 将彦*; 磯田 正二*; 木村 健二*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 354, p.183 - 186, 2015/07

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2014.11.002
 被引用回数：2 パーセンタイル：17.57(Instruments & Instrumentation)

According to an inelastic-thermal-spike (i-TS) model, which is regarded as the most promising among several models proposed to explain the formation of an ion track, a part of the energy deposited to electrons in a solid by a swift heavy ion is gradually transferred to target atoms via electron-phonon coupling. The temperature of target atoms rises along the ion path and consequently an ion track is formed when the temperature exceeds the melting point. Therefore, the temperature of target atoms along the ion path is regarded as a key parameter for the i-TS model; however, such a spatiotemporally-localized temperature is difficult to measure because the processes involved occur in a very short period ($$<$$ 10$$^{-10}$$ s) and in a very localized area. In this study, the temperature of target atoms along the ion path is estimated experimentally with transmission-electron-microscope (TEM) observation of desorption of Au nanoclusters (the melting point $$sim$$1300 K) on an amorphous Si$$_{3}$$N$$_{4}$$ thin film under 1.1-MeV C$$_{60}^{3+}$$-ion irradiation to the fluence of $$sim$$5$$times$$10$$^{10}$$ ions/cm$$^{2}$$. TEM images show that Au nanoclusters, deposited at the areal density of 1.16$$times$$10$$^{12}$$ particles/cm$$^{2}$$, disappear in a surface area with a diameter of $$sim$$20 nm around each ion track, whose diameter is $$sim$$4 nm, after irradiation. This indicates that the temperature at the film surface rises locally to at least 1300 K by the ion bombardment.

論文

Development of silicon nitride fiber from Si-containing polymer by radiation curing and its application

神村 誠二*; 瀬口 忠男; 岡村 清人*

Radiation Physics and Chemistry, 54(6), p.575 - 581, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0969-806X(97)00314-9
 被引用回数：26 パーセンタイル：85.59(Chemistry, Physical)

ケイ素高分子のポリカルボシラ繊維を不活性ガス(He)中で電子線照射して不融化処理し、アンモニアガス中で、1000$$^{circ}$$Cまで焼成する方法により、窒化ケイ素繊維を合成した。アンモニアガス中で焼成した後、窒素ガス中で1000$$^{circ}$$Cから1300$$^{circ}$$Cで処理すると、安定化され、酸化が抑制されて強度が向上した。この窒化ケイ素繊維は1200$$^{circ}$$Cの耐熱性と高い電気絶縁性があり、電線の絶縁に応用した。この電線は可とう性があり、1000$$^{circ}$$Cの高温まで使用できると判定される。

論文

Sinber- a silicon nitride fiber with excellent thermal resistance, tensile strength and electrical resistivity

神村 誠二*; 渡辺 清*; 笠井 昇; 瀬口 忠男

Hitachi Cable Rev., 0(15), p.79 - 82, 1996/08

シリコンナイトライド(Si$$_{3}$$N$$_{4}$$)繊維を放射線照射利用により開発した。ポリカルボシラン繊維を原料とし、電子線照射で不融化処理した後、アンモニアガス中で焼成し合成した。これは2GPaの強度、10$$^{13}$$$$Omega$$-kmの高電気絶縁性、1300$$^{circ}$$Cまでの耐熱性を有するものである。用途として、家電、原子力、製鉄などの高温環境用電線絶縁材料に適している。シンバー(Sinber)という商品名を登録した。

論文

Electronic structure of N$$_{2+}$$ and O$$_{2+}$$ ion-implanted Si(100)

山本 博之; 馬場 祐治; 佐々木 貞吉

Surface and Interface Analysis, 23, p.381 - 385, 1995/00

https://doi.org/10.1002/sia.740230607
 被引用回数：17 パーセンタイル：53.88(Chemistry, Physical)

Si(100)表面に5keVのN$$^{+}$$,O$$^{+}$$イオンを注入し、イオン注入層の電子構造についてX線光電子分光法(XPS)、X線励起オージェ電子分光法(XAES)およびX線吸収端微細構造法(XANES)により解析した。O$$^{+}$$注入の場合、XPS(Si2p),XAES(SiKLL)スペクトルは3$$times$$10$$^{17ions}$$/cm$$^{2}$$以上でSiから急激にSiO$$_{2}$$の位置へとケミカルシフトが生じる。またXANESスペクトルでは双極子選択則よりSi2p$$rightarrow$$Si3s,Si2p$$rightarrow$$Si3d,Si2s$$rightarrow$$Si3p遷移による吸収ピークが観測され、いずれも4.5$$times$$10$$^{16ions}$$/cm$$^{2}$$以上で3~4eV高エネルギー側にシフトする。これらの構造は既報のSiO$$_{2}$$のスペクトルに類似しており、O$$^{+}$$注入層がSiとSiO$$_{2}$$の混合層からなることを示唆する。一方N$$^{+}$$注入ではこれらのスペクトルのシフトは照射量の増加に従ってゆるやかに生じ、N$$^{+}$$注入層がSiとSi$$_{3}$$N$$_{4}$$の混合層ではなく、SiとNとのランダムな結合を形成しているものと考えられる。

報告書

超微粒子を接合介在層に用いた窒化珪素セラミックスの接合

阿部 哲也; 村上 義夫; 竹内 久雄*; 相原 智康*; 山川 晃*

JAERI-Research 94-023, 22 Pages, 1994/10

JAERI-Research-94-023.pdf:2.31MB

接合介在層にセラミックス超微粒子(UFP)を用いるセラミックス-セラミックス(C-C)接合法を開発することを目的に各種の試験を行った。対象にした接合母材はSi$$_{3}$$N$$_{4}$$セラミックスで、接合介在層にはSi$$_{3}$$N$$_{4}$$-UFPとAl$$_{2}$$O$$_{3}$$-UFPを使用した。1次接合後HIP処理を行う二段階接合法によりSi$$_{3}$$N$$_{4}$$セラミックス接合試験体を試作し、接合部の曲げ強度試験、接合面性状の観察等の評価試験を行なった。試験の結果、接合介在層の種類と接合面の平坦度が接合試験体の曲げ強度に大きな影響を及ぼすことが判明した。接合面の平坦度が0.3$$mu$$mのSi$$_{3}$$N$$_{4}$$セラミックス接合母材にAl$$_{2}$$O$$_{3}$$-UFP接合介在層を用いたC-C接合では、970MPaの曲げ強度が得られ、この値は800$$^{circ}$$Cまで維持された。C-C接合の応用例として、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$-UFPを接合介在層として、Si$$_{3}$$N$$_{4}$$セラミックス製パイプの接合を試みた。

論文

Electron spin resonance studies in process of ceramics formation from organosilicon polymers

成沢 雅紀*; 下田 学*; 杉本 雅樹*; 岡村 清人*; 瀬口 忠男

Advanced Materials '93; Ceramics, Powders, Corrosion and Advanced Processing, p.827 - 830, 1994/00

https://doi.org/10.1016/B978-0-444-81991-8.50200-4

セラミック繊維の原料高分子であるポリカルボシラン(PCS)及びポリシラザン(PSZ)を高温で焼成し、セラミック化の反応過程をESRで解析した。有機物からセラミックへの転換過程でフリーラジカルが生成され、その濃度は反応速度に比例して大きくなった。このラジカル生成から反応過程を追跡した。

論文

Electronic structures of N$$_{2+}$$-ion implanted Si(100)

山本 博之; 馬場 祐治; 佐々木 貞吉

Photon Factory Activity Report, P. 260, 1994/00

高エネルギー物理学研究所放射光施設(PF)が発行する年度報告書(PF Activity Report)用の原稿である。ここでは、10keVのN$$_{2+}$$イオンをSi(100)表面に注入し、イオン注入層の電子構造についてXANESを用いて解析した結果を述べた。

論文

セラミックターボ型粘性真空ポンプの性能試験

阿部 哲也; 廣木 成治; 村上 義夫; 白石 成之*; 琴浦 貞行*; 大滝 貴志*

真空, 37(3), p.161 - 164, 1994/00

https://doi.org/10.3131/jvsj.37.161

核融合装置などの特殊分野で使用する耐磁場性等を有するセラミックターボ型粘性ポンプ(CT-3000H)(高真空から大気圧領域で動作する)の開発を進めている。今回、このCT-3000Hに対する各種評価試験結果について報告する。評価試験の主な項目と、その結果は以下の通りである。(1)最適回転数:22,000rpm(定格値確定),(2)最大排気速度:3.0m$$^{3}$$/min(N$$_{2}$$),1.7m$$^{3}$$/min(He),(3)最大連続排気流量:1.2$$times$$10$$^{3}$$Pam$$^{3}$$/min(N$$_{2}$$),(4)最大動作圧力(連続運転可能圧力):1.3$$times$$10$$^{4}$$Pa

論文

Development of a QMS with a ceramic single-piece quadrupole

廣木 成治; 阿部 哲也; 村上 義夫; 高野 由重*; 樋口 松夫*; 三宅 雅也*

Vacuum, 44(2), p.71 - 74, 1993/00

https://doi.org/10.1016/0042-207X(93)90350-J
 被引用回数：2 パーセンタイル：16.21(Materials Science, Multidisciplinary)

窒化珪素(Si$$_{3}$$N$$_{4}$$)製セラミック一体型四極子を用いた四極子質量分析計を開発した。4つの双曲線電極は10$$mu$$m厚の金属薄膜で被覆され、また、この電極の内接円の半径は4.3mm、長さは200mmとした。この四極子を用いた四極子質量分析計の評価試験を行ったところ、従来の金属製四極子を用いた場合とほぼ同等の感度と分解能を得ることができた。

論文

SiC系繊維の高温強度改善とSi$$_{3}$$N$$_{4}$$繊維の合成

岡村 清人*; 下尾 聰夫*; 瀬口 忠男

セラミックデータブック1991, p.292 - 297, 1991/00

炭素ケイ素系繊維の高温強度を向上させる方法として、プリカーサー繊維のポリカルボシラン繊維を電子線照射することにより、低酸素濃度の不融化を行ない、1700$$^{circ}$$Cに耐えるSiC繊維を開発した。また、電子線照射したポリカルボシラン繊維をアンモニア中で焼成することにより、窒化ケイ素繊維を合成した。これらの製造方法と繊維の特性を明らかにした。

論文

セラミックターボ分子ポンプ

阿部 哲也

実用真空技術総覧, p.1024 - 1026, 1990/11

図書「実用真空技術総覧」の分担執筆として、セラミックターボ分子ポンプの開発現状を紹介した。核融合装置用真空ポンプとして、日本原子力研究所で開発したセラミックターボ分子ポンプの構造および性能を述べ、耐磁場・耐放射線性に優れていることに言及した。また、電気を動力源として使用していないので、着火源がなく、爆発・引火物しの真空排気に対して固有安全性を有していることも、強調した。

論文

Development of ceramic turbomolecular pumps for fusion devices

阿部 哲也; 村上 義夫; 引田 和雄*; 大澤 晴繁*; 秦 聡*

Vacuum, 41(7-9), p.1992 - 1994, 1990/00

https://doi.org/10.1016/0042-207X(90)94154-I
 被引用回数：7 パーセンタイル：43.6(Materials Science, Multidisciplinary)

磁場閉じ込型核融合装置で使用できる耐磁場、耐放射線性を有するセラミックターボ分子ポンプの開発を行なった。このポンプは回転部をすべて窒化珪素(Si$$_{3}$$N$$_{4}$$)セラミックスで製作しており、しかもガスベアリング、ガスタービン駆動、非接触ネジシールから構成されている。今までに80l/s(排気速度)の小型セラミックポンプの開発を終え、今回は回転翼(Si$$_{3}$$N$$_{4}$$)直径210mm$$phi$$、回転数25000rpmの中型セラミックポンプを試作し、各種の試験を実施した。その結果、排気速度500l/s、到達圧力4$$times$$10$$^{-7}$$Paの性能を得た。

論文

セラミックス製高真空ポンプの開発

阿部 哲也

日本原子力学会誌, 31(10), p.1106 - 1108, 1989/10

https://doi.org/10.3327/jaesj.31.1106

耐磁場・耐放射線性を有する核融合用真空ポンプの開発を目的として、現在開発中のセラミックターボ分子ポンプについて述べた。ターボ分子ポンプに耐磁場・耐放射線性等の特質を持たすための構造条件としては、(1)渦電流対策として、回転可動部を全て電気絶縁材で構成する(2)磁場との相互作用を無くすため、電気モーター、磁気ベアリングなど通電コイルを有するものを使用しない(3)潤滑油を使用しない、などである。以上からポンプの構造は、(1)セラミックス製羽根車(Si$$_{3}$$N$$_{4}$$製)(2)ガスベアリング(3)非接触シールおよび(4)ガスタービンなどからなっている。現在得られている真空性能としては、排気性能0.5m$$^{3}$$sec$$^{-1}$$、到達圧力10$$^{-6}$$Paなどである。

論文

真空ポンプ用セラミックロータの試作

阿部 哲也; 村上 義夫; 高澤 国夫*; 森井 茂樹*

真空, 30(5), p.221 - 225, 1987/05

https://doi.org/10.3131/jvsj.30.221

耐磁場・耐放射線性等を有する回転真空ポンプの開発を目的として、回転体をセラミックス(Si$$_{3}$$N$$_{4}$$)製、軸受をガスベアリング、シールを非接触ネジシール、回転駆動源をガスタービンとした試験機を試作し各種性能試験を行った。 その結果、耐磁場性に関しては回転数30,000r.p.m.の状態で、正常磁場0.046T(テスラ)(磁場発生装置の最大値)・1時間印加、同様にパルス磁場0.02T(msec)$$^{-}$$$$^{1}$$,10分間(60パルス)印加しても回転数の低下、回転体の温度上昇は認められなかった。

論文

Surface compositional and chemical-state changes of SiC,Si$$_{3}$$N$$_{4}$$ and SiO$$_{2}$$ by energetic hydrogens

佐々木 貞吉; 馬場 祐治

Journal of Nuclear Materials, 138, p.145 - 148, 1986/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(86)90269-2
 被引用回数：5 パーセンタイル：85.2(Materials Science, Multidisciplinary)

耐熱材料に及ぼすkeVオーダ水素イオンの化学的効果を明らかにするため、SiC,Si$$_{3}$$N$$_{4}$$,SiO$$_{2}$$を6keVH$$_{2}$$$$^{+}$$で照射し、表面化学変化,注入水素の捕捉状態等について検討した。その結果、SiCでは照射量とともにC/Si比が増加しC-H結合形成を示唆するXPSスペクトルを与えることが分かった。一方、Si$$_{3}$$N$$_{4}$$及びSiO$$_{2}$$ではN/Si比,O/Si比が減少しSi-H結合の形成を認めた。表面組成の変化量は2$$times$$10$$^{1}$$$$^{8}$$ions/cm$$^{2}$$で20~30%であった。

論文

Electrical properties and microstructures of hot-pressed silicon-nitride

片野 吉男; 大野 英雄; 勝田 博司

Journal of Nuclear Materials, 141-143, p.396 - 400, 1986/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(86)80072-1
 被引用回数：2 パーセンタイル：32.47(Materials Science, Multidisciplinary)

核融炉への高熱負荷材料あるいは電気絶縁材料として窒化珪素(Si$$_{3}$$N$$_{4}$$)は耐熱衝撃や電気絶縁特性が優れていることから有望視されている。しかし焼結時に用いる焼結助剤の安定性が、後の特性に影響を及ぼす。そこで本研究では電気伝導性に着目し、高温での焼結剤の挙動について電気伝導と微細組織観察から調べた。 市販のSi$$_{3}$$N$$_{4}$$焼結材を用い、空気中で700から1000$$^{circ}$$Cの温度範囲で電気伝導度を測定した結果、800$$^{circ}$$C付近で温度依存性に変化が認められた。つまり800$$^{circ}$$Cまでの活性化エネルギー30KCal/mol(126KT/mol)に対し800$$^{circ}$$C以上の高温領域では23KCal/mol(96KT/mol)とおよそ30%も減少した。この原因を走査電顕および透過電顕で微細組織を観察すると、焼結助剤に用いられているAl$$_{2}$$O$$_{3}$$粒界相のAlが加熱によってSi$$_{3}$$N$$_{4}$$粒内に拡散しているために生じた効果である事を明らかにした。

報告書

X-ray photoelectron and X-ray-induced auger electron spectroscopic data, III; Graphite,Si,SiC,Si$$_{3}$$N$$_{4}$$ and SiO$$_{2}$$

佐々木 貞吉; 馬場 祐治

JAERI-M 85-063, 28 Pages, 1985/06

JAERI-M-85-063.pdf:0.54MB

グラファイト、Si、SiC、Si$$_{3}$$N$$_{4}$$、SiO$$_{2}$$について、X線光電子(XPS)スペクトル及びX線励起オージェ電子(XAES)スペクトルを測定した。表面吸着物質の除去は、350$$^{circ}$$Cの高真空加熱とイオンエッチングの併用により行った。試料の化学的清浄表面は4$$mu$$A/cm$$^{2}$$の8keVAr$$^{+}$$イオンビームでエッチングすることにより得られ、Si$$_{3}$$N$$_{4}$$、SiO$$_{2}$$に対するSi2P線の化学シフトはそれぞれ0.9eV、2.1eV、4.0eVと決定された。本研究で得られたデータを用いて水素イオン照射表面の化学状態を解析したところ、グラファイト及びSiC表面でほC-H結合が、また、Si、Si$$_{3}$$N$$_{4}$$及びSiO$$_{2}$$表面ではSi-H結合が形成されたことを示唆する結果が得られた。

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

Moessbauer effect of $$beta$$-silicon nitride containing iron

元井 操一郎*; 佐藤 好毅

窯業協会誌, 84(973), p.454 - 455, 1976/09

https://doi.org/10.2109/jcersj1950.84.973_454

高温ガス炉等に使用されるSi$$_{3}$$N$$_{4}$$は通常$$alpha$$と$$beta$$相とからなるが、鉄が微量存在すると$$beta$$相のみ出現する。そこでメスバウアー効果によって両相における鉄の状態および結晶構造を調べることを試みた。本報は$$beta$$相について得られた結果の速報である。スペクトルは3本からなり、これらは2つの二重項に分離される。いづれもSiを置換したFe$$^{3}$$$$^{+}$$イオンによるもので、2種の異なる幾何学的配置を持ったSiN$$_{4}$$グループが存在すること、1つのグループではSi-N結合にかなり強い共有性が認められることなどが結論される。なお、試料を数ヶ月放置すると$$beta$$相に特有なスペクトルは完全に消滅する。かような顕著な時効も$$gamma$$線照射を行った試料では欠出されない。これは鉄イオンが集合してその相互間及び周囲との間に特殊な相互作用が現れるためと解釈される。

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