Enhancement of electrical conductivity to metallization of MnFeO spinel and postspinel with elevating pressure

山中 高光*; Rahman, S.*; 中本 有紀*; 服部 高典; Jang, B. G.*; Kim, D. Y.*; Mao, H.-K.*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 167, p.110721_1 - 110721_10, 2022/08

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2022.110721

高圧下中性子回折実験により、立方晶MnFeOスピネルと正方晶MnFeOはそれぞれ18GPaと14GPa以上でCaMnO型の構造に変化することが分かった。MnFeO固溶体の転移圧力はMn含有量の増加とともに低下することがわかった。放射光X線Mssbauer実験により、スピネル構造の四面体サイト(A)と八面体サイト(B)におけるFeとFe分布が圧力によって変化することを明らかにした。MnFeOとMnFeOは常温ではフェリ磁性体である。CaMnO型相は常磁性であった。電気抵抗の温度依存性から、このスピネルはA,Bサイトのカチオン間の電子ホッピングによって電気伝導を起こす半導体であることが示唆された。圧力によってB-B間距離が短くなると、隣接するBカチオン間の電子移動度が大きくなり、伝導が促進される。MnFeOのBサイトにおけるFeとFeの占有率はMnFeOのそれよりもずっと大きいことが明らかになった。CaMnO型は金属相である。理論計算の結果、金属的な性質が確認され、Feのd軌道がMnのd軌道に比べて強く適合されていることがわかった。

Determination of low-level radiostrontium, with emphasis on pre-concentration of Sr from large volume of freshwater sample using Powdex resin

富田 純平; 山本 政儀*; 野崎 天生; 谷村 嘉彦*; 大石 哲也

Journal of Environmental Radioactivity, 146, p.88 - 93, 2015/08

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.04.011

An improved analytical method was developed for determining of low levels of radiostrontium in environmental freshwater samples. Emphasis was placed to the in situ pre-concentration of radiostrontium with Powdex resin in large volumes (100-300 L) of freshwater samples from many locations without using of deleterious substances such as NaOH and mineral acids. Measuring electric conductivity (EC) of water samples enabled the estimation of the amount of Powdex resin required for quantitative recovery of Sr from the large water samples in the field. The Powdex resin that adsorbed Sr was brought back to the laboratory, and Sr adsorbed in the resin was eluted by 8 M HNO together with Sr carrier added. Strontium was radiochemically separated by the cation exchange method for counting after removal of most of the Ca using Ca(OH) precipitation. Through the procedure the Sr chemical yield was 88% on average. This analytical method was verified by analyzing 170 L of water samples with different salinity values, to which a known amount of Sr was added. The detection limits of Sr activities obtained using the 170 L water samples was estimated to be approximately 0.1 mBq L for a counting time of 100 min. The method was also applied to environmental samples collected from Ibaraki and Fukushima prefectures; their Sr activities ranged from 0.16 to 0.93 mBq L.

Irradiation effects with 100 MeV Xe ions on optical properties of Al-doped ZnO films

福岡 修*; 松波 紀明*; 田沢 真人*; 志村 哲生*; 左高 正雄; 須貝 宏行; 岡安 悟

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 250(1-2), p.295 - 299, 2006/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2006.04.146

AlドープZnO(AZO)半導体薄膜は、電気伝導性及び可視光透過性に優れ、低コストで環境負荷の軽い透明電極材料として応用研究が行われている。熱的過程では限界があるAZO薄膜の電気特性向上を試みて、高エネルギー重イオン照射を行い、光学特性の変化を調べた。RFマグネトロンスッパター法により作製したAZO薄膜は、Al/Zn組成比4%,膜厚0.3mであった。フルーエンス410/cmまでの100MeV Xeイオン照射により、電子励起効果によると考えられる電気伝導度の増加(1.510から810S/cm)を観測したが、照射前後の吸光度測定及びX線回折測定によると、可視光透過率及び結晶性に大きな変化はなかった。

Effect of -irradiation on latent tracks of polyethylene terephthalate (PET) film

廣木 章博; 浅野 雅春; 八巻 徹也; 吉田 勝

Chemical Physics Letters, 406(1-3), p.188 - 191, 2005/04

https://doi.org/10.1016/j.cplett.2005.02.115

本論文では、重イオン照射したポリエチレンテレフタレート(PET)膜の潜在飛跡に及ぼす線照射の影響を検討した。Xeイオン照射したPET膜にエッチングの前処理として線を0-160kGy照射し、その後、70C, 0.2M NaOH溶液中で所定時間エッチングを行い、イオン穿孔膜を作製した。イオン穿孔膜の孔径を、走査型電子顕微鏡(SEM)観察と電気伝導度測定により求めた。その結果、線照射線量の増加に伴い、SEM観察により得られた孔径は減少し、一方、電気伝導度測定により得られた孔径は増大することがわかった。観察手法の違いにより生じた孔径の不一致は、線照射により潜在飛跡内に生じた架橋構造に起因していると考察した。

Magnetic studies on quaternary iron sulfides BaLnFeS(Ln=Ce,Pr,Nd,Sm) by magnetic susceptibility, specific heat, Fe mssbauer spectrum, and neutron diffraction measurements

分島 亮*; 猪野 健太郎*; 日夏 幸雄*; 石井 慶信

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 76(8), p.1519 - 1525, 2003/08

https://doi.org/10.1246/bcsj.76.1519

本論文はBaLnFeS(Ln=Ce,Pr,Nd,Sm)について磁化率,比熱,電気伝導率,メスバワー,中性子回折測定から磁気的特性を総合的に明らかにしたものである。その結果、40K近傍でFeイオンによるantiferromagnetic磁気相変態が観測した。また、120Kから170Kの温度範囲において、磁化率,比熱,電気伝導率の温度依存性に異常を観測した。これらを磁気構造の観点から明らかにするため、JRR-3に設置してある高分解能中性子粉末回折装置(HRPD)を用いて回折強度測定を行い、リートベルト解析を行った。以上の測定から、上記の異常がFeS四面体のゆがみに起因することを新たに見いだした。

Impedance effect on ion transport in a temperature-sensitive gel membrane

Chen, J.; 長谷川 伸; 大橋 仁; 前川 康成; 吉田 勝; 片貝 良一; 坪川 紀夫*

Macromolecular Rapid Communications, 23(2), p.141 - 144, 2002/01

https://doi.org/10.1002/1521-3927(20020101)23:2<141::AID-MARC141>3.0.CO;2-4

14に下限臨界共溶温度(LCST)をもつポリ(アクリロイル-L-プロリンメチルエステル)ゲルの体積相転移挙動をin situ観察するため、5から60まで温度を徐々に昇温させながらゲル膜を透過したリチウムイオンの電気伝導度の変化を測定した。電解質溶液のみの場合、一般的な性質として、電気伝導度は温度とともに直線的に増加する。ゲル膜では電気伝導度がLCST直下の温度まで増加したのち、急激な低下を示すことがわかった。この低下はL-プロリンメチルエステル基に基づく疎水性相互作用によりゲルのネットワークが収縮したことに起因している。これらの結果から、電気伝導度のin situ観察は、ゲル膜の僅かな体積変化を調べる手段として有用であることが結論できた

Diode-like single-ion track membrane prepared by electro-stopping

Apel, P. Y.*; Korchev, Y. E.*; Siwy, Z.*; Spohr, R.*; 吉田 勝

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 184(3), p.337 - 346, 2001/11

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(01)00722-4

電気化学的手法を利用して非対称構造を持つポリエチレンテレフタレートフイルムを調製することを目的に、一個のイオンを照射したフイルムを電解セルに固定、次いでセルの片側をアルカリ溶液(9M NaOH),その反対側を酸性溶液(2M KCl / 2M HCOOH)で満たした。アルカリエッチング反応の進行と共にイオン穿孔が形成され、最終的に、孔がフイルムを貫通した瞬間に両者の溶液が混ざり合い中和によって反応を停止させた。この操作によりエッチピットが数ナノメーターの孔径からなる円錐状イオン穿孔フイルムを得ることが出来た。非対照構造を持つイオン穿孔フイルムの特性を電気伝導度測定結果から評価した。

アルミニウム/炭素共イオン注入によるp型SiCの作製

大島 武; 伊藤 久義; 吉川 正人

第11回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム(BEAMS 2000)報文集, p.139 - 142, 2000/11

アルミニウム(Al)/炭素(C)共注入によるp型伝導シリコカーバイド(SiC)半導体の最適作製条件を明らかにするため、注入濃度と温度を変化させてAlとC注入を行った。Alは室温~800で210,210及び110/cm、Cは室温または800で210~510/cmの範囲で注入した。ホール係数測定より注入層の正孔濃度を求めたところ、低濃度(210/cm以下)Al注入試料では、210~510/cmのC共注入を行うことでAl単独注入に比べ正孔濃度が上昇すること、C濃度が110/cm付近で正孔濃度が最大値を示すことがわかった。これより最適共注入C濃度として110/cmが決定できた。また、Cを800で共注入した試料は室温C共注入試料に比べ高い正孔濃度を示し、高温C共注入の有効性を明確にすることができた。一方、高濃度(110/cm)Al注入の場合は、C共注入によるホール濃度の変化は見られず、Al自体の高温注入により正孔濃度が高められることが確認できた。

再冠水に関する原位置試験研究(その2)

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JNC TJ1400 99-038, 83 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-038.pdf:4.96MB

本報告書は、核燃料サイクル開発機構の委託研究による「再冠水に関する原位置試験研究」をまとめたものである。ミニドーム(実験サイトのGL一50mGL82.5m間に構築した地下構造物の名称)埋戻し後に実施した再冠水から11カ月までの調査データをとりまとめている。神奈川県相模原市郊外に位置する相模川河川沿いの洪積台地上においてGL-82.5m間に構築した地下空間実験場周辺の地下水調査を行った。当該地盤は、GL-7mまではローム層により、またその下層厚14mまでは砂礫層が存在している。それ以深(GL一21m)の地盤はところどころに挟み層を含んだ泥岩層で構成されている。本調査は、1)ミニドーム埋戻し後に実施する再冠水過程における周辺岩盤の地下水環境変化の把握と2)地下水環境に対するモニタリングシステムの検証を行うため、泥岩層内に帯水する地下水の水圧、水温、pH、電気伝導率、および埋戻し工事で使用した埋戻し材(流動化改良土)から発生する固化熱によるミニドーム壁面の温度変化を計測した。さらに、浅層地下水と深層地下水の関連を調査するためコアおよび試錐孔内の地下水に対して安定同位体分析、また現地の浅層地下水で検出されている有機塩素化合物の有無を深層地下水に対して調べた。ここで、実施した再冠水過程は2回である。一つは、埋戻しlケ月後(Hl0.3.19)に計画通りに実施したもの(以下、第1回目再冠水と呼ぶ)と、もう一つは、埋戻し8ケ月後(Hl0.l0.6〉に水中ポンブの誤動作によって発生したもの(以下、第2回目再冠水と呼ぶ)である.その結果、地下50m以深の堆積軟岩中に構築した地下空洞を埋戻した後、再冠水を実施したことによる地下水環境変化の貴重な資料が得られた。そこで、これまで得られた知見をまとめると以下のようである。

Electrical conductivity of uranium-neptunium mixed oxides

山下 利之; 大内 金二*; 辻 利秀*; 加藤 徹也*; 落田 学*; 岩下 充成*

Journal of Alloys and Compounds, 271-273, p.400 - 403, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0925-8388(98)00098-X

(NpU)O(y=0.1,0.2)の電気伝導率()を1000C、酸素分圧10~10Paの範囲で、直流4端子法により測定した。電気伝導率の酸素分圧性は4領域に分割できる。10Pa以下の領域では、は酸素分圧にほとんど依存しない。10~10Pa及び10~10Paの領域では、はそれぞれ、10及び10の傾きで酸素分圧と共に増加する。このことから、これらの領域での主要な格子欠陥種は、それぞれ、Willisの(2:1:2)及び(2:2:2)の複合欠陥であると推定される。10Pa以上の領域では、の増加率は減少する。これらのlog vs.log(PO)曲線の特徴は、UOのものと基本的に同じであることがわかった。電気伝導率の温度依存性から求めた活性化エネルギーは、約0.3eVで、Np濃度に依存しない。