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論文

The Degradation of the electrical properties of IGBTs by 2-MeV electron irradiation at high-temperatures

中林 正和*; 大山 英典*; Hanano, N.*; 平尾 敏雄; Simoen, E.*; Claeys, C.*

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.183 - 186, 2004/10

IGBTの電気特性の放射線劣化について、2MeV電子線の高温で照射を行い、評価した。電子線照射の実験は高崎研究所の電子加速器を使用し、フラックスは10$$^{15}$$e/cm$$^{2}$$で固定し、照射中の温度を室温, 100, 200, 300$$^{circ}$$Cと変化させた。電気測定の結果、しきい電圧は照射温度100$$^{circ}$$Cで部分的に回復し、飽和電圧の増加が100$$^{circ}$$Cで最も顕著であることがわかった。また、この温度範囲では、放射線で誘起した界面準位による電圧シフトと固定電荷による電圧シフトの挙動が異なることが判明した。本ワークショップではこれらの違いについて解析し議論を行う。

論文

Comparison of COTS SRAMs and SDRAMs on total ionizing dose tolerance

竹内 広一郎*; 秋山 正嗣*; 平尾 敏雄

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.195 - 199, 2004/10

民生用半導体部品の宇宙適用検証のためには、実用環境に近い低線量率照射場で半導体部品の劣化評価を行い、劣化に及ぼす線量率の影響を明らかにする必要がある。本研究では、衛星に搭載が計画されている民生用半導体素子のSRAMとSDRAMに対し、原研高崎研の低線量率コバルト照射施設を使用し劣化評価試験を実施した。照射線量率は0.5Gy/h$$sim$$50Gy/hの範囲で変化させ累積線量は300Gyとした。その結果、300Gyまでの照射量では、両部品とも十分な耐性があることが確認できた。本ワークショップでは、これら照射効果の解析について発表し、試験方法に関する議論を行う。

論文

Possibility analysis of Cu(InGa)Se$$_{2}$$ thin-film solar cells for space use

川北 史朗*; 島崎 一紀*; 今泉 充*; 桑島 三郎*; 依田 真一*; 大島 武; 伊藤 久義

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.151 - 154, 2004/10

地上試験において観測されたCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池の放射線劣化特性の回復現象を考慮することで、民生部品実証衛生MDS-1を用いた宇宙試験でのCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池の特性変化を解析した。バンアレン帯を横切る軌道を周回するMDS-1での1年間の試験後においてもCu(In,Ga)Se$$_{2}$$太陽電池の発電特性はほとんど劣化せず、開放電圧が約1%のみの低下という非常に高い耐放射線性が確認できた。MDS-1軌道の平均温度(70$$^{circ}$$C),同程度の温度における地上試験で得られた劣化の回復率1$$times$$10$$^{-5}$$/s(短絡電流)及び2$$times$$10$$^{-6}$$/s(開放電圧)、並びにMDS-1軌道での放射線量を考慮して太陽電池の特性変化を解析した結果、放射線照射による劣化と熱アニールによる回復が同時に起こり、結果的に、軌道上では無劣化になると考えられ、軌道での実証試験結果と地上試験データを用いた計算結果に良い一致が得られた。

論文

Study of high-energy proton and electron irradiation effects on poly- and single-crystalline CuInSe$$_{2}$$ films

岡田 浩*; 夏目 聡*; 若原 昭浩*; 吉田 明*; 大島 武; 神谷 富裕

Proceedings of 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.147 - 150, 2004/10

カルコパイライト系の薄膜太陽電池の放射線劣化機構解明のために真空蒸着法やRFスパッタ法で作製した多結晶や単結晶CuInSe$$_{2}$$薄膜の陽子線及び電子線照射効果を調べた。加速エネルギー380keVの陽子線,2MeVの電子線を室温にてCuInSe$$_{2}$$薄膜へ照射した。その結果、陽子線,電子線ともに照射量の増加とともに電気抵抗が上昇した。抵抗上昇の温度依存性を測定し、比較したところ、電子線照射の場合、1$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{2}$$以下の照射では結晶粒界を越えて電流が流れるための活性化エネルギーが33meV減少したのに比べ、2$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{2}$$照射では53meVとなった。同様の変化は陽子線照射においても観測され、5$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$の照射により9.7meV低下することが見いだされた。

論文

Polytype-dependent vacancy annealing studied by positron annihilation

河裾 厚男; 吉川 正人; 前川 雅樹; 伊藤 久義; 千葉 利信*; Redmann, F.*; Rehberg, R. K.*; Weidner, M.*; Frank, T.*; Pensl, G.*

Materials Science Forum, 433-436, p.477 - 480, 2003/08

これまでの研究では、放射線照射によってSiC中に生成する原子空孔の熱アニールに対する挙動が、多形とともにどのように変化するかは、不明であった。そこで、電子線照射及びヘリウムイオン照射した4H,6H及び3C SiCの原子空孔型欠陥を陽電子消滅で捉え、アニール挙動を調べた。また、消滅$$gamma$$線の二次元角相関を測定し、六方晶と立方晶SiC中の主要な原子空孔の幾何学的知見を得た。その結果、電子線照射,ヘリウムイオン照射のいずれであっても3C SiC中の原子空孔は、1000$$^{circ}C$$以下のアニールで消失するが、4H,6H SiC中のそれは、1500$$^{circ}C$$まで残留することが明らかになった。即ち、3C SiC中の放射線照射損は、4H,6H SiCのそれに比べ、低温のアニールで除去できる。原子空孔の残留量は、3C$$<$$6H$$<$$4Hの順に増加することがわかり、Hexagonalityが原子空孔を安定化させる要因となることが示唆された。また、3C-SiC中の原子空孔は、単純な四面体対称をもつのに対し、六方晶中のそれは、C軸配向性をもつことが明らかになり、上の推察を裏付けた。

論文

切断と架橋によるゴム網目鎖の制御と発現する物性

伊藤 政幸*

日本ゴム協会誌, 75(2), p.68 - 72, 2002/02

本稿はゴムの網目鎖構造が関与すると考えられる未確定の問題を解明するために、放射線を利用してゴムに切断と架橋とを定量的に制御して加え、得られた試料の物性を測定し、以下の各点を明らかにした。(1)ゴムの破断伸びについて、生ゴムに架橋のみが加えられた場合には、破断伸びは架橋密度の-1/2乗に比例し、Bucheの理論と一致する。しかし切断が併発すると、短鎖網目への応力の集中と切断によって生じたFree endがゴムの伸び配向を妨害し、破断伸びは小さくなる。(2)Moony-Rivlin式のC$$_{1}$$は弾性項とみなすことができ、C$$_{2}$$は網目鎖間分子量の大きな鎖の絡み合いによる二次網目鎖によって発現する。(3)ゴム分子鎖が切断を受け、そこに酸化生成物が付加した場合、誘電緩和時間はFree endの長さが短いほど架橋点の束縛が強く、酸化生成物(極性基)の電場での運動が抑制されて緩和時間が長くなる。

論文

ESR study on the degradation of thermal control film

岩田 稔*; 今井 文一*; 中山 陽一*; 今川 吉郎*; 杉本 雅樹; 森下 憲雄; 田中 茂

Proceedings of 23rd International Symposium on Space Technology and Science (ISTS-23), Vol.1, p.513 - 518, 2002/00

人工衛星や宇宙ステーション等の宇宙機では搭載機器や居住空間の温度制御が不可欠であり、そのために重要な役割を果たす熱制御フィルムの信頼性評価技術の開発が強く求められている。このため、本研究では熱制御フィルムの放射線劣化の新たな評価手段として電子スピン共鳴法(ESR)適用の可能性を検討した。放射線による熱制御特性低下の原因となるフィルムの着色とそのアニーリング挙動を従来の光吸収法で評価し、フィルム中に放射線照射で発生したラジカルをESRで定量した。この結果、照射やアニールによる着色度の変化はラジカル量の変化とよく一致することを見いだし、フィルムの着色はラジカルによる光吸収に起因することを突き止めた。また、放射線で発生したラジカルは、空気中の酸素により急速に消滅すること,ガラス転移温度以下の加熱によっても消滅することを明らかにした。これらの結果から、宇宙用熱制御フィルムの耐放射線性評価法としてESRは極めて有効であると結論できる。

論文

放射線環境における高分子材料の寿命

瀬口 忠男

マテリアルライフ, 9(1), p.20 - 27, 1997/01

高分子材料の放射線劣化及び放射線環境における経年劣化の機構、寿命評価の試験方法、研究開発の課題について、現状を解説した。

論文

繊維強化プラスチックに対する放射線効果

宇田川 昂

非破壊検査, 45(4), p.270 - 275, 1996/00

繊維強化プラスチックの概念と、これを構造材料として放射線にさらされる環境、例えば宇宙や核融合炉で用いた場合の材料特性の変化について解説した。本解説では特に、放射線照射後の機械特性に変化が現れない、言わば潜在性放射線劣化として掲げられるいくつかの現象について、超音波顕微鏡で観察したマイクロクラックなどを例に挙げて、そこに潜む劣化の実際を述べた。

論文

Temperature effects in gamma-ray irradiation of organic insulators for superconducting magnets for fusion reactors

工藤 久明; 笠井 昇; 貴家 恒男; 瀬口 忠男

Irradiation of Polymers; Fundamentals and Technological Applications (ACS Symp. Series 620), 0, p.313 - 322, 1996/00

核融合炉用超電導磁石の有機絶縁材料として用いられる繊維強化樹脂のガンマ線照射に対する耐放射線性の照射温度依存性を調べた。77K照射では、室温照射に比べて、3点曲げ試験による曲げ強度の低下が著しく少なく、曲げ強度を初期の1/2にする線量は室温照射の25倍であった。照射による分解ガスを分析すると、水素の発生量は余り変わらなかったが、CO、CO$$_{2}$$、メタンの発生量が77Kでは著しく少なくなっていた。水素原子の引き抜き反応はC-H結合が77Kでも動けるために照射温度依存性が小さく、CO、CO$$_{2}$$が放出される反応は主鎖や側鎖の分子運動が77Kでは抑制されるために照射温度依存性があると解釈された。

論文

エラストマーの熱劣化と放射線劣化の相違点に関する検討

伊藤 政幸; 佐藤 武範*; 村上 謙吉*

日本ゴム協会誌, 69(1), p.62 - 67, 1996/00

架橋したエチレン-プロピレン純ゴムに放射線を線量を変えて照射した。未照射試料と照射試料の各々を試料として、化学応力緩和を80$$^{circ}$$Cから140$$^{circ}$$Cの範囲で10$$^{circ}$$C毎の一定温度で測定し、各温度での熱による分子鎖の切断速度を算出した。いずれの温度においても、放射線を照射した試料は線量に依存せず、未照射試料の約10倍の速度で分子鎖が切断されることが明らかとなった。一方、未照射試料を熱老化させた場合には、熱老化時間の増加に伴って切断速度が増加した。以上の結果から、放射線劣化の場合にはエラストマーから酸化防止剤へのエネルギー移動が起こり、照射によって酸化防止剤が急速に照射されるが、熱劣化においてはエラストマーと酸化防止剤の両者が同時に劣化を受けると考えられる。

論文

Low temperature gamma-ray irradiation effects on polymer materials

工藤 久明; 笠井 昇; 貴家 恒男; 瀬口 忠男

JAERI-Conf 95-003, 0, p.321 - 325, 1995/03

高分子材料、繊維強化複合材料に77K、4K、室温でガンマ線照射し、力学特性の変化を中心に、照射効果の温度依存性を調べた。77Kと室温では、材料の種類によって2~25倍に放射線劣化が77Kでは少なくなっていた。4Kと77Kでは放射線劣化に差がなかった。

論文

High energy ion irradiation effects on polymer materials

工藤 久明; 貴家 恒男; 瀬口 忠男

JAERI-Conf 95-003, 0, p.472 - 475, 1995/03

高分子材料、繊維強化複合材料に、サイクロトロンで加速されたプロトンなどのイオンを照射し、力学特性の変化を中心に照射効果を調べた。

論文

電線材料の放射線・熱加速劣化試験による寿命評価,II

八木 敏明; 瀬口 忠男; 奥田 智昭*; 金光谷 和彦*; 古川 清志*

三菱電線工業時報, (87), p.38 - 44, 1994/04

原子力発電所で使用される電線絶縁材料であるPVC、シリコーンゴム、EPゴムおよび2種類のノンハロゲン難燃架橋ポリオレフィンの実験配合について、熱と放射線による複合劣化を加速試験により調べ、寿命推定を行う研究を行なった。基準とする使用環境(1Gy/h,50$$^{circ}$$C)での劣化速度の50倍から1000倍の加速劣化を行い、機械特性の変化を調べた。いずれの材料の場合も、今回試験した加速倍率の範囲において、破断伸びの低下速度は加速倍率にほぼ比例して増加し、その劣化挙動は各加速倍率において相似である。逐次劣化の加速試験により求めた寿命は同時劣化場合とほぼ一致した。さらにEPゴムについて酸化防止材の種類による複合劣化への影響を調べた結果、耐放射線性改良効果の大きなある種の酸化防止剤を用いると、大幅に推定寿命が長くなることがわかった。

論文

ガラス繊維強化エポキシ樹脂複合材料に潜在する電子線照射による劣化

宇田川 昂; 丸山 誠次*; 貴家 恒男; 瀬口 忠男

日本複合材料学会誌, 20(2), p.67 - 72, 1994/00

ガラス繊維強化ビスフェノールA系エポキシ樹脂の機械的性質に対する放射線の影響を調べた。三点曲げ試験で強度変化が始まる敷居線量は30MGyであった。敷居線量に潜在する放射線劣化は、変位に対する荷重曲線から微分弾性率を求めることにより明らかにした。その微分弾性率曲線は二つの変形領域に分けることができ、それぞれ吸水率のデータと超音波顕微鏡観察により、繊維-樹脂界面の剥離および樹脂中におけるマイクロクラックの発生によるものと結論した。

論文

Low temperature gamma-ray irradiation effects of polymer materials on mechanical property

工藤 久明; 笠井 昇; 貴家 恒男; 瀬口 忠男

Radiation Physics and Chemistry, 43(4), p.329 - 334, 1994/00

 被引用回数:29 パーセンタイル:9.27(Chemistry, Physical)

低温環境で使用される高分子材料の耐放射線性を評価するため、極低温ガンマ線照射試験装置を製作した。ガラス繊維強化樹脂(GFRP)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)について77K照射後、機械的特性の変化を調べ、室温照射した場合と比較した。曲げ強度、破断伸びの変化とも大きな照射温度依存性を示し、初期値の半分にする線量が77K照射ではGFRPで25倍、PMMAでは17倍、PTFEでは5倍大きかった。GFRPでは、照射後に室温まで昇温しても曲げ強度に変化がなく、機械的特性の低下は主として照射中の温度に依存していることを示していた。

報告書

耐放射線性機器・材料データベースの構築・整備

福島 峰夫; 川妻 伸二; 和田 孝雄; 山本 隆一; 田中 康正

PNC-TN8410 93-192, 129 Pages, 1993/05

PNC-TN8410-93-192.pdf:3.02MB

原子力施設など放射線環境下で使用される電子部品や材料等について、多くの放射線照射試験が行われ、様々なデータが得られている。これらのデータは、原子力施設で使用される機器の設計の際、部品の選定や採用の可否の検討に極めて有効であることから、機器・材料の放射線劣化のデータを蓄積・活用するためのデータベースを構築・整備した。データベース構築にあたって、始めに予備検討を行い基本要件(利用対象者、収集するデータ範囲等)及び構築の条件(目的、機能等)を明らかにした。次に、データ入力のためのデータシートの検討を行った。以上の検討結果を基に、データベースシステムの試作を行った後、試作したシステムの課題点を抽出し、データベースシステムの改良を実施した。また、システムの改良と並行して、半導体及び高分子材料の放射線劣化のデータを収集・蓄積した。データベースに関する専門知識のない者でも簡単に操作できるデータベースシステムを構築することができ、平成5年7月現在で、半導体データ約1000件、高分子材料データ約500件を蓄積できた。構築したデータベースを用いて、放射線環境下で使用する電子機器の耐放射線性の評価を実施することができた。今後は放射線環境下で使用される機器の設計支援を行えるように、継続してデータの収集及びシステムの課題点の摘出・改良を行う。

論文

高分子複合材料の放射線照射効果

江草 茂則

放射線化学, 0(55), p.13 - 22, 1993/00

核融合炉用超電導磁石中で使用される高分子複合材料の機械的性質に対する放射線照射効果に関して、著者のグループによる1983-1991年の研究成果をレビューする。このレビューでは、室温或いは5Kで$$^{60}$$Co-$$gamma$$線及び中性子を照射されたのち、77K、4.2K、及び室温で試験されたガラス繊維強化高分子複合材料の機械的性質について解説する。その実験結果に基づいて、複合材料の放射線劣化機構を提案するとともに、複合材料の種類、試験温度、放射線の種類、及び照射温度等の影響について考察する。

論文

Effect of irradiation on chemiluminescence of EPR pure valcanisate

伊藤 政幸

Radiation Physics and Chemistry, 41(3), p.443 - 446, 1993/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:35.03(Chemistry, Physical)

放射線の照射量を異にするエチレン-プロピレン純ゴムの化学発光を測定し、その発光量の線量と温度依存性とを70-160$$^{circ}$$Cの範囲で調べた。測定に際し、試料の温度を一定に保って測定する定温法と、一つの試料を用いて系の温度を逐次上げながら測定する昇温法とを試みた。定温法では、測定時間の経過と共に発光量が変化した。そこで。測定された最大発光量を発光量とする方法(最大値法)と時間に対する変化がマックスウエル型になるデータ群から時間0に外挿して発光量とする方法(外挿法)とを比較した。数kGyの低線量照射により発光量は著しく増加するが、照射量と発光量とは比例せず、線量に対して飽和する傾向が認められた。310kGy照射した試料の活性化エネルギーは外挿法では、82.7kJ/mol、最大値法では74kJ/molであり、一方昇温法では温度範囲が70-115$$^{circ}$$Cで86.7kJ/molを得た。

論文

繊維強化プラスチックの放射線劣化に及ぼす繊維の影響

宇田川 昂

高分子論文集, 49(6), p.551 - 553, 1992/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.88(Polymer Science)

繊維強化プラスチックの放射線劣化に及ぼす繊維の影響を2MVの電子線を用いて調べた。耐放射線性は、母材にビスフェノールA系エポキシを用いた積層板の三点曲げ強度から評価した。カーボン繊維積層板はガラス繊維積層板より、かなり高い耐放射線性を示した。カーボン繊維とガラス繊維充填材の間にある違いを調べるため、母材としてポリエチレンを用いてモデル化した積層板の吸収線量とゲル分率の関係を調べた。ゲルの生成はカーボン繊維を充填した場合に著しく遅かった。この結果から、カーボン繊維には母材樹脂に対する放射線保護作用があり、これが炭素繊維強化プラスチックに高い耐放射線性を与える主な原因となっていることが分った。

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