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論文

Chemical studies on rutherfordium (Rf) at JAERI

永目 諭一郎; 塚田 和明; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 秋山 和彦; 石井 康雄; 佐藤 哲也; 平田 勝; 西中 一朗; 市川 進一; et al.

Radiochimica Acta, 93(9-10), p.519 - 526, 2005/00

 被引用回数:25 パーセンタイル:11.64(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

東海研究所タンデム加速器を用いて進めてきた超重元素(104番元素)ラザホージウム(Rf)の単一原子レベルでの化学挙動研究について報告する。特に短寿命(78秒)で数分間に1原子の割合で生成するRfのイオン交換挙動を調べるために開発した自動迅速イオン交換分離装置の概要を紹介する。また最近得られたRfのフッ化物錯体のイオン交換挙動について詳しく述べる。これはRfのフッ化水素酸溶液中での陰イオン交換挙動が、周期表同族元素であるジルコニウムやハフニウムの挙動とは大きく異なっていて、Rfのフッ化物形成に相対論効果が寄与している可能性を指摘する興味深い結果である。

論文

Theoretical analysis of electronic structure for the chemical bonding of Pu and Am in MgO

田中 久美子; 平田 勝; 関根 理香*

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 5(2), p.27 - 31, 2004/12

本研究ではPu, Am原子で置換したMgOについて電子状態計算を行い、特に6d, 5f電子がどのように化学結合に関与するかを詳しく検討することを目的としている。計算方法には、相対論DV-DFS法を用いた。Mgをアクチノイドで置換すると、基盤MgOのイオン結合性が弱くなり、広い範囲にわたって電荷移動が起こることが推測された。また、MgO中でのAn間の有効電荷を比較すると、Pu原子がよりイオン性が大きいということがわかった。An-Oの結合の安定性を決める指標としては、An6d-O2pの結合性、及び、An5f-O2pのHOMO付近の反結合性という2つの因子が重要ではないかと考えた。

論文

高強度テーブルトップレーザーが拓く科学と未来

山川 考一

電気学会光・量子デバイス研究会資料OQD-04-46, p.27 - 35, 2004/11

30兆分の一秒(33フェムト秒)の間に、百万キロワットの発電設備85万基分の、850兆ワット(0.85ペタワット)の光を放つテーブル・トップレーザーが完成した。このようなレーザーは、瞬間的にエネルギーを微小領域に集中することができるため、超高強度,超高圧,超高密度等の極限状態の下で初めて発現する現象の研究が飛躍的に進展し、荷電粒子の加速からガン治療まで幅広い応用が期待される。本講演では、相対論的レーザー場の生成を可能にする高強度レーザー光の発生方法について紹介するとともに、このような強電磁場が原子にどのような影響を与えるかについて最近の実験結果をもとに議論する。また、このような高強度レーザーによって生成される高エネルギー粒子や光子の特性とこれらの線源を用いた応用研究の可能性について紹介する。

論文

Fluoride complexation of element 104, rutherfordium

羽場 宏光*; 塚田 和明; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 秋山 和彦; 西中 一朗; 平田 勝; 矢板 毅; 市川 進一; 永目 諭一郎; et al.

Journal of the American Chemical Society, 126(16), p.5219 - 5224, 2004/04

 被引用回数:37 パーセンタイル:26.81(Chemistry, Multidisciplinary)

$$^{248}$$Cm($$^{18}$$O,5n)$$^{261}$$Rf反応で生成する104番元素ラザホージウム(Rf)のフッ化物錯体のイオン交換挙動を単一原子レベルで明らかにした。Rfの陰イオン交換挙動は、周期表同族元素であるジルコニウム(Zr)やハフニウム(Hf)の挙動とは明らかに異なることがわかり、Rfのフッ化物形成に相対論効果が寄与している可能性を指摘した。

論文

Chemical studies of the heaviest elements

永目 諭一郎; 羽場 宏光*; 塚田 和明; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 後藤 真一*; 秋山 和彦; 金子 哲也; 阪間 稔*; 平田 勝; et al.

Nuclear Physics A, 734, p.124 - 135, 2004/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:39.43(Physics, Nuclear)

超重元素(超アクチノイド元素)の化学研究についてレビューする。特に単一原子を対象にした化学実験の最近の進歩や、重元素領域で期待される化学結合における相対論効果の検証を中心に述べる。さらに原研で進めている超アクチノイド元素,ラザホージウム(Rf),ドブニウム(Db)の化学挙動研究からRfのイオン交換挙動について詳しく報告する。

論文

Many-electron dynamics of a Xe atom in strong and superstrong laser fields

山川 考一; 赤羽 温; 福田 祐仁; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; 内海 隆行*

Physical Review Letters, 92(12), p.123001_1 - 123001_4, 2004/03

 被引用回数:54 パーセンタイル:12.34(Physics, Multidisciplinary)

波長800nm, パルス幅20fsのレーザー光を集光強度10$$^{13}$$W/cm$$^{2}$$から10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$の範囲でキセノン原子に照射し、そのイオン化過程におけるダイナミクスについて研究を行った。レーザー照射強度に対するキセノン1価から20価イオンまでのイオン化収率を測定し、トンネルイオン化モデルとの比較を行った結果、(1)低価数イオンにおける予想外なイオン化収率の向上、(2)遮蔽効果による外殻と内殻電子群の非相互作用、(3)相対論レーザー強度及び数サイクルパルスによる多電子同時イオン化の抑制、等が明らかとなった。これらの新しい発見は、このような高強度場において多電子原子がどのように振る舞うかを知るうえで、新しい知見を与えるものである。

論文

超高出力を生み出すテーブルトップレーザー

山川 考一

応用物理, 73(2), p.186 - 193, 2004/02

30兆分の1秒(33フェムト秒)の間に、百万キロワットの発電設備85万基分の、850兆ワット(0.85ペタワット)の光を放つテーブルトップレーザーが完成した。このようなレーザーは、瞬間的にエネルギーを微小領域に集中することができるため、超高強度,超高圧,超高密度等の極限状態の下で初めて発現する現象の研究が飛躍的に進展し、荷電粒子の加速からガン治療まで幅広い応用が期待される。本稿では、最近開発に成功したペタワットチタンサファイアレーザー装置を中心に、これらのレーザー開発において最も重要となる極短パルスレーザー光の発生とその増幅過程におけるレーザー制御技術及びこれらのレーザーを用いた応用研究の現状について紹介する。

報告書

Ionization dynamics of a xenon atom in super-strong laser fields

山川 考一; 赤羽 温; 福田 祐仁; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; 内海 隆行*

JAERI-Research 2003-030, 14 Pages, 2003/12

JAERI-Research-2003-030.pdf:0.75MB

波長800nm,パルス幅20fsのレーザー光を集光強度10$$^{13}$$W/cm$$^{2}$$から10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$の範囲でキセノン原子に照射し、そのイオン化過程におけるダイナミクスについて研究を行った。レーザー照射強度に対するキセノン1価から20価イオンまでのイオン化収率を測定し、トンネルイオン化モデルとの比較を行った結果、(1)低価数イオンにおける予想外なイオン化収率の向上,(2)遮蔽効果による外殻と内殻電子群の非相互作用,(3)相対論レーザー強度及び数サイクルパルスによる多電子同時イオン化の抑制、等が明らかとなった。これらの新しい発見は、このような高強度場において多電子原子がどのように振る舞うかを知るうえで、新しい知見を与えるものである。

論文

Ionization of many-electron atoms by ultrafast laser pulses with peak intensities greater than 10$$^{19}$$ W/cm$$^{2}$$

山川 考一; 赤羽 温; 福田 祐仁; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹

Physical Review A, 68(6), p.065403_1 - 065403_4, 2003/12

 被引用回数:31 パーセンタイル:21.04(Optics)

光量子科学研究センターでは、高強度場科学と呼ばれる新しい光量子科学分野におけるさまざまな基礎・応用研究を目的に、極短パルス・超高ピーク出力Tキューブレーザーの開発を進めてきた。われわれは、既に開発に成功したピーク出力100TW,パルス幅20fsのチタンサファイアレーザー光を希ガス原子に集光し、トンネルイオン化過程により生成する多価イオンを飛行時間分解型質量分析器によって計測することにより、相対論効果が顕著となる集光照射強度2.6x10$$^{19}$$W/cm$$^{2}$$において、アルゴンの16価,クリプトンの19価,キセノンの26価を観測した。こうして生成したイオンは、これまで光電界のみでイオン化した場合の最高価数である。また、得られた実験結果を従来のトンネルイオン化モデルと比較し、相対論的レーザー場が初期段階のトンネルイオン化確率にほとんど影響を与えないことを初めて明らかにした。

論文

Super strong field ionization of atoms by 10$$^{19}$$ Wcm$$^{-2}$$, 10 Hz laser pulses

山川 考一; 赤羽 温; 福田 祐仁; 青山 誠; Ma, J.; 井上 典洋*; 上田 英樹; 桐山 博光

Journal of Modern Optics, 50(15-17), p.2515 - 2522, 2003/10

光量子科学研究センターでは、高強度場科学と呼ばれる新しい光量子科学分野におけるさまざまな基礎・応用研究を目的に、極短パルス・超高ピーク出力Tキューブレーザーの開発を進めてきた。われわれは、既に開発に成功したピーク出力100TW、パルス幅20fsのチタンサファイアレーザー光を希ガス原子に集光し、トンネルイオン化過程により生成する多価イオンを飛行時間分解型質量分析器によって計測することにより、相対論効果が顕著となる集光照射強度2.6$$times$$10$$^{19}$$W/cm$$^{-2}$$において、アルゴンの16価、クリプトンの19価、キセノンの26価を観測した。こうして生成したイオンは、これまで光電界のみでイオン化した場合の最高価数である。また、さらなるピーク出力の向上によるペタワット級レーザー開発研究の現状について述べる。

論文

Optical field ionization of rare gas atoms by $$>$$10$$^{19}$$ W/cm$$^{2}$$, 10-Hz laser pulses

山川 考一; 赤羽 温; 福田 祐仁; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹

レーザー研究, 30(12), p.749 - 750, 2002/12

光量子科学研究センターでは、高強度場科学と呼ばれる新しい光量子科学分野におけるさまざまな基礎・応用研究を目的に、極短パルス・超高ピーク出力Tキューブレーザーの開発を進めてきた。われわれは、既に開発に成功したピーク出力100TW,パルス幅20fsのチタンサファイアレーザー光を希ガス原子に集光し、トンネルイオン化過程により生成する多価イオンを飛行時間分解型質量分析器によって計測することにより、相対論効果が顕著となる集光照射強度2.6$$times$$1019W/cm$$^{2}$$において、アルゴンの16価,クリプトンの19価,キセノンの26価を観測した。こうして生成したイオンは、これまで光電界のみでイオン化した場合の最高価数である。

論文

Molecular-dynamics simulations of gold clusters

Bastug, T.; 平田 勝; Varga, S.*; Fricke, B.*; Erkoc, S.*; 向山 毅*

Advances in Quantum Chemistry, Volume 37, p.353 - 364, 2001/00

相対論密度汎関数法(RDFT)を用いて、金(Au)2原子分子の構造最適化計算を行い、ポテンシャルエネルギー曲線を作成した。このポテンシャルを用いてAu3個から555個のクラスターの分子動力学(MD)シミュレーションを行った。その結果、Au13個で構成されるクラスターが最も対称性が良く(Ih対称)安定に存在する可能性の高いことがわかった。

論文

107番元素ボーリウムの化学挙動

羽場 宏光

化学と工業, 54(5), P. 590, 2001/00

これまで104番元素ラザホージウムから106番元素シーボギウムまでの超アクチノイド元素に対して化学実験がなされ、それぞれ第7周期のIV族からVI族に位置づけられてきた。ところが107番元素ボーリウム(Bh)においては、化学挙動実験を行うのに十分な寿命をもつ同位体がなく、その化学挙動実験は行われていなかった。最近17秒の長い半減期をもつ同位体Bh-267が新しく合成され、早速その同位体を用いて6個のBh原子がオキシ塩化物として単離され、その揮発性が調べられた。Tc並びにReオキシ塩化物の揮発性や相対論電子軌道計算と比較することから、BhがVII族元素であることが初めて確認された。本論文ではこの実験の詳細を解説する。

論文

Plasma behavior confined on high-Tc superconducting tube

山内 俊彦; 松沢 秀典*; 三神 貢次*; 石川 純一*

Proceedings of International Conference on Phenomena in Ionized Gases (25th ICPIG), p.295 - 296, 2001/00

本研究は、高温超伝導体中にプラズマを生成しプラズマの閉じ込めを研究するとともに、そのプラズマを応用することが目的である。今回閉じ込め特性に特徴的な結果が得られたので報告する。高Tc超伝導体円筒に囲まれた石英管にプラズマを生成し、閉じ込め効果が改善されることを観測した。プラズマの特性は高感度CCDストリークカメラ及び分光器を使って測定した。本プラズマの大きさは長さ6cm及び直径6.5mmであり、その周りにビスマス系の高温超伝導体を適用した。これまでマイスナー効果による電子ビームの集束効果等を明らかにしてきたが、今回まずプラズマの特性…6eV及び5.2$$times$$10$$^{14}$$cm$$^{-3}$$…を決定した。そして特徴的なこととして、プラズマの減衰時間が高温超伝導体を使うことにより2倍大きくなることがわかった。

論文

Discrete-variational Dirac-Slater calculations on the valence band XPS for $$alpha$$-uranium metal

栗原 正義*; 平田 勝; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*

Journal of Nuclear Materials, 281(2-3), p.140 - 145, 2000/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:70.7

相対論DV-DS分子軌道法を用いて$$alpha$$相金属ウランの価電子帯光電子分光スペクトルの理論解析を行った。実験的に得られているスペクトルを定量的に帰属し、金属ウランの価電子帯での電子状態の特徴を明らかにした。また、各原子軌道ごとの部分状態密度を示すことにより、フェルミレベル近傍の各原子軌道の寄与を示した。

論文

相対論密度汎関数法による6価硝酸プルトニル錯体の電子状態解析と構造最適化

平田 勝; Bastug, T.; 館盛 勝一

日本原子力学会誌, 42(10), p.1104 - 1108, 2000/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.42(Nuclear Science & Technology)

相対論密度汎関数(RDFT)法を用いて硝酸プルトニル・2水和物のPu=O(プルトニウム酸素)結合及びPu-OH2結合におけるプルトニウム原子と配位子酸素原子間距離の構造最適化を行った。計算によって求められた原子間距離は実験的に報告されている原子間距離と良好な一致を示した。得られたポテンシャル曲線からは、Pu-OH2結合と比較してPu=O結合が非常に強いことを示した。また、安定構造における硝酸プルトニル・2水和物の電子状態を解析した結果、Pu=O結合の強さの原因は、プルトニウムの6d軌道と酸素の2p軌道との強い共有結合性に伴うものであることを明らかにした。また、これらの共有結合成分はPu-OH2結合ではそれほど顕著ではなかった。

報告書

相対論電子状態計算法(DV-DFS)を用いた重元素科学研究の現状

平田 勝; Bastug, T.*; 関根 理香*; 尾上 順*; 中松 博英*; 向山 毅*

JAERI-Review 99-008, 29 Pages, 1999/03

JAERI-Review-99-008.pdf:1.45MB

京大、静岡大、理研及び原研で進めている相対論電子状態計算法(DV-DFS)を用いた重元素科学研究に関する最近の研究成果を取りまとめた。本報告書は、日本化学会第74回春季年会(1998年3月)での特別企画講演及び原研で開催した、XAFS・相対論電子状態計算によるアクチノイド研究ワークショップ(1998年11月)で講演した内容をまとめたものである。

論文

Chromatographic studies of rutherfordium (element 104) with tributylphosphate

Br$"u$chle, W.*; Eichler, B.*; G$"a$ggeler, H. W.*; Guenther, R.*; J$"a$ger, E.*; Jost, D.*; Kratz, J. V.*; 永目 諭一郎; Paulus, W.*; Pershina, V.*; et al.

Proceedings of 1st International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements, 3 Pages, 1999/00

周期表第4族に属するZr,Hf並びに超アクチノイド元素Rfの塩酸溶液からトリブチルリン酸(TBP)への抽出挙動を調べた。8M HCl/TBP系においてZr, Hf, Rfそれぞれの分配係数は1180, 65,150となりTBPへの抽出はHf$$<$$Rf$$<$$Zrの順で大きくなるという興味ある結果が得られた。これは元素の周期性だけからは説明できない。したがって、相対論効果を考慮した理論計算に、加水分解と錯形成間の競争過程を導した計算を行うと実験の傾向をよく再現できることがわかった。

論文

The Scope and present status of JAERI "Advanced photon research" program

宅間 宏

Proceedings of 1st International Conference on Superstrong Fields in Plasmas, p.509 - 515, 1997/00

最近のCPA増幅によるレーザー技術の進歩によって、実験室規模の装置によって従来核融合用巨大システムでしか実現できなかったような100TW級以上の出力が通常の実験室規模の装置によって発生可能となり、またパルス幅もフェムト秒程度に短くすることが可能となっている。このような条件での光とプラズマの相互作用では、相対論的な効果や、電子だけにエネルギーが注入されるなど、従来見られなかったような新局面が展開され、その結果高強度のX線の発生やプラズマ中に長いチャンネルと作る光の伝播,光による電子の高エネルギー加速、さらには精密加工や医療など広範な基礎領域・応用領域で画期的な展開が期待される。原研の光量子研究計画は、このような新領域を総合的に開拓しようとなるもので、極短パルス幅・コンパクト化を特徴とする超高強度レーザーの開発,X線レーザーやレーザー加速への応用研究を中心とし、さらにそれらの結果を共同研究によって広範な領域に応用使用とするものである。すでに9.6TWのピーク出力を世界最短幅16.6fsで発生することに成功し、さらに100TW, 20fsの発生が本年中に達成される見込みである。

論文

Relativistic effects in transverse flow in the molecular dynamics framework

丸山 智幸*; 仁井田 浩二*; 丸山 敏毅; 千葉 敏; 中原 康明; 岩本 昭

Progress of Theoretical Physics, 96(1), p.263 - 268, 1996/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:21.98(Physics, Multidisciplinary)

QMD法を相対論的に拡張した四種類のバージョン(QMD/G,QMD/L,QMD/R,RQMD/S)を用いて横方向流を計算し、RQMDの結果と比較して相対論効果を明らかにした。そして、これら4種類のバージョンの内、RQMD/Sは、入射エネルギーが6GeV/uまでほぼRQMDと同じ結果を与えることを示した。このことにより、今後我々のグループがRQMD/Sを用いて行くことが正当である理由付けができた。

論文

トカマクにおけるトムソン散乱装置の概要

山内 俊彦

RTM-96-4, 0, p.19 - 25, 1996/00

1969年のT-3でのT$$_{e}$$およびn$$_{e}$$分布の測定以来、世界の多くの研究所でトムソン散乱装置が設置され、トカマクプラズマのT$$_{e}$$およびn$$_{e}$$分布を測定してきた。トムソン散乱法は測定位置、空間分解能および誤差が明確、仮定がない、データが分かり易く解析手順が単純である等の特徴を持つ。しかし、他のまねであってもその開発技術は高いことが求められ、さらに製作費用もかかる。それでここでは、現在世界的に優れた装置として上げられる3つの装置、LIDAR、TVTSおよびYAGTSについて比較し、その長所や短所および技術的問題点についてふれた。また著者が取得したノウハウはできる限り全て記述した。

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