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論文

Impurity effects in the microscopic elastic properties of polycrystalline Mg-Zn-Y alloys with a synchronised long-period stacking ordered phase

細川 伸也*; 木村 耕治*; 山崎 倫昭*; 河村 能人*; 吉田 亨次*; 乾 雅祝*; 筒井 智嗣*; Baron, A. Q. R.*; 川北 至信; 伊藤 晋一*

Journal of Alloys and Compounds, 695, p.426 - 432, 2017/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:67.8(Chemistry, Physical)

Inelastic X-ray scattering (IXS) was performed on polycrystalline Mg$$_{97}$$Zn$$_1$$Y$$_2$$ and Mg$$_{85}$$Zn$$_6$$Y$$_9$$ alloys with synchronized long-period stacking ordered (LPSO) phase for investigating the impurity effects in the microscopic elastic properties. Inelastic neutron scattering (INS) was also carried out on the former alloy. LA modes were clearly observed in the IXS spectra of both the LPSO alloys, while TA modes can mainly be detected in the second Brillouin zone. Broader inelastic signals and larger quasielastic peaks are characteristic due to the phonon scattering by the Zn/Y impurities. Only the TA excitation energies increase by adding the impurities, which indicates a harder stiffness of the bond angles relating to the L1$$_2$$-type clusters in the LPSO alloys. New dispersion-less excitation modes are observed at about 10 meV by adding the Zn/Y impurities. By comparing with the INS data, the contributions of the impurities to these excitations are discussed using differences in the scattering cross-sections between neutrons and X-rays.

論文

Identification of the crossing point at $$N$$ = 21 between normal and intruder configurations

Lic$u{a}$, R.*; Rotaru, F.*; Borge, M. J. G.*; Gr$'e$vy, S.*; Negoita, F.*; Poves, A.*; Sorlin, O.*; Andreyev, A.; Borcea, R.*; Costache, C.*; et al.

Physical Review C, 95(2), p.021301_1 - 021301_6, 2017/02

 被引用回数:10 パーセンタイル:19.68(Physics, Nuclear)

The $$beta^{-}$$ decay of $$^{34}$$Mg was used to study the $$^{34}$$Al nucleus through $$gamma$$ spectroscopy at the Isotope Separator On-Line facility of CERN. Previous studies identified two $$beta$$-decaying states in $$^{34}$$Al having spin-parity assignments $$J^{pi}$$=4$$^{-}$$ dominated by the normal configuration $$pi$$(d5/2)$$^{-1}$$ $$bigoplus$$ $$nu$$(f7/2) and $$J^{pi}$$ = 1$$^{+}$$ by the intruder configuration $$pi$$(d5/2)$$^{-1}$$ $$bigoplus$$ $$nu$$(d3/2)$$^{-1}$$(f7/2)$$^{2}$$. Their unknown ordering and relative energy have been the subject of debate for the placement of $$^{34}$$Al inside or outside the $$N$$ = 20 "island of inversion". We report here that the 1$$^{+}$$ intruder lies only 46.6 keV above the 4$$^{-}$$ ground state. In addition, a new half-life of $$T_{1/2}$$=44.9(4)ms, that is twice as long as thepreviously measured 20(10) ms, has been determined for $$^{34}$$Mg. Large-scale shell-model calculations with the recently developed SDPF-U-MIX interaction are compared with the new data and used to interpret the mechanisms at play at the very border of the $$N$$ = 20 island of inversion.

論文

Direct numerical simulation on non-equilibrium superconducting dynamics after neutron capture in MgB$$_{2}$$ superconductor

町田 昌彦; 小山 富男*; 加藤 勝*; 石田 武和*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 559(2), p.594 - 596, 2006/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:35.19(Instruments & Instrumentation)

本研究では、超伝導体MgB$$_{2}$$に中性子を照射した場合に生じる核反応後の超伝導非平衡現象を大規模数値シミュレーションにより明らかにする。一般に、超伝導体は、超伝導転移点近傍で電気抵抗が二桁程度変化することから、微弱な熱的信号も電気信号として捕らえることが可能である。したがって、本研究の目的は、中性子1つ1つを個々に検出できるような高精度中性子検出過程を上記の超伝導非平衡現象をシミュレーションすることで電気的にどれほどの精度でキャッチできるかを明らかにすることである。発表においては、シミュレーションにおいて得られた検出器としての空間分解能,時間分解能、そして、X線等で既に実用に供されている電圧バイアス状態での数値シミュレーション結果についても考察する。

論文

Neutronics assessment of advanced shield materials using metal hydride and borohydride for fusion reactors

林 孝夫; 飛田 健次; 西尾 敏; 池田 一貴*; 中森 裕子*; 折茂 慎一*; 発電実証プラント検討チーム

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1285 - 1290, 2006/02

 被引用回数:18 パーセンタイル:20.22(Nuclear Science & Technology)

核融合炉先進遮蔽材料としての金属水素化物及びホウ化水素の中性子遮蔽性能を評価するために中性子輸送計算を行った。これらの水素化物はポリエチレンや液体水素よりも水素含有密度が高く、一般的な遮蔽材よりも優れた遮蔽性能を示した。水素解離圧の温度依存性からZrH$$_{2}$$とTiH$$_{2}$$は1気圧において640$$^{circ}$$C以下で水素を放出することなく使用可能である。ZrH$$_{2}$$とMg(BH$$_{4}$$)$$_{2}$$は、鉄水混合材料よりも遮蔽体の厚さをそれぞれ30%と20%減らすことができる。水素化物とF82Hとの混合により$$gamma$$線の遮蔽性能が高くなる。中性子及び$$gamma$$線の遮蔽性能は以下の順で小さくなる:ZrH$$_{2}$$$$>$$Mg(BH$$_{4}$$)$$_{2}$$ and F82H$$>$$TiH$$_{2}$$ and F82H$$>$$water and F82H。

論文

Direct numerical simulations for non-equilibrium superconducting dynamics and related neutron detection in MgB$$_{2}$$

町田 昌彦; 小山 富男*; 加藤 勝*; 石田 武和*

Physica C, 426-431(1), p.169 - 173, 2005/10

最近発見されたMgB$$_{2}$$超伝導体は、主要構成元素としてB(ボロン)を含むため、中性子をよく吸収するため、超伝導の熱に対する鋭敏な特性を利用した中性子検出器の開発が期待されている。本講演では、この中性子検出過程を直接数値シミュレーションし、検出可能となる条件を明らかにする。特に、重要なファクターとして時空間分解能について直接数値シミュレーションから得られた結果を報告する。

論文

Electroplating of the superconductive boride MgB$$_{2}$$ from molten salts

阿部 英樹*; 吉井 賢資; 西田 憲二*; 今井 基晴*; 北澤 英明*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(1), p.406 - 409, 2005/01

ホウ物超伝導体MgB$$_{2}$$膜の電気めっき法による作製について報告する。MgCl$$_{2}$$などからなる混合溶融塩を原材料に使用し、アルゴン雰囲気下600$$^{circ}$$Cでこの溶融塩を電気分解することにより、10ミクロンオーダーの厚みを持ったMgB$$_{2}$$膜を作製することができた。本手法では、基板材料にはグラファイトを使用するが、平坦な基板のみならず曲がった基板の上にも膜を作製できることが特徴である。また、電気抵抗測定及び磁化測定から、作成した試料が36Kに超伝導転移を示すことが観測された。

論文

金属系高温超伝導物質MgB$$_{2}$$のエレクトロニクス応用; トンネル接合素子と熱緩和型パルス応答素子への展開に向けて

石田 武和*; Wang, Z.*; 四谷 任*; 町田 昌彦

固体物理, 40(1), p.51 - 67, 2005/01

新しい超伝導体MgB$$_{2}$$は、エレクトロニクスを初めとしてさまざまな応用分野への展開が期待されている。本論文では、おもに、MgB$$_{2}$$を用いたトンネル接合素子開発の現状と熱緩和型パルス応答素子による中性子計測に関する取り組みについて解説する。特に、中性子計測に関しては、地球シミュレータを用いた熱緩和の大規模シミュレーションによりMgB$$_{2}$$素子の検出条件を明らかにした結果について報告する。

論文

Superconducting properties of MgB$$_{2}$$ films electroplated to stainless steel substrates

阿部 英樹*; 西田 憲二*; 今井 基晴*; 北澤 英明*; 吉井 賢資

Applied Physics Letters, 85(25), p.6197 - 6199, 2004/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:46.17(Physics, Applied)

MgCl$$_{2}$$, NaCl, KCl, MgB$$_{2}$$O$$_{4}$$からなる混合溶融塩に微量のCuCl$$_{2}$$を添加したところ、ステンレス基板上にホウ化物超伝導体MgB$$_{2}$$膜を電気化学的手法によって作製できることを発見した。顕微鏡観察から、薄いCu層がステンレスとMgB$$_{2}$$膜を結合させる役割をしていることが示唆された。また、低温における電気伝導測定から、臨界磁場28T,不可逆磁場13T、及び臨界電流25000A/cm$$^{2}$$の超伝導パラメータが得られた。この結果は、本手法で作製した膜が良好な超伝導特性を有することを示す。さらに、本手法の有する簡便安価性を考え合わせると、本手法はpowder-in-tube法のような従来型の膜作製法に比べ、応用に有利と結論した。

論文

AMGによる偏微分方程式の解法

佐々 成正; 町田 昌彦; 山田 進; 荒川 忠一

計算工学講演会論文集, 8(2), p.757 - 758, 2003/05

低温,磁場中での超伝導状態を記述するギンツブルグーランダウ方程式に代数的マルチグリッド(AMG)を適用し、数値シミュレーションを行った。AMGを用いる利点は主に次の2点である。まず、AMGを用いると大規模な問題が効率良く解けること。さらに、幾何学的マルチグリッドとは異なり、境界条件が複雑な場合でも適用可能であることが挙げられる。現実のシステムでは複雑な形状下でのシミュレーションを行わなくてはならないため、AMGの適用が不可欠である。これまでの研究では静的なギンツブルグーランダウ方程式の解法として最急降下法やCG法などの緩和法が数多く用いられてきた。本研究ではAMGと緩和法の計算効率についての比較をおこない、特定のパラメータ領域でAMGの優位性を示した。

論文

Electrochemical synthesis of superconductive MgB$$_{2}$$ from molten salts

吉井 賢資; 阿部 英樹*

Physica C, 388-389(1-4), p.113 - 114, 2003/05

われわれは最近、MgCl$$_{2}$$,NaCl, KCl, MgB$$_{2}$$O$$_{4}$$の混合融液をアルゴン雰囲気下で電析することにより、超伝導体MgB$$_{2}$$が合成できることを見出した。試料の超伝導性については、帯磁率及び電気抵抗測定により確認した。電気抵抗がゼロになる試料が作成できたことは、本手法がデバイス作成へ応用できる可能性を示唆する。本発表では、試料作成の最適条件を見出すため、NaClをLiFなど他のアルカリハライドに置換することによる試料の超伝導特性の変化について調べた。

論文

Neutron scattering study of magnetic ordering and excitations in the doped spin-gap system Tl(Cu$$_{1-x}$$Mg$$_{x}$$)Cl$$_{3}$$

大沢 明; 藤澤 真士*; 加倉井 和久; 田中 秀数*

Physical Review B, 67(18), p.184424_1 - 184424_8, 2003/05

 被引用回数:29 パーセンタイル:22.07(Materials Science, Multidisciplinary)

ドープされたスピンギャップ系Tl(Cu$$_{0.97}$$Mg$$_{0.03}$$)Cl$$_{3}$$における不純物誘起反強磁性秩序での磁気構造及び磁気励起を調べるために中性子散乱実験を行った。その結果、T$$_{N}$$=3.45K以下で磁気ブラッグ散乱を観測し、磁気構造を決定した。その結果、この磁気構造は母体物質であるTlCuCl$$_{3}$$の磁場誘起秩序相の磁気構造と同じであることがわかった。またTlCuCl$$_{3}$$と同様に三重項磁気励起を観測し、その磁気励起の分散関係を決定した。そして、スピンギャップに対応する最小エネルギー励起も観測した。またそのスピンギャップの温度変化を調べた結果、T$$_{N}$$以下で急激に増大する振る舞いが見られた。この結果はこの系において、不純物誘起反強磁性秩序とスピンギャップが共存しているのを強く主張している。

論文

電気化学的手法による超伝導ホウ化物MgB$$_{2}$$薄膜の作製; MgB$$_{2}$$電気めっき法の開発

吉井 賢資; 阿部 英樹*

化学と工業, 56(7), p.802 - 804, 2003/00

新規超伝導体MgB$$_{2}$$の薄膜を、不活性雰囲気中における溶融塩からの電気化学反応により作製した。この、「MgB$$_{2}$$電気めっき法」は、簡便安価な装置により、1段階での薄膜作製を行うことができるという工業応用上の利点を持つ。本手法はまた、任意形状基板の表面に超伝導薄膜を作製できるという特長を備えている。この特長により、従来の超伝導応用技術の枠を越えた、新たな製品が創出されると期待される。

論文

Electron irradiation effects on MgB$$_{2}$$ bulk samples

岡安 悟; 池田 博*; 吉崎 亮造*

Physica C, 378-381(1-4), p.462 - 465, 2002/10

新しい超伝導物質MgB$$_{2}$$は磁場中では超伝導特性が急激に悪くなる。この物質に電子線を照射し、照射前後のピン止め特性の変化を比較することでその特徴を調べた。電子線は原研高崎の静電型加速器を用い、25MeVのエネルギーで5$$times$$10$$^{17}$$e/cm$$^{2}$$の照射量を照射した。一般に電子線照射では結晶中の軽いイオンがはじき出され点欠陥を形成する。しかし試料が焼結体の場合は結晶粒の中に点欠陥を形成するよりは、むしろ結晶境界にダメージが加えられる。電子線照射をされたMgB$$_{2}$$焼結体は超伝導特性が悪くなる方向にピン止め特性が変化した。臨界電流密度は減少し、磁化の温度依存性でも超伝導分率が減少する。照射によって粒界にダメージが与えられることを考えると、粒界がこの物質の超伝導のピン止め特性を担っていることを裏付けているといえる。零磁場冷却後に磁場をかけた磁化率の温度変化を昇温で測ったものを詳細に調べると、電子線照射の試料では転移点近傍での振る舞いに飛びが見られる。照射によって弱められた粒界から磁束が試料内に侵入しているのがわかる。こうした現象は未照射の試料でも見られるが照射によってより顕著になる。

論文

Irradiation effects on MgB$$_{2}$$ bulk samples and formation of columner defects on high-Tc supercoductor

岡安 悟; 笹瀬 雅人; 北條 喜一; 知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 池田 博*; 吉崎 亮造*; 神原 正*; 佐藤 浩行*; 浜谷 祐多郎*; et al.

Physica C, 382(1), p.104 - 107, 2002/10

 被引用回数:25 パーセンタイル:25.48(Physics, Applied)

新超伝導物質MgB$$_{2}$$の超伝導特性を改善するために照射効果を調べた。電子線照射は焼結体試料の粒界結合を損なうため、超伝導特性は悪くなる。一方、高エネルギー重イオン照射は、臨界電流密度ならびに不可逆磁場を改善する。また、高温超伝導体における円柱状欠陥生成メカニズムについて熱スパイクモデルを改良したTime-dependent Line Sourceモデルを適用して解析した。その結果、高速イオンが電子系に与えるエネルギーSeのうち1/4~1/3の値しか円柱状欠陥生成に寄与していないことがわかった。

論文

Electrical transport properties of bulk MgB$$_{2}$$ materials synthesized by electrolysis on fused mixtures of MgCl$$_{2}$$, NaCl, KCl and MgB$$_{2}$$O$$_{4}$$

吉井 賢資; 阿部 英樹*

Superconductor Science and Technology, 15(10), p.L25 - L27, 2002/10

 被引用回数:11 パーセンタイル:47.34(Physics, Applied)

MgCl$$_{2}$$, NaCl, KCl及びMgB$$_{2}$$O$$_{4}$$の混合溶融塩に対し、Arフロー下600$$^{circ}$$Cにおいて電析を行ったところ、超伝導体MgB$$_{2}$$を含む析出物が得られた。この試料に対し、ゼロ磁場下の電気伝導測定を行ったところ、超伝導転移が約37Kで観測された。この温度は磁化測定から得られたものと近い。抵抗率は約32K以下でゼロとなった。電気伝導率の外部磁場依存性から、0Kでの上部臨界磁場及びコヒーレンス長は9.7T及び5.9nmと求められた。

論文

Morphology evolution of thin Ni film on MgO(100) substrate

Lin, C.; Xu, Y. H.; 楢本 洋; Wei, P.; 北澤 真一; 鳴海 一雅

Journal of Physics D; Applied Physics, 35(15), p.1864 - 1866, 2002/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:60.31(Physics, Applied)

Ni薄膜を薄膜厚さをパラメータとして400度でMgO(100)上に形成し、原子間力顕微鏡により形態形成過程を評価した。その結果、約1nm厚まではNiは島状構造になること、及び2.5nmから7.5nmあたりまで、同一径のピンホールが規則的に配列することを見いだした。このような構造の発展の原因は弾性的な歪エネルギーであり、10nmのピンホール構造はとらなかった。

論文

Electrochemical synthesis of superconductive boride MgB$$_{2}$$ from molten salts

阿部 英樹*; 吉井 賢資

Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 41(6B), p.L685 - L687, 2002/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:63.37(Physics, Applied)

近年、ホウ素化合物MgB$$_{2}$$が39Kで超伝導を示すことが報告され、本物質の性質に関する研究が盛んである。これまでの報告では、本系の合成はMgとBの直接反応によって行われている。本研究では、この物質が電気化学的に合成できることを見出した。合成はMgCl$$_{2}$$,KCl,MgB$$_{2}$$O$$_{4}$$の混合溶液に対し、600$$^{circ}$$C,アルゴンフロー下で行った。磁化測定及びX線回折測定から、マイナス極に析出した試料がMgB$$_{2}$$を含むことを明らかにした。ボルタメトリ測定から、MgB$$_{2}$$が生成する電圧は-1.6Vと求められた。

論文

AMG(Algebraic Multi Grid)による超伝導Ginzburg-Landau方程式の解法

佐々 成正; 町田 昌彦; 山田 進; 荒川 忠一

計算工学講演会論文集, 7(1), p.171 - 172, 2002/05

代数的マルチグリッド(AMG)を低温,磁場中での超伝導状態を記述するギンツブルグ-ランダウ方程式に適用し、これを数値的に解いた。AMGを用いる利点は主に次の2点である。まず、AMGを用いると大規模な連立1次方程式系を効率良く解けること。さらに幾何的マルチグリッドとは異なり、境界条件が複雑な場合にでも適用可能であることが挙げられる。現実のシステムでは複雑な形状下でのシミュレーションを行なわなければならないから、AMGの使用が不可欠である。通常ギンツブルグ-ランダウ方程式は緩和法で解かれることが多いが、AMGを使った方法の方が計算効率が良いことがわかった。

論文

Thermodynamics of the UO$$_{2}$$ solid solution with magnesium and europium oxides

藤野 威男*; 佐藤 修彰*; 山田 耕太*; 仲間 正平*; 福田 幸朔; 芹澤 弘幸; 白鳥 徹雄*

Journal of Nuclear Materials, 297(3), p.332 - 340, 2001/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:71.43(Materials Science, Multidisciplinary)

固溶体Mg$$_{y}$$Eu$$_{z}$$U$$_{1-y-z}$$O$$_{2+x}$$ の酸素ポテンシャルの測定を、O/Metal比の関数として、1000, 1100及び1200$$^{o}$$Cにおいて測定した。y=0.05, z=0.1 and y=0.05, z=0.05の試料では、酸素ポテンシャルの急変する組成(GOM)が、1.995であったが、Mg$$^{2+}$$ の濃度が高い、y=0.1, z=0.05の試料では、1.908まで減少した。1000-1200 $$^{o}$$Cの温度範囲では、GOMは変化しなかった。GOMの組成では、全Mg$$^{2+}$$ の47.3%が蛍石型構造結晶格子の、原子間位置を占めていることが判明した。

論文

Pinning properties of quenched and melt growth method-YBCO bulk samples

岡安 悟; 笹瀬 雅人; 黒田 直志; 岩瀬 彰宏; 数又 幸生*; 神原 正*

Physica C, 357-360(Part.1), p.501 - 504, 2001/09

溶融法で作製したイットリウム系高温超伝導体(QMG-YBCO)の強いピン止め特性を調べるため、照射により異なる2つのタイプのピン止め欠陥を導入し、ピン止めにおける照射効果の違いを比較した。プロトン照射では結晶のユニットサイズ(~直径15Å)程度の欠陥が試料に導入され、すべての動作温度域で1テスラの磁場付近でピン止め特性が改善された。3.5GeVのXe照射では試料内に直径10Å程度の円柱状欠陥が導入された。この欠陥は強いピン止め効果を期待されたが、もともと強いピン止め力を有するこの系ではあまり効果はなかった。しかしながら転移温度近傍の高い動作温度でピン止め力が回復する現象が観測され、円柱状欠陥によるピン止め力が高温で有効であることが示された。いずれの場合も、基本的なピン止め特性は、試料中にランダムに分布するY211の析出物が支配していることが明らかになった。

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