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論文

V(001)表面からの重水素分子脱離に与える表面酸化膜の影響

寺岡 有殿; 戸出 真由美*; Harries, J.; 吉越 章隆

電気学会論文誌,C, 134(4), p.473 - 478, 2014/04

The desorption of deuterium molecules from a V(001) surface is limited by deuterium diffusion in the oxide layer. The distribution of desorption temperature can be controlled by varying the oxide layer thickness. The desorption of deuterium molecules existing near the surface shifts towards a higher temperature region over room temperature. The desorption of deuterium molecules dissolving in the bulk could not be controlled because the oxide layer is still degraded near the higher desorption temperature. Whether the deuterium desorption can be controlled by the oxide layer or not is determined by a relationship between oxide degradation temperatures and deuterium desorption temperatures.

論文

PFG-NMR and SANS studies in cation exchange membranes based on sulfonated polyphenylene multiblock copolymers

吉田 実留*; Zhao, Y.; 藤田 正博*; 大平 昭博*; 竹岡 裕子*; 小泉 智*; 陸川 政弘*

ECS Transactions, 50(2), p.1045 - 1053, 2012/10

We employed the pulsed field gradient nuclear magnetic resonance (PFG-NMR) technique to investigate the self-diffusion coefficient of water, $$D$$$$_{rm NMR}$$, in newly designed cation exchange membranes, made of sulfonated poly($$p$$-phenylene)-poly(ether ketone) multiblock copolymers, which are denoted by S-6H ($$n$$) $$x$$:$$y$$. The $$D$$$$_{rm NMR}$$ value was measured as a function of the gradient strength, g, from 0.1 to 11.0 T/m. S-6H (14) 1:1 showed the $$D$$$$_{rm NMR}$$ value about 10 times lower than the value in bulk liquid water. Small angle neutron scattering (SANS) measurements showed two peaks in S-6H (14) 1:1. The low $$q$$ peak is attributed to the formation of microdomains and the high $$q$$ peak is due to the formation of ionic clusters in the swollen microdomains.

論文

A Chemical-state-specific study of the composition of the natural oxide layer of V$$_{25}$$Cr$$_{40}$$Ti$$_{35}$$

Harries, J.; 寺岡 有殿; 戸出 真由美; 吉越 章隆

Applied Physics Express, 5(3), p.031802_1 - 031802_3, 2012/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

Angle-resolved photoelectron spectroscopy is an established technique for obtaining information on the depth-dependence of the concentration of elements within a sample. When synchrotron radiation is used as the X-ray source, the high flux and high energy resolution allow chemical-state specific information to be obtained - an area where the technique has advantages over more quantitative techniques with higher depth resolution. Here we describe the application of the technique at the surface chemistry end-station at BL23SU, SPring-8, where thin films can be analysed in situ. The technique is applied to studying the natural oxide surface layer of V$$_{25}$$Cr$$_{40}$$Ti$$_{35}$$, a hydrogen-storage material.

論文

中性子小角散乱法で見るネオジム系焼結磁石の平均内部構造

武田 全康; 鈴木 淳市*; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*

日本金属学会誌, 76(3), p.165 - 176, 2012/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:22.35(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

Small-angle neutron scattering (SANS) method is applied for the investigation of average internal structures of Neodymium-Iron-Boron (Nd-Fe-B) sintered magnets. The information obtained using SANS is average structure of the magnet and sometimes complementary to the microstructural information using the scanning electron microscopy. The SANS patterns were sensitive to internal structural changes introduced by the sintering process and the formation of magnetic domains, and we found a correlation between the SANS intensity and the coercivity. These observations indicate that SANS is a promising tool to investigate the origin of the coercivity of Nd-Fe-B sintered magnets. This article is a brief introduction to SANS and gives several examples of its application to investigation of Nd-Fe-B sintered magnets in the viewpoint of the correlation between the average structure and the coercivity.

論文

Structural and valence changes of europium hydride induced by application of high-pressure H$$_{2}$$

松岡 岳洋*; 藤久 裕司*; 平尾 直久*; 大石 泰生*; 三井 隆也; 増田 亮; 瀬戸 誠*; 依田 芳卓*; 清水 克哉*; 町田 晃彦; et al.

Physical Review Letters, 107(2), p.025501_1 - 025501_4, 2011/07

 被引用回数:20 パーセンタイル:24.94(Physics, Multidisciplinary)

1万気圧を超える高い水素圧力に晒されたユーロピウム水素化物の結晶構造と原子の価数状態を観測し、それらの変化を捉えることに成功した。その結果、従来知られている2水素化物よりも水素濃度が高く、ユーロピウムの価数が+3価で、面心立方金属格子を持つ結晶構造相が出現すること、すなわちユーロピウム水素化物も従来の水素化物の構造則に従うことが確認された。これによって、すべての希土類金属水素化物に共通する、水素濃度によってとりうる結晶構造の一般則が確立された。

論文

Electronic structure of lithium amide

鎌倉 望; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 坪田 雅己*; Paik, B.*; 市川 貴之*; 小島 由継*; 室 隆桂之*; 加藤 有香子*; et al.

Physical Review B, 83(3), p.033103_1 - 033103_4, 2011/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:71.17(Materials Science, Multidisciplinary)

高容量水素貯蔵材料として期待されている軽元素系水素化物であるリチウムアミドの電子構造についてN 1$$s$$軟X線発光,吸収分光により研究を行った。発光スペクトルの価電子帯上端と吸収スペクトルの伝導帯下端との間には絶縁体であるリチウムアミドのバンドギャップが観測されている。発光スペクトルによって得られた価電子帯は鋭い3ピークが価電子帯上端から約8eVまでのエネルギー範囲に分布している。バンド計算との比較から発光スペクトルの高結合エネルギー側のピークは水素との混成状態によるものであることがわかる。この状態についてはバンド計算よりも高結合エネルギー側に位置しているが、軟X線発光,吸収分光により得られたリチウムアミドの電子構造はバンド計算とほぼ一致することが明らかとなった。

論文

放射光光電子分光による重水素イオン注入V$$_{25}$$Cr$$_{40}$$Ti$$_{35}$$表面の熱変性分析

戸出 真由美; Harries, J.; 寺岡 有殿; 吉越 章隆

電気学会論文誌,C, 130(10), p.1819 - 1820, 2010/10

水素貯蔵合金の表面皮膜の熱変性過程と水素の脱離温度特性を、放射光光電子分光法で観測した。実験はSPring-8の原子力機構専用軟X線ビームライン(BL23SU)に設置した表面反応分析装置(SUREAC2000)を用いて行った。自然酸化膜付きのV$$_{25}$$Cr$$_{40}$$Ti$$_{35}$$と、自然酸化膜上から重水素イオンを注入したV$$_{25}$$Cr$$_{40}$$Ti$$_{35}$$のSR-XPS測定を行った。非重水素化VCrTiでは373Kから473Kの間、重水素化では473Kから573Kの間で酸化膜が著しく変質した。重水素イオンを注入すると自然酸化膜の熱安定性が100度程度安定化することが観測された。

論文

Electronic structure of La(Fe$$_{0.88}$$Si$$_{0.12}$$)$$_{13}$$

鎌倉 望; 岡根 哲夫; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 藤森 淳; 藤田 麻哉*; 藤枝 俊*; 深道 和明*

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1262, 6 Pages, 2010/10

La(Fe$$_{0.88}$$Si$$_{0.12}$$)$$_{13}$$ shows peculiar magnetic properties such as the first order paramagnetic-ferromagnetic transition and magnetic-field induced metamagnetic transition accompanied by the lattice expansion. The practical application using the magnetic transition temperature controlled by hydrogen absorption is expected in this compound. Here, the electronic structure of La(Fe$$_{0.88}$$Si$$_{0.12}$$)$$_{13}$$ has been investigated by photoemission spectroscopy using synchrotron soft X-rays. The Fe 3$$s$$ core-level photoemission spectra below and above the Curie temperature $$T$$$$_{C}$$ exhibit a satellite structure at $$sim$$ 4.3 eV higher binding energy than the main peak, which is attributed to the exchange splitting due to the local moment of Fe. The valence band photoemission spectrum shows temperature dependence across the $$T$$$$_C$$. The temperature dependence of the photoemission spectra is discussed based on the difference between the electronic structure in the ferromagnetic phase and that in the paramagnetic phase.

論文

Correlation between the averaged internal structure and the coercive force of neodymium-iron-boron (Nd-Fe-B) sintered magnets investigated by small-angle neutron scattering

武田 全康; 鈴木 淳市; 山口 大輔; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*

Proceedings of 21st International Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and their Applications (REPM 2010), p.161 - 164, 2010/08

現状では希少金属であるDyの添加が不可欠な高温で使われるNd-Fe-B焼結磁石のDy使用量を減らすのに鍵となる、焼結磁石内部の平均構造に関する情報を得るために、原子力研究開発機構の研究用原子炉JRR-3に設置されている小角散乱装置、SANS-J-IIを用いて、中性子小角散乱測定を行った。2次元検出器上で観測された中性子小角散乱の強度マップは、焼結や焼結後の熱処理条件で大きく変わり、中性子小角散乱法が、焼結磁石内部の平均構造を調べるのに、非常に有効な研究手段であることを示している。

論文

Conceptual study for the hollow core of a research reactor

米田 政夫; 新居 昌至; 佐川 尚司; 楠 剛

Proceedings of 12th International Group on Research Reactors (12th IGORR) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2009/10

We carried out conceptual study of a future research reactor focused on a hollow core. The hollow core satisfied both utilizations of neutron beam and irradiation. It was indicated that the hollow core with 40.8cm-by-40.8cm had higher neutron flux in the D$$_{2}$$O tank by 30% than a square core with 40.8cm-by-40.8cm. The hollow core could achieve almost same flux as a smaller square core with 35.7cm-by-35.7cm. Because there was the peak flux at the furthest point from the core in the D$$_{2}$$O tank in the case of the hollow core, it was able to obtain more neutrons for neutron irradiation utilization. The hollow core had flat and large (20.4cm-by-20.4cm) irradiation area of fast neutron in the central area. There the fast neutron flux was 7.0$$times$$10$$^{14}$$ (n/cm$$^{2}$$/s). There is not a reactor that has such a large irradiation field of fast neutron. Therefore the hollow core is regarded as an attractive research reactor for irradiation field of fast neutron.

論文

Conceptual design of experimental equipment for large-diameter NTD-Si

八木 理公; 渡邊 雅範; 大山 光樹; 山本 和喜; 米田 政夫; 加島 洋一; 山下 清信

Applied Radiation and Isotopes, 67(7-8), p.1225 - 1229, 2009/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:45.41(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

Neutron Transmutation Doping Silicon (NTD-Si) is expected to save effectively the consumption energy when an Insulation Gate Bipolar Transistor (IGBT) with NTD-Si is applied to electrical inverter of hybrid car. Therefore, development of neutron irradiation technology for the large-diameter silicon up to 12 inches diameter will contribute greatly to increasing production of NTD-Si and cost reduction. In our development project, an irradiation-experimental equipment is designed by using the Monte Carlo neutron transportation calculation code (MCNP5) in order to improve the neutron flux distribution of the radial direction on 12 inches NTD-Si. As the results of the calculations, the neutron absorption reaction ratio of the circumference to the center was within 1.09 by use of the thermal neutron filter which covers the surface of the silicon ingot. The flatting effect of neutron flux distribution for the 12 inches diameter silicon will be confirmed experimentally by using the equipment, which will be installed in the Japan Research Reactor No.4 (JRR-4) in 2009.

論文

Atomic layer fluorination of highly oriented pyrolytic graphite using hyperthermal atomic fluorine beam

田川 雅人*; 横田 久美子*; 前田 健一*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

Applied Physics Express, 2(6), p.066002_1 - 066002_3, 2009/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:83.99(Physics, Applied)

超熱(運動エネルギー10eV)フッ素原子ビームと高配向熱分解形成グラファイト(HOPG)との反応が研究された。原子状フッ素を暴露したHOPG表面の放射光光電子分光による分析で、フッ化反応がHOPG(0001)最表面に限られることがわかった。これは10eVの運動エネルギーがグラファイト層を貫通するのに不十分であるが、C-C結合を切ってCFやCF$$_{2}$$基を形成するには十分であることが原因である。この実験によって10eV領域の超熱エネルギーは炭素系物質の最表面を無損傷で改質するのに有利であることが示された。

論文

A Combined method of small-angle neutron scattering and neutron radiography to visualize water in an operating fuel cell over a wide length scale from nano to millimeter

岩瀬 裕希; 小泉 智; 飯倉 寛; 松林 政仁; 山口 大輔; 前川 康成; 橋本 竹治

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 605(1-2), p.95 - 98, 2009/06

 被引用回数:31 パーセンタイル:8.52(Instruments & Instrumentation)

燃料電池の発電特性は燃料電池セル中の水の分布・挙動と直結する。燃料電池の水分布は電解質膜のイオンチャンネル内に存在するミクロスケールの水,ガス拡散相やセパレータの流路に滞留したマクロスケールの水といったように広い空間スケールにわたって存在し、総合的に発電特性を支配すると考えられている。今回、ミクロスケールからマクロスケールの水分布を広範囲な空間スケールについて横断的に観察するための計測手段として、中性子小角散乱と中性子ラジオグラフィを結合させた計測システムを開発した。本計測法により、実作動状態下の燃料電池単セル内のミクロからマクロスケールの水分布状態を観察することを世界に先駆けて成功した。

論文

Hydrogen desorption from a diamond-like carbon film by hyperthermal atomic oxygen exposure

横田 久美子*; 田川 雅人*; 北村 晃*; 松本 康司*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

Applied Surface Science, 255(13-14), p.6710 - 6714, 2009/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:56.69(Chemistry, Physical)

超熱原子状酸素に曝した水素化ダイヤモンドライクカーボン(DLC)中の水素と炭素の密度をラザフォード後方散乱分光と弾性反跳イオン分析で調べた。DLC中の水素密度は、原子状酸素の衝突エネルギーが3eV以上では炭素原子を取り去る必要があるが、2eV程度では酸素原子暴露とともに減少した。高い衝突エネルギーはDLCの深い部分からの水素の脱離に有効である。表面での水素密度は酸素原子暴露で6%減少したが、衝突エネルギーには依存しない。さらに、DLC中を拡散する遊離している水素は原子状酸素の衝突によるエネルギー移動によって脱離することがわかった。

論文

Synchrotron radiation photoemission spectroscopy for native oxide layer on Vanadium and VCrTa

寺岡 有殿; 吉越 章隆; Harries, J.

Journal of Surface Analysis, 15(3), p.303 - 306, 2009/03

水素貯蔵金属であるV(111)、多結晶バナジウム、VCrTa合金の表面酸化膜と水素脱離温度との関係を研究するために、自然酸化膜で覆われたそれら金属表面を軟X線放射光を用いて光電子分光分析した。酸化膜の深さ分析を放射光のエネルギーを変えることで行い、膜厚を推定した。V(111)の自然酸化膜は713Kに加熱することで消失したが、多結晶バナジウムとVCrTa合金では873Kでも酸素は残留した。その場合、VとCrの酸化物は消失するが、Taの酸化物が残留することがわかった。加熱によって酸化の組み換えが起こったと考えられる。したがってTaの酸化がVCrTaの酸化膜を決定するといえる。さらに、人工酸化膜形成を超音速分子線で制御できることも見いだされた。

報告書

JRR-3における12インチNTDシリコン照射方法の検討(受託研究)

米田 政夫; 山本 和喜; 八木 理公; 佐川 尚司

JAEA-Technology 2008-064, 77 Pages, 2008/10

JAEA-Technology-2008-064.pdf:6.7MB

現在、6インチNTDシリコンの生産が行われているJRR-3において、12インチNTDシリコンの均一な照射を行うための手法について、中性子輸送計算モンテカルロコードMVPを用いた検討を行った。12インチNTDシリコン照射では、6インチNTDシリコンと同じ照射方法では、径方向のドーピング分布の偏差は1.17となる。そこで、径方向に均一(偏差が1.10以下)なドーピングが得られるように熱中性子フィルターを使用することとした。検討の結果、厚さ2mmの天然ボロン濃度1.0%含有アルミニウムを用いることにより、径方向のドーピング分布の偏差が1.10以下となる見通しを得た。

報告書

JRR-4における12インチNTD-Si照射実験装置に関する概念設計(受託研究)

八木 理公; 渡邊 雅範; 大山 光樹; 米田 政夫; 山本 和喜; 加島 洋一

JAEA-Technology 2008-015, 91 Pages, 2008/03

JAEA-Technology-2008-015.pdf:22.92MB

最大12インチ径までの大口径シリコンの中性子照射技術を開発のため、中性子輸送計算モンテカルロ計算コードMCNP5を用いて12インチ径のNTD-Siの径方向の中性子束分布を改善する照射条件を解析的に見いだすことにより照射実験装置を設計し、JRR-4で照射実験を行う。これによって、照射装置の設計手法の妥当性を確証する。12インチNTD-Si照射実験装置は、炉心タンク外壁脇に設置し、中性子束の増大を目的とした反射体カバー内で直径12インチ,高さ60cmのシリコンを回転させることにより周方向に均一照射することとし、熱中性子フィルタを周囲に覆ったシリコンを回転させながら上下移動させるスルー法に関する均一照射条件を検討した。検討の結果、厚さ2mmの天然ボロン濃度1.5%含有アルミニウムを用いた熱中性子フィルタをシリコンに覆い、シリコン上下移動範囲を炉心中心-42$$sim$$+22cmにした場合、ダミー領域の上下10cmを除いて$$^{30}$$Si中性子吸収反応率の偏差が-3.2%$$sim$$5.3%、シリコン中心に対する外周の$$^{30}$$Si中性子吸収反応率の比(O/C比)が1.09となり、本実験装置における12インチNTD-Siの最適な均一照射条件を導くことができた。

口頭

NTD-Siに関する技術開発

山本 和喜; 山下 清信; 佐川 尚司; 一色 正彦*

no journal, , 

中性子核変換ドーピング(Neutron Transmutation Doping: NTD)法で製造されるNTD-Siの需要が高まってきている。省エネ効果の高いとされるパワーデバイスの需要に応えるためには生産性を向上しなければならない。特に急速に成長するハイブリッド自動車等の分野では、高安全性と低コスト化を両立させるためにNTD-Siの採用が検討されていることから、高品位で大容量のNTD-Si半導体の(1)安定供給,(2)低価格化を進めるため、NTD-Siの生産性向上に関する技術開発を行う。そのためには1JRR-3(東海,20MW)の既存設備を用いた生産性の向上,2JMTR(大洗,50MW)改造による増産(照射設備新設),(3)大口径シリコンの均一照射技術の開発する必要がある。特に国内量産化に効果的である大口径シリコン半導体の照射技術を開発することで、高品位インバータの低コスト化を促進することができる。これら技術開発の現状について説明を行う。

口頭

研究炉でのシリコンドーピング(NTD)

山下 清信; 一色 正彦*; 佐川 尚司; 山本 和喜

no journal, , 

近年、中性子核変換ドーピング(Neutron Transmutation Doping: NTD)法によって製造されるNTD-Siの需要が高まってきている。現在のNTD-Siの製造方法から増産のために取り組んでいる装置開発の状況について説明を行う。また、世界のNTD-Siの市場を状況を分析し、現在の世界の総供給能力を175トン/年と見積もった。しかし、ハイブリッド車への適用を考えると供給量が需要を下回ることが推測されることから、早急にNTD-Siの量産化と安定供給の体制を確保しなければならない。現在、200mm$$Phi$$大口径シリコン照射への対応計画を持っている原子炉は、オーストラリアのOPAL,ドイツのFRM-II,ベルギーのBR-2,韓国のHANARO,中国のCARR、そして日本のJMTRが挙げられる。将来的な需要を考えると、これら多目的研究炉では対応できなくなるため、300mm $$Phi$$大口径シリコンの照射が行えるような技術開発を進めることが肝要である。

口頭

12インチNTD-Si照射実験装置に関する概念設計,1; 核解析による大口径NTD-Si均一照射条件の検討

八木 理公; 加島 洋一; 渡邊 雅範; 山本 和喜

no journal, , 

最大12インチ径までの大口径シリコンの中性子照射技術を開発のため、中性子輸送計算モンテカルロ計算コードMCNP5を用いて12インチ径のNTD-Siの径方向の中性子束分布を改善する照射条件を解析的に見いだすことにより照射実験装置を設計する。この設計手法の妥当性を確証するため、JRR-4で照射実験を行う。12インチNTD-Si照射実験装置は、炉心タンク外壁脇に設置し、中性子束の増大を目的とした反射体カバー内で直径12インチ,高さ60cmのシリコンを回転させることにより周方向に均一照射することとし、熱中性子フィルタを周囲に覆ったシリコンを回転させながら上下移動させるスルー法に関する均一照射条件を検討した。検討の結果、厚さ2mmの天然ボロン濃度1.5%含有アルミニウムを用いた熱中性子フィルタをシリコンに覆い、シリコン上下移動範囲を炉心中心-42$$sim$$+22cmにした場合、ダミー領域の上下10cmを除いて$$^{30}$$Si中性子吸収反応率の偏差が-3.2%$$sim$$+5.3%、シリコン中心に対する外周の$$^{30}$$Si中性子吸収反応率の比(O/C比)が1.09となり、目標値であるO/C比1.1を満足することができた。

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