2017 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
16H02246
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
尾崎 典雅 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70432515)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松岡 健之 大阪大学, 先導的学際研究機構, 特任准教授(常勤) (70581635)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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Keywords | パワーレーザー / X線自由電子レーザー / 極限科学 / 構造相転移 / パターン形成 |
Outline of Annual Research Achievements |
当該研究計画では、ハイパワーレーザーとX線自由電子レーザー(XFEL)を駆使して、これまで静的圧縮実験によってのみ行われてきた超高圧下の物質のミクロな姿を、サブテラパスカル域まで観察可能にすることを目標に研究を推進した。実験は理化学研究所播磨事業所のXFEL施設SACLA内に独自に展開している高出力レーザーと専用ターゲットチャンバーを用いて行った。 当該年度までに、超高速長周期構造生成用のドライブレーザーとXFELを同期させた条件で、結晶石英(クォーツ)や多結晶サファイアなどの標準試料に用いた生成圧力のキャラクタリゼーション、およびX線回折(XRD)イメージングの品質確認を行った。測圧および測温は、時間空間分解の線結像型レーザードップラー速度干渉計と放射輝度温度計を組み合わせた独自のシステムを用いて合わせて行った。これらによりどうプラットフォームにおいて数100万気圧以上の極限状態の生成を再現性良く実現することに成功した。 すべり面活性による無拡散形式の相転移が誘起されうるアナログ物質として独自に見出されたタンタルをはじめ、準安定長周期構造の探索を行った。XFELとハイパワーレーザー間の遅延時間を高精度に設定することで、構造変化の時間進展を観察した。独自のXFEL集光系を利用した高スループットXRDイメージングを用いて、長周期構造起因のデバイシェラーリングパターンの時間変化を高S/Nで取得した。大規模分子動力学計算の研究の結果と直接比較検討可能な原子レベルフェムト秒時間分解のデータを取得することに成功した。 研究協力者らと共同で既に原理実証しているシンチレーション固体撮像技術を採用したXFELプローブ超解像イメージング系をターゲットチャンバー内に整備開始した。また、同技術において高効率画像再構成処理を可能にするための共焦点レーザー蛍光顕微鏡システムを導入整備した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当該年度当初計画において予定していた、i) 標準試料を用いた測圧・測温予備実験による数100万気圧生成確認、ii) 結晶石英および多結晶コランダムを用いたXFEL X線回折(XRD)イメージングの較正および評価、iii) フェムト秒時間分解の超高速XRDイメージングによる超高速長周期構造形成の実証とシーケンスの解明、を既に実現している。数100万気圧以上圧力状態の再現性良い生成、広角高精度のX線回折イメージングの実証、といった技術的な成果をあげることに成功した。またそれらを利用して、無拡散タイプの構造変化がピコ秒のタイムスケールで誘起されること、超高歪み速度の弾性圧縮とその後の緩和過程で準安定な新構造が生成しうること、数ナノ秒程度のタイムスケールで圧力温度が準平衡に達し、安定な高圧構造が生成するなど、動的超高圧における構造変化のシーケンスが初めて明らかになってきている。 また、シンチレーション固体撮像技術を採用したXFELプローブ超解像イメージング系をターゲットチャンバー内に整備するだけでなく、XFEL集光パターンの撮像や周期構造を有するターゲットの高分解能撮像に成功している。さらには、動的圧縮下の物質において内部を伝播する衝撃波面を可視化するための予備実験にも成功している。超高速X線回折イメージングとの同時観察を念頭にした実験配置の検討にも既に着手している。
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Strategy for Future Research Activity |
理化学研究所播磨事業所のX線自由電子レーザー(XFEL SACLA)施設内に展開している、大阪大学播磨連携センターの高出力レーザーと専用のターゲットチャンバーを用いて実験を行う。XFELをプローブとして、100万気圧超領域の動的超高圧下における長周期構造形成の証拠を得ることを目指して実験を継続して行う。専用ターゲットチャンバーエリアにおいて、超高速XRDイメージングによる超高速長周期構造形成の実証とシーケンスの包括的理解のための実験・研究を実施する。 超高速長周期構造生成用のドライブレーザーとXFELを同期させた条件で、金属や半導体の準安定長周期構造の探索を行う。測圧測温は、時間空間分解の線結像型レーザードップラー速度干渉計(Line-VISAR)と放射輝度温度計(SOP)を組み合わせた独自のシステムを用いて合わせて行う。XFELとハイパワーレーザー間の遅延時間を変化させることで、構造変化の時間進展をスキャンする。また、シンチレーション固体撮像技術を採用したXFELプローブ超解像イメージング系の品質の確認を継続して行う。 さらに最適な長周期構造生成条件のもとで、実空間におけるXFELプローブ超解像イメージングによる超高圧下構造パターン形成過程解明を目指して、以下の整備と実験を開始する。i)標準試料を用いたXFEL プローブ超解像イメージング予備実験、ii) XFELプローブ超解像イメージングによる超高圧下構造パターン形成過程解明。これにより、フェムト秒時間分解で3次元的な実空間周期構造イメージングの確立を目指す。得られた研究成果を、国内及び国際学会で積極的に発表するとともに、論文としてまとめ国際誌に出版公表する。
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Research Products
(59 results)
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[Journal Article] 高配向性グラファイトにおける層間距離の異常一軸圧縮 (Anomalous Uniaxial Compression of Interlayer Distance in Highly Oriented Pyrolytic Graphite)2017
Author(s)
硲崚, 尾崎典雅, 片桐健登, 松岡岳洋, 宮西宏併, 松岡健之, 高橋謙次郎, 瀬戸雄介, 犬伏雄一, 冨樫格, 藪内俊毅, 矢橋牧名, 兒玉了祐
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Journal Title
レーザー研究
Volume: 45(8)
Pages: 513-517
Peer Reviewed
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[Journal Article] Interaction of a highly radiative shock with a solid obstacle2017
Author(s)
M. Koenig, Th. Michel, R. Yurchak, C. Michaut, B. Albertazzi, S. Laffite, E. Falize, L. Van Box Som, Y. Sakawa, T. Sano, Y. Hara, T. Morita, Y. Kuramitsu, P. Barroso, A. Pelka, G. Gregori, R. Kodama, N. Ozaki, D. Lamb, and P. Tzeferacos
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Journal Title
Phys. Plasmas
Volume: 24(8)
Pages: 082707_1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Dynamic fracture of tantalum under extreme tensile stress2017
Author(s)
Bruno Albertazzi, Norimasa Ozaki, Vasily Zhakhovsky, Anatoly Faenov, Hideaki Habara, Marion Harmand, Nicholas Hartley, Denis Ilnitsky, Nail Inogamov, Yuichi Inubushi, Tetsuya Ishikawa, Tetsuo Katayama, Takahisa Koyama, Michel Koenig, Andrew Krygier, Takeshi Matsuoka, et all
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Journal Title
Sci. Adv.
Volume: 3(6)
Pages: e1602705_1-6
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Phase transition as a relaxation from shear stress in uniaxial compression2018
Author(s)
Kento Katagiri, Norimasa Ozaki, Ryo Hazama, Takahiro Matsuoka, Takeshi Matsuoka, Kenjiro Takahashi, Kohei Miyanishi, Yusuke Sato, Yuichi Inubushi, Toshinori Yabuuchi, Tadashi Togashi, Makina Yabashi, Ryosuke Kodama
Organizer
APS March meeting 2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Dynamic compression of Tantalum up to 120 GPa and associated spallation process using an XFEL probe2017
Author(s)
B. Albertazzi, N. Ozaki, V. Zhakhovsky, A. Faenov, H. Habara, M. Harmand, N. J. Hartley, D. K. Ilnitsky, N. Inogamov, Y. Inubushi, T. Ishikawa,T. Katayama, H. Koyama, M. Koenig, A. Krygier, T. Matsuoka, S. Matsuyama, E. McBride, K. Migdal, G. Morard, H. Ohashi, T. Okuchi, T. Pikuz, N. Purevjav, et all.
Organizer
10th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Ultrahigh pressure generation with laser-produced hot electrons2017
Author(s)
Keisuke Shigemori, Taketsugu Kawashima, Yoichiro Hironaka, Seungho Lee, Taichi Ueda, Hideo Nagatomo, Hiroaki Nishimura, Shinsuke Fujioka, Kohei Miyanishi, Norimasa Ozaki, Yohei Fujimoto, Hiroyuki Matsumura, Toyoto Nishikawa, Ryo Hazama, Richard Ochante, Ryosuke Kodama, Takeshi Matsuoka, et all.
Organizer
10th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Laser-shock compression of silicon2017
Author(s)
Norimasa Ozaki, Kohei Miyanishi, Tsung-Han Yang, Ryosuke Kodama, Youichi Sakawa, Takayoshi Sano, Kazuo A. Tanaka, Makina Yabashi
Organizer
20th Biennial Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter APS Meeting (SCCM2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Shock response to solid germanium2017
Author(s)
Kohei Miyanishi、Norimasa Ozaki, Takeshi Matsuoka, Satoshi Matsuyama, Kenjiro Takahashi, Hideaki Habara, Tatiana Pikuz, Anatoly Faenov, Kazuto Yamauchi, Ryosuke Kodama, Kazuo Tanaka, Yusuke Seto, Yoshinobu Tange, Toshinori Yabuuchi, Yuichi Inubushi, Tadashi Togashi, Makina Yabashi, et all.
Organizer
20th Biennial Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter APS Meeting (SCCM2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Time-Resolved Spectroscopy Observation regarding Synthetic Uranus at High Pressure and Temperature2017
Author(s)
Ryo Hazama, Norimasa Ozaki, Yohei Fujimoto, Mika Kita, Ryousuke Kodama, Masanori Fuyuki, Kosuke Kurosawa, Takuo Okuchi, Takayoshi Sano, Youichi Sakawa, Kohei Miyanishi, Michel Koenig, Alessandra Benuzzi-Mounaix, Alessandra Ravasio, Riccardo Bolis, Marco Guarduaglini, Patrice Barroso
Organizer
20th Biennial Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter APS Meeting (SCCM2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Magmas at extreme condition2017
Author(s)
Toyohito Nishikawa, Yuhei Umeda, Norimasa Ozaki, Toshimori Sekine, Tomoko Sato, B. Albertazzi, A. Benuzzi-Mounaix, R. Bolis, M. Guaruaglini, M. Koeing, K. Miyanishi, A. Ravasio, Y. Sakawa, T. Sano, Ryousuke Kodama
Organizer
20th Biennial Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter APS Meeting (SCCM2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of new diagnostics in the interests of pump-probe experiments2017
Author(s)
T. Pikuz, A. Faenov, N. Ozaki. T. Matsuoka, B. Albertazzi, N. Hartely, S. Matsuyama, K. Yamauchi, H. Habara1, Y. Inubushi, T. Togashi, H. Yumoto, H. Ohashi, Y. Tange, T. Yabuuchi, M. Yabashi, A. Grum-Grzhimailo, A. Casner, G. Rigon, M. Koenig, K. A. Tanaka, T. Ishikawa, R. Kodama
Organizer
2nd International Conference on Matter and Radiation at Extremes (ICMRE)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Interaction of a highly radiative shock with a solid obstacle2017
Author(s)
Th. Michel, M. Koenig, R. Yurchak, C. Michaut, B. Albertazzi, G. Rigon, S. Laffite, E. Falize. Van Box Som, Y. Sakawa, T. Sano, H. Shimogawara, R. Kumar, Y. Hara, T. Morita, Y. Kuramitsu, P. Barroso, G. Gregori, R. Kodama, N. Ozaki, P. Tzeferacos, D. Lamb
Organizer
6th International Conference on High Energy Density (ICHED2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of new diagnostics in the interests of pumpprobe experiments2017
Author(s)
T. Pikuz, A. Faenov, N. Ozaki. T. Matsuoka, B. Albertazzi, N.Hartely, S. Matsuyama, K. Yamauchi, H. Habara, Y. Inubushi, T. Togashi, H. Yumoto, H. Ohashi, Y. Tange, T. Yabuuchi, M. Yabashi, A. Grum-Grzhimailo, A. Casner, G. Rigon, M. Koenig, K. A. Tanaka,T. Ishikawa, R. Kodama
Organizer
6th International Conference on High Energy Density (ICHED2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Interaction of a highly radiative shock with a solid obstacle2017
Author(s)
Th. Michel, M. Koenig, R. Yurchak, C. Michaut, B. Albertazzi, G. Rigon, S. Laffite, E. Falize, L. Van Box Som, Y. Sakawa, T. Sano, H. Shimogawara, R. Kumar, Y. Hara, T. Morita, Y. Kuramitsu, P. Barroso,G. Gregori, R. Kodama, N. Ozaki, P. Tzeferacos, D. Lamb
Organizer
6th International Conference on High Energy Density (ICHED2017)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Time-resolved analysis of shock-driven structure transformation of forsterite single crystals using power laser and x-ray free electron laser2017
Author(s)
Takuo Okuchi, Narangoo Purevjav, Norimasa Ozaki, Yusuke Seto, Yoshinori Tange, Toshimori Sekine, Takeshi Matsuoka, Kenjiro Takahashi, Yuichi Inubushi, Makina Yabashi, Kazuo Tanaka, Ryosuke Kodama
Organizer
JpGU-AGU Joint Meeting 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] 超高圧力発生におけるレーザー・プラズマ相互作用による高速電子の寄与2017
Author(s)
福山祐司, 重森啓介, 弘中陽一郎, 宮西宏併, 加藤弘樹, 藤原宇央, 尾崎典雅, 松岡健之, 梅田悠平, 硲峻, 片桐健登, 西川 豊人, 細見実, 向井幹二, 向井啓一郎, 上村伸樹, 寒河江 輔, 森岡信太郎, 昇浩, 藤岡慎介, 西村 博明, 中井光男, 兒玉了祐
Organizer
Plasma Conference 2017
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[Presentation] 高出力レーザーを用いた金属中の残留応力場形成2017
Author(s)
弘中陽一郎, 三浦永祐, 黒田 隆之介, 宮西宏併, 重森啓介, 松岡健之, 尾崎典雅, 兒玉了祐, 栗田隆史, 栗田典夫, 渡利威士, 水田好雄, 壁谷悠希
Organizer
Plasma Conference 2017
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[Presentation] 衝撃波点火条件に必要な超高圧力衝撃波の生成2017
Author(s)
重森啓介, 福 祐司, 藤原宇央, 加藤弘樹, 宮西宏併, 弘 陽一郎, 尾崎典雅, 松岡健之, 梅田悠平, 硲崚, 片桐健登, 西川豊人, 細見実, 向井 幹二, 向井 啓一郎, 上村 伸樹, 寒河江大輔, 森岡信太郎, Lee SeungHo, 藤岡慎介, 西村博明, 兒 了祐, Batani Dimitri, Nicolai Phillipe, Trela Jocelain
Organizer
Plasma Conference 2017
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[Presentation] XFEL を用いた高配向性グラファイトの異常一軸圧縮その場観察2017
Author(s)
硲崚, 尾崎典雅, 片桐健登, 松岡岳洋, 宮西宏併, 松岡健之, 高橋 謙次郎, 瀬戸雄介, 犬伏雄一, 冨樫格, 籔内俊毅, 矢橋牧名, 兒玉了佑
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 衝撃圧縮された多結晶コランダムの時分割XFEL その場観察2017
Author(s)
丹下慶範, 尾崎典雅, 瀬戸雄介, 佐藤友子, 奥地拓生, 松岡健之, 高橋 謙次郎, 宮西宏併, Albertazzi Bruno, Hartley Nicholas , 梅田悠平, 西川豊人, 松山 智至, 山内和人, 関根利守, 田中和夫, 兒玉了祐, 籔内俊毅, 矢橋牧名
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] フォルステライト単結晶の超高速一軸圧縮と格子すべり相転移2017
Author(s)
奥地拓生, PUREVJAV Narangoo , 尾崎典雅, 松岡健之, 高橋謙次朗, 瀬戸 雄介, 丹下慶範, 犬伏雄一, 矢橋牧名, 富 尚敬, 関根利守, 田中和夫, 兒玉了祐
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 衝撃異常弾性圧縮下でのグラフェン層構造の強制降伏によるロンズデーライト生成2017
Author(s)
片桐健登, 尾崎典雅, 硲崚, 松岡岳洋, 松岡健之, 高橋謙次郎, 宮西宏併, 瀬戸雄介, 矢橋牧名, 犬伏雄一, 籔 俊毅, 富樫格, 兒玉了祐
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 超硬合金のユゴニオ計測2017
Author(s)
細見実, 尾崎典雅, 宮西宏併, 松岡健之, 兒玉了祐, 梅田悠平, 硲崚, 西川豊人, 片桐健登, 向井幹二, 向井啓一郎, 森岡信太郎, 上村伸樹, 寒河江大輔
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 地球外核条件における融解鉄合金の輸送特性に関する実験的研究2017
Author(s)
西川豊人, 尾崎典雅, HARMAND Marion, 丹下 慶範, 近藤良彦, 池谷正太郎, ALBERTAZZI Bruno , 宮西宏平, 重森啓介, 坂和洋一, 佐野孝好, 兒玉了祐
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] レーザー衝撃分光実験による氷惑星内部の化学結合診断2017
Author(s)
向井幹二, 尾崎典雅, 冬木正紀, 重森啓介, 奥地拓生, 松岡健之, 梅田平, 硲崚, 宮西宏併, Koenig Michel , Bennuzi-Mounaix Alessandra, Ravasio Alessandra, Bolis Riccardo, Guaruaglini Marco, Barosso Patrice, 藤本陽平, 喜田美佳, 佐野孝好, 坂和洋一, 兒玉了祐
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 高強度レーザー生成衝撃波における高速電子の寄与2017
Author(s)
重森啓介, 福山祐司, 弘中陽一郎, 宮 宏併, 加藤弘樹, 藤原宇央, 尾崎典雅, 松岡健之, 梅田悠平, 硲崚, 片桐 健登, 西川豊人, 細見実, 向井幹二, 向井啓一郎, 上村 伸樹, 寒河江 大輔, 森岡信太郎, 兒玉了祐, BATANI Dimitri, NICOLAI Philippe
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] パワーレーザーとXFELによるレーザー衝撃圧縮ダイナミクスのその場観測実験装置の開発2017
Author(s)
高橋謙次郎, 尾崎典雅, 松岡健之, 末 敬一, 宮西宏併, 梅田悠平, HARTLEY Nicholas, ALBERTAZZI Bruno , 羽原英明, FAENOV Anatoly, PIKUZ Tatiana, HARMAND Marion, 硲崚, 細見実, 犬伏雄一, 上 伸樹, 片桐健登, 松 智至, MORARDO Guillaume , 森岡信太郎, 向井幹二, 西川豊人, 奥地拓生, 坂田修身, 佐藤友子, 関根利守 他
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] レーザー衝撃圧縮下の有機物化学反応その場観測:隕石衝突反応による生体分子化学進化への応用2017
Author(s)
梅田悠平, 尾崎典雅, 松岡健之, 冬木正紀, 硲崚, 向井幹二, 宮西宏併, 関根利守, 奥地拓生, 佐野孝好, 重森啓介, 片桐健登, 西川豊人, 細見実, 向井啓一郎, 上村伸樹, 寒河江大輔, 森岡信太郎, GUARUAGLINI Marco, 他
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 高パルスエネルギーレーザーを用いた残留応力場の形成2017
Author(s)
弘中陽一郎, 三浦永祐, 黒田 隆之助,宮西宏併, 重森啓介, 松岡健之, 尾崎典雅, 兒玉了祐,栗田隆史, 栗田典夫, 渡利 威士, 水田好雄, 壁谷悠希
Organizer
第78回応用物理学会秋季学術講演会
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