| 研究課題/領域番号 |
15H02345
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
横山 啓一 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, マネージャー (60354990)
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| 研究分担者 |
関口 哲弘 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, 研究主幹 (20373235)
永島 圭介 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 上席研究員(定常) (60344438)
黒崎 譲 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (60370392)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | テラヘルツ波 / 有機結晶 / C60薄膜 / セシウム原子 |
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| 研究実績の概要 |
【光反応の研究】
高強度テラヘルツ波発生法として有機結晶を用いる方針を継続した。京都大学ナノテクノロジーハブ拠点のクロムレーザーを励起源として用い、有機結晶からのTHz波発生・波形計測試験を行った。クロムレーザーの波長を効率良くカットする方法を検討・整備し、励起光出力依存性を精度良く測定した。この結果からテラヘルツ波発生を再確認した。また、EOサンプリング法に基づく電場波形計測システムを設計・構築し、発生直後のテラヘルツ波形の時間プロファイルを測定することに成功した（横山）。これと合わせて、今後必要になる高強度クロムレーザーを播磨に構築するため増幅システムの整備を継続した。平成29年度は再生増幅器及びパルス拡張・圧縮器の仕様決定と設計を行った（横山）。また、テラヘルツ波の制御を目的とした多層膜デバイスの研究を行い、薄膜デバイスの全反射を利用する方法の実装時のデザインを検討した（永島）。最適制御理論によるLiCl分子の振動回転励起パルス波形の計算を行い、その結果を学術誌において発表するとともに高強度領域への拡張を行い学術誌に投稿した（黒崎）。
【回収反応の研究】
C60へのセシウムの吸着挙動の研究として、平成29年度はシリコン基板上に蒸着したC60薄膜にセシウム原子を蒸着し、C60薄膜中のセシウム原子の深さ方向の濃度分布をスパッタリングとXPSにより測定した。その結果、セシウムの量が飽和しない条件では深くなるにつれて濃度が減衰することが分かった。この結果及び平成28年度の結果から、飽和条件と不飽和条件で分布が異なることが示唆された。これらの成果を国際会議で発表した（関口）。また、高温での吸蔵挙動の評価を目指して加熱実験用のマニピュレーターを整備し、高温での予備的な実験を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
光反応の研究に関する査読付き論文２報が掲載され1報が投稿中である。回収反応の研究成果として査読付き国際会議プロシーディングス２報を投稿した。その他、招待講演を含む講演会など9件の発表を行った。光反応の研究では、京都大学ナノテクノロジーハブ拠点のクロムレーザーを利用して有機結晶から発生するテラヘルツ波のEOサンプリング技術による波形計測技術まで獲得できたことにより、量子拡散法原理実証実験の準備が着実に一段階進んだ。一方、播磨でのクロムレーザー整備については、発振器の整備に続いて後段の再生増幅器などの設計と構築に取り組んだ。完成までにもう一段の増幅器を設置する必要があるものの、完成に向けて順調に進んでいる。セシウム固定化実験に関しては、高エネルギー加速器研究機構（KEK）のフォトンファクトリーX線光電子分光装置を利用してスパッタリングとXPS測定を併用したセシウム深さ方向分析により新たな知見が得られた。今後得られる予定の高温での挙動と比較して吸着材としての特性を評価する。その基となるデータが得られたことは有効な結果といえる。これらの状況を総合的に勘案して本研究は順調に進んでいると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
光反応の研究では、多層膜コーティング技術を利用したテラヘルツ波領域の光学素子開発に関して、木津の光学技術の専門家と協力して進める。有機結晶を用いるテラヘルツ波波形計測及びテラヘルツ波利用技術開発に関しては、京大ナノハブ拠点のクロムレーザーを利用して進める。同時に、テラヘルツ波の高強度化及びそれを利用した同位体選択的加熱の原理実証に備えて播磨でのクロムレーザーCPAシステム整備も継続する。回収反応の研究ではスパッタリングとXPS測定を用いてC60へのセシウム吸蔵状態の調査が可能なことが分かった。今後は高温下で吸蔵状態がどのように変化するのか調べ、回収材としての可能性を見極めていく。また、XPS以外の測定方法で多面的に観察することにも取り組んでいく。実施場所はKEKだけでなく原科研、SPring-8の施設・設備を活用していきたい。
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