陽電子ビームを用いたナノボイドのリアルタイム検出によるボイド核生成機構の解明

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 17560742
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岩井 岳夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (30272529)
• 研究分担者: 阿部 弘亨 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (40343925) ; 土田 秀次 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50304150)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• キーワード: ボイドスエリング / ナノボイド / 金属 / 陽電子消滅法 / ニッケル

研究概要

ニッケルは他のFCC金属のようにボイドスエリングを起こしやすく、ある温度領域において熱的に不安定な空孔型欠陥によってボイドの核生成が起こっていると考えられる。スエリング挙動もイオン照射や中性子照射によって明らかになっており、我々の目標とする、「照射中にのみ存在するような不安定空孔型欠陥生成の直接的証拠」の検出にニッケルは適していると考えられる。イオン照射下で生成する空孔型欠陥を、低速陽電子ビーム装置と高エネルギーのイオン加速器とを結合した照射測定システムを用いて分析した。ニッケルとアルミニウムの2つのFCC金属に対して、"その場"陽電子消滅ドップラー測定を、照射下および非照射の間で実行した。照射中のSパラメータの増加はアルミニウムでは観測されなかったが、ニッケルでは観測された。そのニッケルでの観測結果は、照射下での空孔濃度が照射後に残存する空孔濃度よりも高い、つまり過渡的あるいは残存しない欠陥によるものと考えられる。そのような過渡的な空孔の形成は、欠陥蓄積や欠陥の集合のプロセスに密接に関連がある。
本研究で示したその場測定技術は、イオン照射環境の下で材料中に生成する空孔の調査のための強力な道具として役に立つことが示された。陽電子消滅γ線のドップラー拡がり法では、欠陥の特徴(例えば密度やボリュームサイズ)に関しては、陽電子寿命に比べると定性的な情報に限られる。対照的に、陽電子寿命は、より定量的な評価が可能になる。我々は、照射効果(特に照射の間、一時的に生成される空孔型欠陥の定量的理解)に対するより正確な調査をするため、材料のイオン照射下その場陽電子寿命測定へと発展させる計画である。

研究成果

• [雑誌論文] Application of positron beam Doppler broadening technique to ion beamirradiation in nickel (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Iwai, H. Tsuchida, M. Awano
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 367-370 ページ: 372-376
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of transient lattice vacancies produced during high-energy ionirradiation of Ni foils (2007)
  • 著者名/発表者名: Hidetsugu Tsuchida, Takeo Iwai, et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter 19 ページ: 136205
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of positron beam Doppler broadening technique to ion beam irradiation in nickel (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Iwai, H. Tsuchida, M. Awano
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 367-370 ページ: 372-376
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Observation of transient lattice vacancies produced during high-energy ion irradiation of Ni foils (2007)
  • 著者名/発表者名: Hidetsugu Tsuchida, Takeo Iwai, Misa Awano, Mutsumi Kishida, Ichiro Katayama, Sun-Chang Jeong, Hidemi Ogawa, Naoki Sakamoto, Masao Komatsu, Akio Itoh
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 19 ページ: 136205
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Irradiation Effects in Ion-irradiated Fe-Cu Alloys Investigated with Positron Beam Doppler Broadening Technique (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Iwai, Y. Ito
  • 雑誌名: Proceedings of the Eighth Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering ページ: 157-159
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Irradiation Effects in Ionirradiated Fe-Cu Alloys Investigated with Positron Beam Doppler Broadening Technique (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Iwai, Y. Ito
  • 雑誌名: Proceedings of the Eighth Japan-China Symposium on Materials for Advanced Energy Systems and Fission & Fusion Engineering ページ: 157-159
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 反応速度論に基づく高速イオン照射時の欠陥挙動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 土田秀次, 田中拓, 岩井岳夫, 義家敏正, 伊藤秋男
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 20080322-20080326
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Defect Behavior during Fast Ion Irradiation Based On Rate Theory (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchida, et al.
  • 学会等名: The Physical Society of Japan 2008 spring meeting
  • 発表場所: Kinki University
  • 年月日: 20080322-20080326
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] A Positron Annihilation Study of Si and He Ion Irradiated SiC/SiC Composite (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Ishino, A. Ishimi, T. Iwai, T. Ohe
  • 学会等名: The 13th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-13)
  • 発表場所: フランス・ニース
  • 年月日: 20071210-20071214
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] A Positron Annihilation Study of Si and He Ion Irradiated SiC/SiC Composite (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Ishino, et al.
  • 学会等名: The 13th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-13)
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 20071210-20071214
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] イオンビーム照射時に生じる欠陥の陽電子消滅リアルタイム計測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 土田秀次, 岩井岳夫, 秋吉優史, 伊藤秋男
  • 学会等名: 第8回「イオンビームによる表面・界面解析」特別研究会
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 20071207-20071208
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Real-time Positron Annihilation Measurement of Defects Produced during Ion Beam Irradiation (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchida, et al.
  • 学会等名: 8th Special Meeting on "Surface/Interface Analys is by Ion Beam"
  • 発表場所: IMR, Tohoku University
  • 年月日: 20071207-20071208
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 高速イオン照射下欠陥生成の陽電子寿命その場計測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 足立旬, 土田秀次, 岩井岳夫, 秋吉優史, 伊藤秋男
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20070921-20070924
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] In-situ Positron Lifetime Measurement of Defect Formation during Fast Ion Irradiation (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi, et al.
  • 学会等名: The Physical Society of Japan 2007 Autumn meeting
  • 発表場所: Hokkaido University
  • 年月日: 20070921-20070924
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 低速陽電子ビームで調べたFe-Cu合金のイオン損傷速度効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 鬼塚貴志, 岩井岳夫
  • 学会等名: 日本金属学会2007年秋期大会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 20070919-20070921
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Dose Rate Effect of Ion-irradiated Fe-Cu Alloys Investigated with Slow Positron Beam (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Onitsuka, T. Iwai
  • 学会等名: The Japan Institute of Metals 2007 Autumn Meeting
  • 発表場所: Gifu University
  • 年月日: 20070919-20070921
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Real-time Positron Beam Probing of Vacancy-type Defect Generated by Ion Irradiation in Fe and Ni (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeo Iwai, Hidetsugu Tsuchida
  • 学会等名: Eleventh International Workshop on Slow Positron Beam Techniques for Solids and Surfaces (SLOPOS-11)
  • 発表場所: フランス・オルレアン
  • 年月日: 20070709-20070713
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Real-time Positron Beam Probing of Vacancy-type Defect Generated by Ion Irradiation in Fe and Ni (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeo Iwai, Hidetsugu Tsuchida
  • 学会等名: Eleventh International Workshop on Slow Positron Beam Techniques for Solids and Surfaces (SLOPOS-11)
  • 発表場所: Orleans, France
  • 年月日: 20070709-20070713
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 可動式テープターゲットを用いたイオン照射に伴う欠陥成長の陽電子消滅その場計測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 足立旬, 北垣卓, 土田秀次, 岩井岳夫, 片山一郎, 鄭淳讃, 小川英巳, 坂本直樹, 秋吉優史, 伊藤秋男
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 20070318-20070321
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] In-situ Positron Annihilation Spectroscopy during Ion Irradiation Using Film Rewinder as a Target (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi, et al.
  • 学会等名: The Physical Society of Japan 2007 Spring meeting
  • 発表場所: Kagoshima University
  • 年月日: 20070318-20070321
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 軽水炉圧力容器鋼材照射脆化研究へのイオン照射の応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岩井岳夫, 鬼塚貴志
  • 学会等名: 軽水炉材料研究会
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 20070112-20070113
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Application of Ion Irradiation to Radiation Embrittlement of Reactor Pressure Vessel Steels (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Iwai, T. Onitsuka
  • 学会等名: Meeting on LWR Materials
  • 発表場所: IMR, Tohoku University
  • 年月日: 20070111-20070112
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] MeVエネルギーイオンビーム照射下における陽電子寿命その場計測装置の開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 足立旬, 田中拓, 土田秀次, 岩井岳夫, 秋吉優史, 柴田裕実, 今井誠, 伊藤秋男
  • 学会等名: 第8回京大量子理工学研究実験センターシンポジウム
  • 発表場所: 京都大学宇治キャンパス
  • 年月日: 2007-10-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Development of an In-situ Positron Lifetime Measurement System During MeV Energy Ion Beam Irradiation (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi, et al.
  • 学会等名: Symposium of Quantum Science and Engineering Center, Kyoto University
  • 発表場所: Uji Campus, Kyoto University
  • 年月日: 2007-10-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 陽電子消滅その場計測によるイオン照射下空孔欠陥生成の照射温度依存性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岩井岳夫, 土田秀次, 足立旬, 北垣卓, 伊藤秋男
  • 学会等名: 第2回東京大学原子力シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学山上会館
  • 年月日: 2007-04-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Irradiation Temperature Dependence of Vacancy-type Defect Production During Ion Beam Irradiation Investigated with In-situ Positron Annihilation Spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Iwai, et al.
  • 学会等名: 2nd Symposium of Nuclear Power, The University of Tokyo
  • 発表場所: Sanjo Conference Hall, The University of Tokyo
  • 年月日: 2007-04-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 高速イオン照射中に観測した空孔欠陥生成の照射温度依存性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 土田秀次, 岩井岳夫, 足立旬, 北垣卓, 伊藤秋男
  • 学会等名: 材料照射効果の解明と照射技術の高度化ワークショップ
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所
  • 年月日: 2007-03-08
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Irradiation Temperature Dependence of Vacancy Defect Production Observed during Fast Ion Irradiation (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchida, et al.
  • 学会等名: Workshop on Materials Irradiation Effects and Advanced Irradiation Techniques
  • 発表場所: Kyoto University Research Reactor Institute
  • 年月日: 2007-03-08
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 陽電子消滅その場計測によるMeVイオン照射中における空孔型欠陥生成 (2006)
  • 著者名/発表者名: 土田秀次, 岩井岳夫, 北垣卓, 足立旬, 秋吉優史, 伊藤秋男, 片山一郎, 鄭淳讃, 小川英巳, 坂本直樹
  • 学会等名: 第7回イオンビームによる表面・界面解析研究会
  • 発表場所: 岡山理科大
  • 年月日: 20061208-20061209
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Vacancy-type Defect Formation during MeV Ion Irradiation Investigated with In-situ Positron Annihilation Spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchida, et al.
  • 学会等名: 7th Meeting on Surface/Interface Analysis by Ion Beam
  • 発表場所: Okayama University of Science
  • 年月日: 20061208-20061209
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] イオン照射下ナノボイド成長を調べるための陽電子寿命その場計測装置の開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 土田秀次, 岩井岳夫, 北垣卓, 足立旬, 秋吉優史, 伊藤秋男
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所
  • 年月日: 20061112-20061113
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Development of In-situ Positron Lifetime Spectroscopy System for Investigation of Nanovoid Growth Under Ion Irradiation (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchida, et al.
  • 学会等名: KUR Specialist Research Meeting on Positron Science and its Application to Science and Technology
  • 発表場所: Kyoto University Research Reactor Institute
  • 年月日: 20061112-20061113
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Application of Positron Beam Technique to Nanovoid Formation in Iron and Model Alloys Induced by Ion Irradiation (2006)
  • 著者名/発表者名: Takeo Iwai, Takashi Onitsuka, Naoto Sekimura
  • 学会等名: The 13th Meeting of the International Group on Radiation Damage Mechanisms in Pressure Vessel Steels
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 20061015-20061020
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Application of Positron Beam Technique to Nanovoid Formation in Iron and Model Alloys Induced by Ion Irradiation (2006)
  • 著者名/発表者名: Takeo Iwai, Takashi Onitsuka, Naoto Sekimura
  • 学会等名: The 13th Meeting of the International Group on Radiation Damage Mechanisms in Pressure Vessel Steels
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center
  • 年月日: 20061015-20061020
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 低速陽電子ビームを用いたFe-Cu合金中のCu析出形成過程のイオン照射下その場観察 (2006)
  • 著者名/発表者名: 鬼塚貴志, 岩井岳夫
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20060916-20060918
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] In-situ Observation of Copper Precipitation in Fe-Cu Alloys under Ion Irradiation with Slow Positron Beam (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Onitsuka, T. Iwai
  • 学会等名: The Japan Institute of Metals 2006 Autumn Meeting
  • 発表場所: Niigata University
  • 年月日: 20060916-20060918
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Vacancies in Damaged Area Observed with Variable Energy Positron Beam during Ion Irradiation (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Awano, et al.
  • 学会等名: The Physical Society of Japan 2006 Spring meeting
  • 発表場所: Ehime University
  • 年月日: 20060328-20060330
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] エネルギー可変陽電子ビームによるイオン照射中に観測した欠陥生成領域の空孔 (2006)
  • 著者名/発表者名: 粟野実佐, 土田秀次, 岩井岳夫, 伊藤秋男, 片山一郎, 鄭淳讃, 坂本直樹, 小川英巳
  • 学会等名: 日本物理学会第61回年次大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 20060327-20060330
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] イオン照射下でNi箔に生成する空孔の陽電子消滅その場測定 (2006)
  • 著者名/発表者名: 土田秀次, 粟野実佐, 岩井岳夫, 小川英巳
  • 学会等名: 第1回東大原子力シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学山上会館
  • 年月日: 20060315-20060316
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] In-situ Positron Annihilation Spectroscopy for Vacancies produced in Ni foils during Ion Irradiation (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchida, et al.
  • 学会等名: 1st Symposium of Nuclear Power, The University of Tokyo
  • 発表場所: Sanjo Conference Hall, The University of Tokyo
  • 年月日: 20060315-20060316
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Application of positron beam Doppler broadening technique to ion beamirradiation in nickel (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Iwai, H. Tsuchida, M. Awano
  • 学会等名: 12th International Conference on Fusion Reactor Materials
  • 発表場所: アメリカ・サンタバーバラ
  • 年月日: 20051204-20051209
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Application of positron beam Doppler broadening technique to ion beam irradiation in nickel (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Iwai, H. Tsuchida, M. Awano
  • 学会等名: 12th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-12)
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
  • 年月日: 20051204-20051209
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 陽電子消滅法その場計測によるイオン照射中に生じるtransientな空孔生成 (2005)
  • 著者名/発表者名: 土田秀次, 岩井岳夫, 粟野実佐, 片山一郎, 鄭淳讃, 小川英巳, 坂本直樹, 伊藤秋男, 秋吉優史, Qui Xu, 義家敏正
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所
  • 年月日: 20051121-20051122
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Production of Transient Vacancies during Ion Irradiation Measured by In-situ Positron Annihilation Spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchida, et al.
  • 学会等名: KUR Specialist Research Meeting on Positron Science and its Application to Science and Technology
  • 発表場所: Kyoto University Research Reactor Institute
  • 年月日: 20051121-20051122
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] イオン照射及び低速陽電子ビームを用いたSiC/SiC複合材中の照射欠陥評価 (2005)
  • 著者名/発表者名: 石見明洋, 石野栞, 大江俊昭, 岩井岳夫
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20050928-20050930
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 粒径の異なるNi箔試料に対するイオン照射下空孔生成の観察 (2005)
  • 著者名/発表者名: 土田秀次, 粟野実佐, 岩井岳夫, 片山一郎, 鄭淳讃, 小川英巳, 坂本直樹, 伊藤秋男
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20050928-20050930
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 陽電子ビームドップラー測定を用いたニッケル中のイオン照射欠陥生成過程 (2005)
  • 著者名/発表者名: 岩井岳夫, 鬼塚貴志, 土田秀次, 粟野実佐
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20050928-20050930
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Slow Positron Beam Analysis of Irradiation Defects in SiC/SiC Composite Produced by Ion Irradiation (2005)
  • 著者名/発表者名: A. Ishimi, et al.
  • 学会等名: The Japan Institute of Metals 2005 Autumn Meeting
  • 発表場所: Hiroshima University
  • 年月日: 20050928-20050930
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] In-situ Observation of Vacancies Under Ion Irradiation in Ni Foils with Various Grain Sizes (2005)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchida, et al.
  • 学会等名: The Japan Institute of Metals 2005 Autumn Meeting
  • 発表場所: Hiroshima University
  • 年月日: 20050928-20050930
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Defect Production by Ion Irradiation in Nickel with Positron Beam Doppler Broadening Technique (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Iwai, et al.
  • 学会等名: The Japan Institute of Metals 2005 Autumn Meeting
  • 発表場所: Hiroshima University
  • 年月日: 20050928-20050930
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より