大電流負水素イオンビーム照射による炭素薄膜の高温損傷(>2000°K)の研究

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 18540303
• 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: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 高木 昭 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 講師 (10100819)
• 研究分担者: 菅井 勲 高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 研究員 (80150291) ; 武田 泰弘 高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 技師 (70391745) ; 荒木田 是夫 高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (00113415) ; 池上 清 高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 技師 (30391767) ; 入江 吉郎 高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (00124173)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• キーワード: 荷電変換薄膜 / 加速器 / 量子ビーム / ナノ材料 / 先端機能デバイス / 原子核ターゲット / 負水素イオン源 / イオンビーム

研究概要

大強度加速器に於ける炭素薄膜の短寿命を実現するために、炭素薄膜の高温度に於ける損傷を研究した。
(1)大電流の負水素イオンビームを用いて、各種の炭素薄膜に照射する2500°K以上の高温状態を作り出すことが出来た。
(2)2000°Kに於ける炭素薄膜の高温損傷(フォイルの変形、膜厚の減少、ピンホールの生成)を観測した。
(3)200時間を越える安定なビーム照射による寿命試験を実施し、1500°K以上の高温度でも損傷の少ないハイブリッド型炭素薄膜を開発して、その長寿命性を実証した。
(4)照射試験には(α)市販の電子ビーム蒸着型炭素薄膜(b)当機構に於いて新しく開発されたハイブリッド型炭素薄膜(c)米国SNS研究所で開発されたダイヤモンド薄膜(d)市販のダイヤモンド薄膜などの各種の炭素薄膜を使用し比較研究を行った。
650KeVの負水素イオンビームでの照射試験中には、照射スポットの輝度温度を電子式光高温計により常時監視記録し、変形等の様子は写真撮影およびビデオ録画により詳細に観測された。
パルスビーム照射による温度の時間構造、薄膜の照射後の膜厚減少測定およびラマン分光分析などは現在解析中である。さらに引き続き機関内経費処置により透過ビームの精密なエネルギー分析を実施する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] COMPARATIVE STUDY ON LIFETIME OF STRIPPER FOIL USING 650 keV H-ION BEAM (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Takagi#, I. Sugai, Y. Takeda, Y. Irie, R. W. Shaw, C. S. Feigerlev, M. A. Plum
  • 雑誌名: Proceedings of PAC07, Albuquerque, New Mexico, USA(2007) IEEE : 07CH37866 ページ: 245-247
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] DEVELOPMENT OF HYBRID TYPE CARBON STRIPPER FOILS WITH HIGH DURABILITY AT > 1800K FOR RCS OF J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: I. Sugai, Y. Takeda, M. Oyaizu, H. Kawakami, A. Takagi, Y. Irie
  • 雑誌名: Proceedings of PAC07, Albuquerque, New Mexico, USA(2007) IEEE : 07CH37866 ページ: 242-244
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] SPALLATION NEUTRON SOURCE(SNS) DIAMOND STRIPPER FOIL DEVELOPMENT (2007)
  • 著者名/発表者名: R. W. Shaw, M. A. Plum, L. L. Wilson, C. S. Feigerle, M. J. Borden, T. Spickermann, Y. Irie, I. Sugai, and A. Takagi
  • 雑誌名: Proceedings of PAC07, Albuquerque, New Mexico, USA(2007) IEEE : 07CH37866 ページ: 620-622
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Comparative Study on Lifetime of Stripper Foil Using 650ke V H-Ion Beam. (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Takagi, I. Sugai, Y. Takeda, Y. Irie, M. Plum, R. Shaw, C. Feigerle
  • 雑誌名: Proc. PAC 2007(Albuquerque, USA) MOPAN040 ページ: 245-247
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Development of Hybrid Type Carbon Stripper Foils with High Durability at >1800K for RCS of J-PARC. (2007)
  • 著者名/発表者名: I. Sugai, H. Kawakami, M. Oyaizu, A. Takagi, Y. Takeda, Y. Irie, T. Hattori, K. Kawasaki
  • 雑誌名: Proc. PAC 2007(Albuquerque, USA) MOPAN039 ページ: 242-244
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Spallation Neutron Source(SNS) Diamond Stripper Foil Development. (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Shaw, M. Plum, L. Wilson, Y. Irie, I. Sugai, A. Takagi, M. J. Borden, T. Sphickermann, C. Feigerle
  • 雑誌名: Proc. PAC 2007(Albuquerque, USA) MOPAS081 ページ: 620-622
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] AN IRRADIATION SYSTEM FOR CARBON STRIPPER FOILS WITH 750 KEV H￣BEAM (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Takagi, I. Sugai, Y. Irie, Y. Takeda, K. Ikegami, Z. Igarashi, C. Kubota, Y. Arakida, N. Saito, S. Dairaku, K. Senzaki, A. Satoh
  • 雑誌名: Proceedings of EPAC 2006, Edinburgh, Scotland(2006) EPAC 2006 ページ: 1550-1552
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] REALIZATION OF THICK HYBRID TYPE CARBON STRIPPER FOILS WITH HIGH DUABILITY AT 1800K FOR RCS OF J-PARC (2006)
  • 著者名/発表者名: I. Sugai, Y. Takeda, M. Oyaizu, H. Kawakami, Y. Irie, K. Hara, A. Takagi, H. Hattori, K. Kawakami, J. Kamiya, M. Kinsho
  • 雑誌名: Proceedings of EPAC 2006, Edinburgh, Scotland(2006) EPAC 2006 ページ: 1753-1755
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] An Irradiation System for Carbon Stripper Foils with 750 KeV H・Beams. (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Takagi, I. Sugai, Y. Irie, Y, Takeda, K. Ikegami, Z, Igarashi, C. Kubota, Y. Arakida, N. Saito, S. Dairaku, K. Senzaki, A. Satoh
  • 雑誌名: Proceedings of EPAC 2006, Edinburgh, Scotland ページ: 1550-1552
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Realization of Thick Hybrid Type Carbon Stripper Foilas with High Duability at 1800K for RCS of J-PARC. (2006)
  • 著者名/発表者名: I. Sugai, Y. Takeda M. Oyaizu, H. Kawakami, Y. Irie, K. Hara, A. Takagi, H. Hattori, K. Kawasaki, J. Kamiya, M. Kinsho
  • 雑誌名: Proceedings of EPAC 2006, Edinburgh, Scotland ページ: 1753-1755
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Life Time Test by 750ke V Negative Hydrogen Beams (2006)
  • 著者名/発表者名: Akira Takagi
  • 学会等名: Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2006-08-03
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 750keVの負水素イオンビームによる炭素薄膜の寿命試験 (2005)
  • 著者名/発表者名: 高木 昭
  • 学会等名: 日本加速器学会年会
  • 発表場所: 仙台市市民会館
  • 年月日: 2005-08-03
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • URL: http://hadron.kek.jp/target/kek-foil/
• [産業財産権] 荷電変換薄膜および粒子加速器 (2007)
  • 発明者名: 山根功、菅井勲、高木昭、入江吉郎、斉藤毅、大嶋哲、藤森守雄、飯島澄男
  • 権利者名: 高エネルギー加速器研究機構、産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 2007-252471
  • 出願年月日: 2007-09-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より