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[NRIMNews1996-01.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/68b7dc74-5bab-4e84-9334-4c25c2686240/download)

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武藤 英一

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[金材技研ニュース 1996 No.1](https://mdr.nims.go.jp/datasets/19221a65-a051-4c4f-9a07-b42f04a6eda4)

## Fulltext

金属技研ニュース　1996　No.1七〇一．ゼE①o一一〇［ωE0一箏o］一〇〇〇一〇〇＝あoωoo一］o－Eo－ooo］一〇〇一0E何f○何○蜆o〇一一〇〇一〇一ωoωωEo．ゼ≧聖三…σ〕…Z－ooω］0f←新年のこあいさつ／強磁場遠赤外分光装竈／銅系酸化物超伝導体／新年のごあいさっ所長　岡　田　雅　年　謹んで新年のお祝辞を申し上げます。金属材料技術研究所が長年の念願であった筑波に移転して初めての正月を迎えました。冬空に映える筑波山を望み気宇壮大に構えて新しい研究所の出発点に立ちたいと思います。　本年，金属材料技術研究所は創立40周年を迎えます。この節目に当り，我々に期待されているものは何かを考えると，緊張の思いとともに闘志が湧いてきます。　本研究所は関係各位のご努力により世界有数の施設・設備を整えた研究所となりました。今後は，それらを駆使し，世界に開かれた研究所として機能しなければなりません。極限場研究センターにおいては，既に，COEを指向した極微構造物質分野の開拓など，国際的な共同研究を推進しております。千現においても，スーパーコンピューターを導入し計算材料研究を加速するとともに，NRIMガイドの創設など安全性や地球環境保全の立場から新たな材科研究に取り組む計画であります。さらに，科学技術発展のトリガーとなる新材料の開発を推進して行くとともに，特に，社会生活の基盤を提供する構造材料については，産業界との連携を強化し，新しい視点から意欲的に取り組みたいと考えております。　本年は，研究所の第5次長期計画策定に着手する年であり，今後の10年を兄据えた5カ年計画の立案に入ります。この作業の中で，本研究所における研究の基本的な骨格を再度設定するとともに，組織・運営に関しても国家・社会の急速な変化に対応できる方向で検討致します。研究および人材における積極的な国際化および産・学・官との交流は時代の要請であります。第5次長期計画の策定に当たっては広く各界のご意兄を伺うと同時に，特に，次世代を担う若手研究者の過去にとらわれない弾力“〆1一性のある意兄を，またベテラン研究者の貴重な経験を吸収して行きたいと考えております。また，昨年11月には科学技術基本法が施行され，昭和62年度に出された科学技術会議第14号答申「物質・材料系科学技術に関する研究開発基本計画について」のフォローも進められております。本研究所も国立研究機関として高い理想を持ち，期待される役割を果たさねばなりません。長期計画策定はこれらの経過を考慮しつつ進めたいと考えております。　世界の政治経済状況が劇的に変転し来世紀に向かう中で，科学技術立国を国是としてこの荒波を乗り切ろうとするわが国の方針に応えて，所員一同いっそう努力する所存であります。本年もご圭援，ご指導の程を宜しくお願い申し上げます。強磁場遠赤外分光装置の開発と低次元物質研究への応用一1次元性物質CUGe03， MEM（↑CNQ）2の磁気相解明へ一　現在，柴崎地区強磁場施設において，40T（テスラ）級ハイブリッドマグネットシステム，21丁超伝導マグネット，超精密マグネット，80丁級バルスマグネットなど各種マグネットが整備されている。また，各種汎胴マグネットも次々に導入される予定である。特に中心的存在であるハイブリッドマグネットシステムでは去る9月29日に定常磁場での世界記録となる36．04Tの励磁に成功し，今後，当研究施設は強磁場研究において重要な役割を果たすことが期待されている。測定装置としても物性研究では一般的な電気抵抗，帯磁率，光学的特性等の広範な温度領域での強磁場申精密測定装置を開発中である。ここでは，ハイプリッドマグネットに組み合わせることを螢的として開発研究を行っている遠赤外磁気分光装置について紹介する。　図1に分光装置の構成図を示す。装置は干渉計，光検知器・，光を導くライトパイプから構成される光学測定都と磁場発生用マグネットから成る。赤外領域の分光測定ではマイケルソン型干渉計を用いたフーリエ変換分光法が一般的であるが，我々は波長の長い遠赤外領域でより効率の良いラメラー格子型で3－40cm凹1の波数範囲（3～O．25mmに相当）で測定可能な干渉計を開発した。遼赤外用光検知器としては，4．2Kで動作するホットエレクトロン型hSbボロメータと0．3K動作のSiボロメータを用いている。干渉計およびディテクターは漏れ磁場の影響を避けるため数メートル離し，その間を光はライトパイプで導かれる。すでに超伝導マグネットを肌、た磁場刺則定に成功し・ている。近々ハイブりツドマグネット帝で測定を行う予定である。また，測定波長領域を遼赤外から紫外領域にまで広げ高分解能で強磁場中分光測定を行うことも計画している。平渉劃」～omH　　　　　　　　　デイテクターへ今ライトハイフ宍放物繭鍍癌圧水銀灯ステツピングモー＝タラメラー締・∫・クライオスタット↓マグネット 」 6サンプル　　　～卓＿～6mテイテクターへl19←85頼糟　ところで，10～30Tの磁場卵において物質中の電子に加わるゼーマンエネルギーは約1－3．5meV（9－28cm－1）であり，これは遠赤外領域の電磁波のエネルギーに対応する。従って強磁場下のサイクロトロン共鵬やESR共鴫の現象はこの頒域で襯測することができる。また，この領域の分光測定により，スピンバイエルス転移を起こすMEM（TCNQ）。等の低次元物質で，転移に伴い格予振動の燭波数が下がるフォノンのソフト化と呼ぱれる現象の観測が期待される。スピンパイエルス転移は格子変形を伴った相転移であり，1次元性の強い磁佳体にのみ襯測される。フォノンのソフト化は転移に伴う格子変形と深い関連を持ち，遠赤外領域での分光測定が有力であると考えられる。また，スピンバイエルス状態に強磁場をかけることにより磁気棉と呼ばれる状態に相転移することが知られているが，磁気相に関する詳細は未だに解明されておらず興味がもたれている。我々は今国開発した分光装置を燭い，無機物質では初めてスピンパイエルス転移が襯測されたCuGeO君に関して強磁場下での遠赤外分’光研究を行っている。測定結果を図2に示す。横軸は光の波数を，縦軸は光強度を示す。ESR共鵬による鋭い吸収が各磁場で観測されている。また，スピンパイエルス相が強磁場下で磁気相に転移する場含に，ESR吸収線から求められるスピン有効g値がシフトする，という結果を得た（図3）。これは相転移による磁気約振舞いの変化を灰映するものであり，磁気相を解明するための詳細な研究が期待される。今後は上述のスピンバイエルス物質MEM（TCNQ）。に関して測定を予定している。なお，遠赤外分光装置の開発は東京理科大学の長坂研究室との共同研究で，また低次元磁性体の研究は東京大学の内野倉研究室との共同研究で行っている。螂一7T．日〃皿12．昌丁。眉〃ヨ把一ヨ丁一剛几蜆．ヨT。馴＾＾〃1ヨー畠丁、咀〃o鰍げ舳CuGeOヨT17K柵　　　口　　　旧　　　1石　　1壇　　珊　　　1！　　別　　波数（Cm…茱）強磁場下における遠赤外分光の測定結果寧助2．32，2奪2．12．0ヒーター図1　強磁場逮赤外分光装置の構成図2　　　10　　　　12　　　　14　　　　　　磁　場（T）図3　CuGeOヨの磁気相への転移　　　に伴う有効g値のシフト鍋系酸化物超伝導体の臨界電流特性を解明一中性子照射で性能が飛躍的に向上一　各種の電力機器への応燭を冒指して線材イとが盛んに研究されているビスマス系酸化物趨伝導体は，4．2K付近の低温では30T（テスラ）の強磁場申でも十分高い臨界電流密度Jcを有する。すでにこれを用いた小型マグネットが試作され，その優れた特性が立証されている（金材技研エユース1994年No．5）。一般に超伝導体のJcは磁場とともに低下するが，ビスマス系もその難点として，Jcがゼロとなる磁場（不可逆磁場Bi、、という）が温度が上昇するに従って急激に低下し，液体窒素温度（77K）付近ではBi、・が数分の1テスラと極めて低くなる。これは，ビスマス系の結晶中に存在するBi－Oの2重層がCuO。超伝導層閥の結含を断ち切ることにより，強い2次元性が現れるためと推測される。実際に，このような障害物層が1層をなす水銀系やタリウム系酸イヒ物趨伝導体ではBi。。がはるかに高い。　最近いくつかの研究機関で，同じく1層の障害物層を持つ鋼系の酸化物超伝導体が発児され，これも高いBi。。を持つと期待される。そこで銅系酸化物趨伝導体について無機材質研究所と共同で系統的に調べた。その結果，この酸化物が水銀系やタリウム系酸化物以上に高いBi。。を持つこと，および，結晶申に格子欠陥を導入すると超伝導特性が著しく向上することがわかった。これらについて以下に紹介する。なお，試料は5GPa（ギガパスカル）の高圧下において1200℃で熱処理して作製した。　試料は多縞晶の焼結体で，障害物層である（C漫，C）層が1層の（Cuo．5Co．5）Ba2Ca2Cu茗0g（（Cu，C）一1223と賂記）お．よび（Cu。．。Co．。）Ba．Ca茗Cu．011（（Cu，C）一1234）である。比較のために，（Cu，C）層が2層の（Cuo．。C。．。）。Ba茗Ca．Cu．Og（（Cu，C）一2323）およぴ（Cuo．。Co．。）。Ba且Ca呂Cu．Ol1（（Cu，C）一233雀）についても調べた。趨伝導遷移温度Tcはそれぞれ順に67K，117K，9王K，113Kである。　臨界電流特性およびB丘、。は磁化測定より求めた。図1に（Cむ，C）が1層である（Cu，C）一王234のBi、、の温度依存性を，ビスマス系および水銀系と比較して示す。（Cu，C）一1234のBi、、は，温度がTcから下がるに従って急激に上昇し，77Kにおける（Cむ，C）一！234のB亘。。＝4．5Tは，ビスマス系はもちろん，水銀系の値よりも高い。一方，（Cu，C）が2層の系では互層の系ほどBi、、は高くなくて77Kでの（C口，C）一2334のBi。。は約1．4Tである西このように（Cむ，C）が1層の鋼系酸化物超伝導体は高いBi。。を示すが，Jcの値自体は他の酸化物趨伝導体に比べて小さい。たとえぱ（Cu，C）一1223では4．2Kにおける5TでのJcが約！0万A／Cm2で，ビスマス系超伝導体などと比較してかなり低い。しかしこの場合でも，Jcの温度依存性はビスマス系はもちろん，水銀系やタリウム系と比較してもかなり小さく」，高温では比較的高いJcを保っている。また，高温でのJcの磁場依存佳もかなり小さい。これに対して（Cむ，C）が2層の系では，Jcの温度および磁場依存性はかなり大きく，ビスマス系趨伝導体に近い振舞いを示す。　上述のように鋼系酸化物趨伝導体のJc値が低いことは，結晶中に有力な磁束線のピン止めセンターが存在していないこと，すなわち，結晶学的に欠陥の少ない物質であることを示唆する。そこで中佳子照射によって格子欠陥を導入し，それがピン止めセンターとしてどの程度有効に働くかを調べた。照射実験は臼本原子力研究所の実験炉（JRR－3M）を周いて行なった。その結果，Jcが全温度，磁場領域で大幅に上昇した。図2は，照射前後の（Cむ，C）一1234の5Kおよび77KにおけるJc一磁場曲線を示す。77K，1TにおけるJcは60万A／cm2で，照射前の60借以上に向上した。このJc値は，バルク超伝導体として　　　　　　　　　　　　　　　　は現在のところ最高　10岳　　　　　　　　　　　　　レベルにある。また　　　　｛Cuo．；Co．5〕目日2CaoCu4011b圭3回　20　　　　40　　　　60　　　　80　　　100　　　120　　　140　　　　　　温　塵（κ）図1　不可逆磁場Bi。、の温度依存性　　　　　　　　　　　　　　　　JCが上昇したことか　　　　　　　　　　　　　5K　1o7　　　　　　　　　　　　　　　　らB附も向上し，図1　　　　　　　　照射後、が＼　　㈱1　に示したように77K一　㌔＼㌧：二jTを大きく越冬1。・事　　11猛＼化鳥㌫驚鷺…＼、　㌦および脇　　　　　　ヂ㌔、乱　　　　れたことは，この物　10コ　　　　照射肩苛　　＾㎞＾机　　　　　　　　　　　　77K　　質が実用化に大きな　　　　　　　　　　　　　　　　可能性を秘めること　10．　　0　1　2　3　4　5を示している。　　　　　　　　8m　　図2　中性子照射前後の臨界電流密度Jc一磁場曲線　　　　　（巾性子照射量：2×10I7n／cm2）2月の研究発表（国内分）学・協全名Mate’96　　　（バシフイコ横浜）開催期間2．1～2．2発　　達　　題　　貿1．マイクロプロープによる粉体粒子マニピュレー　ション・接含と微小物構築発表者（所属）今野　武志（5G）他◆短　信◆●叙　勲　勲三等端宝章　　元筑波支所長　銀木正敏氏は金属材料の高速加工時　の力学的挙動を解明し，極限応力場における材料挙動　の研究の進展に貢献したことにより，平成7年u月9　日，上記の勲章を授与された。　元金属物理研究部長　増本　剛氏は新しい化含物半導体の結晶作成及ぴ特性向上に関する研究の進展に貢献したことにより，平成7年11月9日，上記の勲章を授与された。●受　費　ぱね鋼の低サイクル疲労挙動論文費　環境性能研究部　金澤健二　環境性能研究部　阿部孝行　環境性能破究部　木村　恵　ばね鋼の高応力化に伴う低サイクル疲労間題に着目し，繰返し塑性変形により軟化した状態では破壊が容易に進行することを明らかにするとともに，低サイクル疲労寿命を推定する方法を提案した。この功綾が認められ，ぱね技術研究金より，平成7年11月20日，上記の賞を受けた。◆特許速報◆●出　願発 明 の 名 称 出　願 日 出願番号 発 明　者 名高融点超含金 7．11，2 07－236！35 小泉 裕，山蓬容子，呂 芳一，丸子智弘，中沢激夫，村上秀之，原囲広史微小体付着力溺定装置及ぴ微小体付着力測定方法 7，11，22 07－304210 角田方衛，丸山典夫，山本玲子，他2名（オリンパス光学工業株式会社との共同出願）発行所科学技術序金属材料技術研究所　　　　　〒305茨城県つくば市千現1－2－　　　　　TEL（0298）53－1045（企画室直通），　　　　　FAX（0298）53－1005通巻第446号繍集兼発行人間合せ先印　刷　　所　　　　平成8年1月発行　　　　武　藤　英　］　　　　　企蘭室普及係前田印刷株式会社茨城爆つくば市東新排14－5