Neutron irradiation effects on spin thermoelectric devices and development of neutron detector

スピン熱電素子の耐放射線特性を研究している中で重イオン線、ガンマ線、電子線といったものを実施してきたが、原子炉が稼働していなかったため、中性子に対するものは未実施であった。原子力科学研究所の３号原子炉（JRR-3)が震災後ようやく再稼働したことでスピン熱電素子の中性子照射実験が可能となった。照射は３号原子炉の炉心近傍に圧空または圧水を用いて試料を移送し、中性子環境にさらす。所定の照射量になるまでその場に試料を止めて照射を行った後、再び圧空または圧水によって試料を炉心から取り出す。中性子環境にさらされることで試料は放射化するのでこれまでの実験環境では特性評価測定ができない。そのため、新たに管理区域内に測定系を移設して特性評価実験を行った。中性子線量を5x10^15,1x10^17,1x10^18(n/cm2)とし（照射時間がそれぞれ２分、１８分、１８０分に相当）、照射による素子の特性変化（磁化、及びスピン熱電信号など）を照射の前後で測定し、照射によってそれぞれの物理量がどのように変化するかを系統的に調べた。その結果、スピン熱電信号の生成に大きく寄与する磁化に大きな変化は見られなかったが、スピン熱電信号そのものは1x10^18(n/cm2)の照射量で2割ほどの減少が観測された。磁化に大きな変化が無かったのでスピン流を生成する過程に大きな変化はないと考えられる。そのためスピン流を金属層に注入する過程、またはスピン流を電圧に変換する過程に何らかの阻害要因が生じたと考えられるが、詳細は今のところ不明である。現在、再度の照射実験も含め、結果の考察を行っている。

スピン熱電素子の耐放射線特性を研究している中で重イオン線、ガンマ線、電子線といったものを実施してきたが、原子炉が稼働していなかったため、中性子に対するものは未実施であった。原子力科学研究所の３号原子炉（JRR-3)が震災後ようやく再稼働したことでスピン熱電素子の中性子照射実験が可能となった。照射は３号原子炉の炉心近傍に圧空または圧水を用いて試料を移送し、中性子環境にさらす。所定の照射量になるまでその場に試料を止めて照射を行った後、再び圧空または圧水によって試料を炉心から取り出す。中性子環境にさらされることで試料は放射化するのでこれまでの実験環境では特性評価測定ができない。そのため、新たに管理区域内に測定系を移設して特性評価実験を行った。中性子線量を5x10^15,1x10^17,1x10^18(n/cm2)とし（照射時間がそれぞれ２分、１８分、１８０分に相当）、照射による素子の特性変化（磁化、及びスピン熱電信号など）を照射の前後で測定し、照射によってそれぞれの物理量がどのように変化するかを系統的に調べた。その結果、スピン熱電信号の生成に大きく寄与する磁化に大きな変化は見られなかったが、スピン熱電信号そのものは1x10^18(n/cm2)の照射量で2割ほどの減少が観測された。磁化に大きな変化が無かったのでスピン流を生成する過程に大きな変化はないと考えられる。そのためスピン流を金属層に注入する過程、またはスピン流を電圧に変換する過程に何らかの阻害要因が生じたと考えられるが、詳細は今のところ不明である。現在、再度の照射実験も含め、結果の考察を行っている。