2014, Dec.
No.

321
CONTENTS

CaNbGaガーネット結晶のセラミック化の研究
IAEA Fusion Energy Conference 2014参加報告【光と蔭】師走
主な学会等報告予定【表紙図】共沈法により製作されたCNGG結晶粉体のSEM像

CaNbGaガーネット結晶のセラミック化の研究
レーザー技術開発室

本越伸二

現在、固体レーザー媒質として誘導放出断面積が大注目されている。900 n m 帯をL Dで直接励起できるた

きく、発振が容易なN d : Y A G結晶が広く利用されていめに、Nd:YAG材料に比べて高効率動作が可能である。

る。しかし結晶材料は大型化が困難で、大きな誘導放出

しかし、準3準位系のエネルギー準位のために、反転分断面積は高出力動作において寄生発振を引き起こす要布ができにくく、強励起が必要である。また、極低温に因となる。そのため、高エネルギーの取り出しには不冷却することにより 4準位レーザー動作が可能となり、向きであり、核融合用ドライバーなどの大口径・大出低温冷却固体レーザー装置として、研究開発が進めら力レーザーにはN d :ガラスレーザーが世界中で使用されている（参照：レーザークロスNo.287など）。

れている。ガラスレーザー材料は大型・高品質のもの

このように、現在大口径・大出力レーザー装置としが製作可能であるが、その一方で、誘導放出断面積が小て実用化研究が進められているレーザー材料には一長さく、高いエネルギー密度で励起する必要がある。ま一短があり、低温冷却が不要なN dを活性イオンとしてた熱伝導率、熱破壊強度も低いために高繰り返し動作使用し、ガラスよりも高い熱伝導率を持ち、スペクトルには不向きである。

幅が広いレーザー媒質が望まれている。

近年、この課題を解決するために、Y b : Y A G材料がY A G結晶と同じガーネット構造のレーザー材料に、次ページへつづく

CaNbGaガーネット結晶のセラミック化の研究
C a N b G aガーネット( C N G G ) 結晶が報告されている。
この結晶は、N d :ガラス材料よりも大きな誘導放出断面積（5.4×10 -20 cm2）、熱伝導率（4.7W/mK）を持ちながら、広い蛍光スペクトル幅（17n m）を有す。また、N bとGaの組成比により、結晶内に空孔を持ち、蛍光特性が変化すると考えられる。この結晶の大型化が可能になれば、大出力かつ繰り返し動作が可能なレーザー装置になると期待される。我々は、C N G G材料の大型化を目指しセラミック化を進めている。

●ゾルゲル法によるCNGG結晶粉体の製作【図2】ゾルゲル法により製作されたC N G G結晶粉体の蛍光スペクトル

ゾルゲル法は、金属有機および無機化合物の溶液を存在と思われる。G aとN bの組成比が蛍光スペクトル

加水分解・重合することにより、ゾル化、ゲル化する手に及ぼす影響については、明らかになっていないので、法である。初めにできるゲルは多くの場合非晶質であ今後、パラメーターを振りながら、研究を進める必要がるが、加熱等の処理を行うことにより多結晶体が得らある。

れる。CNGG結晶の合成には、酢酸材料を用い、所望の●共沈法によるCNGG 結晶粉体の製作組成になるように材料合成比を調整し、数種類の結晶共沈法は、金属の酸性溶液にアルカリ性の沈殿剤を粉体を製作した。図1に、製作されたCNGG結晶粉体の添加することで反応した微粒子を沈殿させる方法であＸ線回折の測定結果を示す。図中のＧは、C N G G結晶る。複数の金属イオンを含む溶液の場合、単体元素ではによる回折ピークである。また、ＬおよびＦは、それぞ沈殿せず複数の元素が同時に沈殿する共沈現象が起これCaNbO3、CaNb2 O6結晶による回折ピークと分かった。

ることがある。この共沈現象を用いると、それぞれのこの結果より、ほぼC N G G結晶が製作されていること元素を別々に沈殿合成した時よりも均質な材料が得らが確認できた。また、結晶化温度により、ピークＬおよれる。CNGG材料の製作には、硝酸原料をベースに、組びＦで示される副生成物の量が変化することも分かっ成比を考慮して合成した。沈殿した材料を加熱処理した。つまり、原料合成比とともに、結晶化温度についてた粒子の電子顕微鏡像を表紙に示した。直径300n m程も最適化が必要である。

度のナノ粒子が凝集している様子が確認できる。この

図2に、前述結晶粉体の蛍光スペクトルを示す。また、ナノ粒子を焼結することによりセラミックとなる。現比較のために、報告されている結晶育成されたC N G G

段階では、ゾルゲル法で得られた粉体材料に比べて、副材料の蛍光スペクトルを重ねた。励起波長807n mに対生成物の量が多いことから、合成材料比の調整、熱処理して、蛍光スペクトル幅、ピーク波長（1061nm）は一致温度の最適化が必要である。

しているが、セカンドピーク波長（1065nm付近）にはわ●透明セラミック化への道のりずかな違いが見られる。また、1070 n m 〜1100 n mに

C N G G微結晶粉体の結晶性、蛍光特性を評価しながわたって、単結晶CNGGでは確認されていない蛍光が現ら、製作過程の最適化を進めているが、レーザー増幅器れている。また、その蛍光は結晶化温度により変化す材料とするためには、低散乱の透明セラミック化が最ることも分かった。この原因は、非晶質や副生成物のも大きな課題である。今後、副生成物およびGa/Nb組成比の散乱への影響について評価しながら、透明化条件について明らかにしていく。
本研究は、大阪大学、近畿大学との共同研究として実施されました。関係諸氏に謝意を表します。

【図1】ゾルゲル法により製作されたC N G G結晶粉体のＸ線回折ピーク
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REPORT

IAEA Fusion Energy Conference 2014
参加報告
理論・シミュレーションチーム

■FEC2014がロシアで開催

砂原淳て研究の進展を競うものである。今年はウクライナ問

2014年10月12日〜18日まで、サンクトペテルブルグ

題を巡る国際情勢の影響で、アメリカ、フランスの国立（ロシア）で国際原子力機関（I A E A）核融合エネルギー研究所からの参加がなく、少々寂しい会議であった。代会議（Fusion Energy Conference, FEC 2014）が開催

わりに日本と欧州のアクティビティーが詳細に取り上された。この会議は 2年に一度、磁場、慣性などの閉じげられる会議ともなった。

込め方式を問わず、世界の核融合研究者が一同に会し師走
今年もとうとう十二月、師走を迎える。

……210

平安末期の色葉字類抄（いろはじるいしょう）に師匠の僧がお経をあげるために、東西に馳せる月と解釈している由だが、どんなものだろう。
「四季の果てる月」の意味から四極（しはつ）という説もある。
「為果つ」一年の最後のしまりをつけるという説もある。
何はともあれ平成26年もあと一月、月日のたつのは速い。まさに「光陰矢の如し」である。今年は年のせいか体調が今一つ勝れず、各方面に色々厄介をかけてしまった。レーザー総研の仕事はすべて井澤靖和君にお願いして、上手に運営して頂いた。
レーザー学会は中井貞雄君から加藤義章君に会長が交代、無事に仕事が進んでいる。
大阪大学レーザーエネルギー学研究センターの将来計画には何とか力になりたいと念願しているが、中々心身の集中がかなわず全く不十分なことである。O Bセンター長の皆さんのご協力を心から願っている。何といっても将来の核融合エネルギーに一石を投じる努力を発揮して頂きたいものだ。阪大のレーザー研究の核としての活動が期待される。このネットワークの大切さは身にしみて感じている。現役の諸君も力を合わせて大目的に向かって前進して頂きたい。守りの姿勢では次第に力を失うにきまっている。
「攻撃は最大の防御なり」、常に前向きに努力を重ねることが大切だ。
目を国に転じると 12月14日は衆議院議員の総選挙が行われる。アベノミクスも 2年目を終わろうとしている。タイミングが悪いことに中国を中心としたアジアの景気が減速し、欧州も不況である。それに円安が重なってきた。原子力発電所の稼働停止も、産業に大きなエネルギーコストの増加をもたらし、アベノミクスに逆風が吹いている。ここでも守りは禁物である。デフレ脱却のため「攻撃は最大の防御なり」の姿勢が大切だ。
内外の状勢を一覧すると、今まさに正念場である。
攻撃とは自らの強みを見つけ、これを磨き上げることで、防御はひたすら自己の弱点を探し、なんとかしようとする。前向きの議論になるか、萎縮するか。この差は極めて大きい。
わが国では守りの好きな人が出番を待っている。だからこそ師走は走り回り始末をつけねば収まらない月とされている。
今年も師走がやってきた。
（平成26年師走初旬記す）【名誉所長】
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進展が注目されたが、プラズマを外部から加熱するよりも、核融合反応により生成されたアルファ粒子が自身を加熱する、いわゆる“自己加熱領域”による加熱が支配的になった事など、重要な結果がでているにもかかわらず、前述の事情により講演がキャンセルになったことは残念であった。

■日本のレーザー核融合研究の進捗
我々日本のレーザー核融合研究は高速点火方式を中心に、最新の進捗を報告した。阪大レー
ザー研では高速点火における加熱効率向上を目指してさまざまな取り組みがなされており、中でもプラズマミラーによるコントラスト向上、会議の様子【写真1】

磁場による高速電子のガイディング等が注目された。また、光産業創成大学院大学から高繰り■ITERは“折り返し点を過ぎた”
注目は、トカマク型実験炉である国際熱核融合炉
ITERの進展である。本島修ITER機構長の講演があり、返しターゲットインジェクション実験の結果が報告された。

“I T E Rは折り返し点を過ぎた”とのフレーズは印象的

サンクトペテルブルグは川が流れ、美しい街並みがであった。現在I T E Rはカダラッシュ（フランス）で建広がり、さすが旧ロシア帝国の首都であることを実感

設が進行中で、トカマク本体を据える土台などの基盤工するが、中でも一番の名所はエルミタージュ美術館で事が完成したとの報告があった。国際協力で進められある。多くの名画が普通に飾られており、とても一日るプロジェクトだけに、スケジュールの遅れや各国間のでは見て回れないところを 3時間で見て回ったが、圧巻調整など、プロジェクトの推進は容易でない事だらけでの一言であった。次回は 2016年、日本（京都）での開催あると想像されるが、会議では特に紛糾する事もなく、が予定されている。

多くの参加者が冷静にI T E Rの進展を見守っている印象を受けた。また英国にある欧州共同のトカマクであるJ E Tでは、I T E Rと連携して炉壁材料の研究が進んでいることが報告された。日本からは、I T E Rのサテライトトカマクとしての機能を持つ原研のJ T60 S Aの組み立ての進展が報告され、I T E Rを中心とした各国のトカマク研究は着実に進んでいる印象を受けた。また、その他には核融合科学研究所L H Dの進展も注目された。

■NIFの講演がキャンセルにレーザー核融合研究は、米国の国立点火施設（NIF）の【写真2】エルミタージュ美術館

主な学会等報告予定
1月11日( 日) 〜12日( 月) レーザー学会学術講演会 第35回年次大会 （東海大学高輪校舎）
島田 義則「レーザーを用いたコンクリート健全性評価技術」
倉橋 慎理「レーザー差動干渉法による高架橋床板の内部欠陥検出法の開発」
染川 智弘「変圧器油中フルフラールのレーザーラマン分光分析」
3月11日( 水) 〜14日( 土) 第62回応用物理学会春季学術講演会 （東海大学湘南キャンパス）ハイク コスロービアン 「Tiled Aperture Coherent Combining of Multiple Beams using
Bernoulli Algorithm」
Laser Cross No.321 2014, Dec.

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