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乱流拡散火炎の熱輸送機構と逆こう配拡散現象の解明

燃焼器,エンジンシリンダ内の流れはほとんど常に乱流である.乱流は熱および物質の輸送(拡散)を促進する.しかし,乱流がそれらの輸送を逆に抑制してしまうことがごく希に発生する.この現象は逆こう配拡散と呼ばれる.乱流燃焼場で見られる逆こう配拡散は,流れの圧力こう配と密接に関連して発生すると考えられている.火炎の挙動と熱輸送の特性は密接に関連する.本研究の目的は,流れの圧力こう配が燃焼場の乱流熱輸送にどのような作用をするのかを,とくに逆こう配拡散の発現に着目して実験的に調べることである.これにより,乱流火炎の特性を理解し,乱流燃焼を制御する方策も見えてくると考えている.本研究では,曲り流路を用いて曲率半径方向に強い圧力こう配をもつ乱流場を作り,そこに形成される非予混合火炎の燃焼特性と熱輸送機構を実験的に調べた.平成10年度には,9年度に開発した「細線熱電対変動温度測定法」および「レーザ流速計(LDV)と細線熱電対による速度と温度の同時測定法」の改良に取り組んだ.具体的には,細線熱電対応答補償法の信頼性を高めるため,高精度A/D変換器を導入した.また,LDV用A/D変換器と熱電対用A/D変換器の同期制御,ドップラー信号の周波数解析,熱電対の応答補償,取得したデータの2次処理を高性能パーソナルコンピュータにより行って,計測システムの処理速度と信頼性を向上させた.これにより可能となった乱流熱流束の測定から,逆こう配拡散が発生していることを示す直接の証拠を得て,発現領域を特定した.また,シャドウグラフ法による温度場の可視化から,逆こう配拡散が発生する領域と通常のこう配拡散が現れる領域を比較して,火炎の時空間構造がどの様に異なるのかを明らかにした.以上を総合して,圧力こう配下にある乱流燃焼場の逆こう配拡散を定量的に評価し,その発生機構を明らかにすることができた.燃焼器,エンジンシリンダ内の流れはほとんど常に乱流である.乱流は熱および物質の輸送(拡散)を促進する.しかし,乱流がそれらの輸送を逆に抑制してしまうことがごく希に発生する.この現象は逆こう配拡散と呼ばれる.乱流燃焼場で見られる逆こう配拡散は,流れの圧力こう配と密接に関連して発生すると考えられている.火炎の挙動と熱輸送の特性は密接に関連する.本研究の目的は,流れの圧力こう配が燃焼場の乱流熱輸送にどのような作用をするのかを,とくに逆こう配拡散の発現に着目して実験的に調べることである.これにより,乱流火炎の特性を理解し,乱流燃焼を制御する方策も見えてくると考えている.本研究では,曲り流路を用いて曲率半径方向に強い圧力こう配をもつ乱流場を作り,そこに形成される非予混合火炎の燃焼特性と熱輸送機構を実験的に調べた.平成10年度には,9年度に開発した「細線熱電対変動温度測定法」および「レーザ流速計(LDV)と細線熱電対による速度と温度の同時測定法」の改良に取り組んだ.具体的には,細線熱電対応答補償法の信頼性を高めるため,高精度A/D変換器を導入した.また,LDV用A/D変換器と熱電対用A/D変換器の同期制御,ドップラー信号の周波数解析,熱電対の応答補償,取得したデータの2次処理を高性能パーソナルコンピュータにより行って,計測システムの処理速度と信頼性を向上させた.これにより可能となった乱流熱流束の測定から,逆こう配拡散が発生していることを示す直接の証拠を得て,発現領域を特定した.また,シャドウグラフ法による温度場の可視化から,逆こう配拡散が発生する領域と通常のこう配拡散が現れる領域を比較して,火炎の時空間構造がどの様に異なるのかを明らかにした.以上を総合して,圧力こう配下にある乱流燃焼場の逆こう配拡散を定量的に評価し,その発生機構を明らかにすることができた.燃焼器,バ-ナ,エンジンシリンダ内での燃焼は,ほとんど常に乱流燃焼である.乱流燃焼を理解するには,速度場と温度場の相関を知ることが重要である.それには,燃焼という厳しい条件で速度と温度を同時に測定する必要がある.本研究では,これをレーザ流速計と細線熱電対により実現し,個々に固有の測定精度を支配する要因について十分に検討した.本年度は,熱電対による変動温度測定の高精度化に重点を置いた.乱流燃焼場においては,通常10^310^4Hz程度の温度変動がある.しかし,線径2550μmの細線熱電対でさえ,遮断周波数が10Hz程度という低速素子であり,正確な応答補償を必要とする.筆者らは,線径の異なる2本の熱電対からなる二線式熱電対により,変動温度測定の高精度化に新たな展開を与えた.これによって,熱電対の動特性の校正という難しい作業をなくし,時定数の変化に対応することを可能とした.さらに,ニ線式熱電対変動温度測定法の信頼性と有効性を,高速応答抵抗線温度計により評価した.また,ノイズが無視できず,ブローブの空間分解能が不足している場合にも有効な時定数推定法として,相関最大化法を新たに提案し,ニ線式熱電対の信頼性を向上させた.現在,Ar-Ionレーザ(補助金により購入)を光源とするレーザ流速計を自作し,これと細線熱電対を効果的に組み合わせる手法および信号処理法を開発している.同時測定システムはほぼ完成し,180°曲り流路内

乱流火炎を測定対象として,予備的データを収集している.同時測定によってのみ得られる乱流熱流束は,熱輸送の特性を支配する重要な乱流量である.これを指標として,強い圧力こう配下での燃焼に,熱が平均温度こう配に逆らって輸送される特異な「逆こう配拡散現象」が発現するか否かを直接検証する準備をほぼ完了した.燃焼器,エンジンシリンダ内の流れはほとんど常に乱流である.乱流は熱および物質の輸送(拡散)を促進する.しかし,乱流がそれらの輸送を逆に抑制してしまうことがごく希に発生する.この現象は逆こう配拡散と呼ばれる.乱流燃焼場で見られる逆こう配拡散は,流れの圧力こう配と密接に関連して発生すると考えられている.火炎の挙動と熱輸送の特性は密接に関連する.本研究の目的は,流れの圧力こう配が燃焼場の乱流熱輸送にどのような作用をするのかを,とくに逆こう配拡散の発現に着目して実験的に調べることである.これにより,乱流火炎の特性を理解し,乱流燃焼を制御する方策も見えてくると考えている.本研究では,曲り流路を用いて曲率半径方向に強い圧力こう配をもつ乱流場を作り,そこに形成される非予混合火炎の燃焼特性と熱輸送機構を実験的に調べた.平成10年度には,昨年度開発した「細線熱電対変動温度測定法」および「レーザ流速計(LDV)と細線熱電対による速度と温度の同時測定法」の改良に取り組んだ.具体的には,細線熱電対応答補償法の信頼性を高めるため,高精度A/D変換器を導入した.また,LDV用A/D変換器と熱電対用A/D変換器の同期制御,ドップラ信号の周波数解析,熱電対の応答補償,取得したデータの2次処理を高性能パーソナルコンピュータにより行って,計測システムの処理速度と信頼性を向上させた.これにより可能となった乱流熱流束の測定から,逆こう配拡散が発生していることを示す直接の証拠を得て,発現領域を特定した.また,シャドウグラフ法による温度場の可視化から,逆こう配拡散が発生する領域と通常のこう配拡散が現れる領域を比較して,火炎の時空間構造がどの様に異なるのかを明らかにした.以上を総合して,圧力こう配下にある乱流燃焼場の逆こう配拡散を定量的に評価し,その発生機構を明らかにすることができた.
世代間援助の円環モデルに基づく多世代共生型事業の開発

地域における世代間援助の現状と課題を把握するとともに、世代間援助を包括的に捉えた「円環モデル」を構築し、これからの世代間援助のあり方を提案することを目的とした。結果として、日常的な非親族間の世代間援助の多くは特別な場面に限られる一方で、相手を気づかうような潜在的なサポートの存在が示された。また、世代間援助の授受には、高齢者からの被援助経験が関連しているとともに、世代性の発達を介して心理的健康および認知的SCの醸成につながることが明らかにされた。さらに、発達段階に応じて援助の方向性が変化する円環的な関係性が見いだされた。以上の知見を基に、学際的な視点から多世代共生型事業のあり方が提案された。研究1-1.世代間援助に関するプレ調査(5月9月)地域における世代間援助の授受を測定するのに適した項目を探索するために、Web調査会社A社に登録している2050代モニター300人、6070代モニター100名を対象に自由記述形式による予備調査を実施した。この結果をもとに、地域における世代間援助を測定するための項目を作成した。研究1-2.世代間援助に関する初回調査(10月3月)研究1-1で作成された世代間援助項目について、2014年10月11月に埼玉県和光市の20歳以上の市民から,性・年齢で層化し無作為に抽出された7,000人を対象に郵送調査を実施した。分析の結果、非親族からの「世代間援助」の実態として、すべての世代において、提供と受領が少ない「非援助型」が最も多いことが示された。その中でも互恵的な世代間援助の形である「援助バランス型」をみると、若年層よりも中・高年層に多くなり、特に「情緒的一体感」および「同伴行動」といった援助パターンが多い傾向が示された。これは、非親族からの世代間援助には比較的負担が軽いサポートが多く、加齢とともに互恵的な世代間援助が増加することを示唆している。さらに、中・高年層において、「援助バランス型」では、その他の援助パターンに比べて精神的健康度が好ましいことが示された。2015年2月3月には、神奈川県川崎市多摩区の20歳84歳の市民から性・年齢で層化し無作為に抽出された2,500人を対象に郵送調査を実施した。本調査に関しては、3月末にデータを回収し、現在はデータ入力作業を行っている。本研究は、地域における世代間援助の現状と課題を把握するとともに、「世代間援助」を包括的に捉えた「世代間援助の円環モデル」を構築することを目的としており、2015年度は1地域高齢者26名に対するインタビュー、2各分野の研究者3名に対するインタビュー、3研究者間のワーキンググループ(2回)を行った。1の結果については、質的分析法により整理を行い、「世代間援助円環モデル」プロセスの構築を試みた。また、23では、昨年度の調査で示された「地域における世代間援助の現状」に関して、その解釈および今後の課題を明らかにするために多角的な視点から議論を深めた。当初の予定通り様々な研究者に対するワーキンググループおよびインタビューを行った。ただし、予定通りの回数は実施できなかったため、今年度も引き続き行う予定である。そのため、(3)やや遅れている、と評価をした。本研究は、地域における世代間援助の現状と課題を把握するとともに「世代間援助」を包括的に捉えた「世代間援助の円環モデル」を構築することを目的としており、本年度は12014年度に実施した埼玉県和光市調査および川崎市多摩区の対象者に対する追跡調査、2地域高齢者26名および多分野の学識経験者10名に対するインタビュー調査、を実施した。1については、「世代間援助」と「心身の健康」および「ソーシャルキャピタル」の双方向の因果関係を同時に組み込んだ交差遅延効果モデルを用いた共分散構造分析を行った。その結果、発達段階に応じて世代間援助の方向性が変化する円環的な関係性が見いだされた。さらに、世代間援助の授受は、心身の健康及びソーシャルキャピタルに影響することが示された。2については、質的分析法により整理を行い、「世代間援助円環モデル」プロセスの構築を試みるとともに、学際的な理論・研究を背景にした多世代共生型事業のあり方を提案した。当初の予定通り、世代間援助に関するプレ調査および2地区(和光市、川崎市多摩区)における郵送調査を実施した。こうしたことから、本研究は(2)おおむね順調に進展していると判断した。

埼玉県和光市在住の第1回調査と同一の対象者5,000人余り、神奈川県川崎市多摩区在住の第1回調査後に調査協力に同意してくれた対象者300人余りを対象に追跡調査を実施し、3年間の調査結果をもとに「世代間援助の円環モデル」について検証を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。社会心理学「世代間援助の円環モデル」を構築することを目的に、様々な学問分野で世代間交流研究に携わっている研究者を集めたワーキンググループを行い、それをもとに世代間援助の現状と課題を検討する。平成28年度調査実施に備えるため。平成27年度および平成28年度調査実施に備えるため。平成28年度には、第2回調査実施のために使用する。平成27年度には、ワーキンググループやインタビュー調査のための謝金、交通費および人件費に使用する。
食用担子菌類の宿主-ベクター系の開発

本研究においてはエノキタケ(Flammulina velutipes)を取り上げ,食用担子菌類の宿主-ベクター系を開発することを目的としている.今回は,(1)ベクターのマーカーに用いるエノキタケTRP1遺伝子の構造解析と機能発現必要最小領域の検討と(2)染色体外自律複製ベクターの構築に必要な自律複製配列(ARS)の検索とそれらの活性と構造の解析を行った.1.エノキタケのTPR1遺伝子の解析出芽酵母のtrp1変異を抑制するエノキタケDNA断片(7.4kb,TRP1遺伝子を持つ)を欠失させて出芽酵母細胞内での機能発現に必要なDNA領域の限定化を行ったところ,1.6kbにまで切縮めることが可能であった.そこで,この最小領域を含む2.0kbの塩基配列を決定してデータベース検索したところ,エノキタケTRP1がトリプトプァン合成の複数のステップを触媒する単一酵素タンパク質をコードしていることが明らかとなった.また,クローン化TRP1がプロモーター領域およびN末端コード領域を欠いていることが判明したため,現在,これら5'末端領域をクローン化している.2.エノキタケのARSの解析エノキタケのミトコンドリアプラスミドpFV1およびpFV2から,出芽酵母と分裂酵母のいずれの細胞内でもARS活性を有するDNA断片を,8種類単離した.次に,これらのARSが担子菌細胞内で機能するか否かを明らかにするために,これらのARSをスエヒロタケの染色体組込み型ベクターに連結した.現在,スエヒロタケの形質転換実験を進行中である.一方,8種類のARSのうちpFV2由来のARS1.6kb断片についてその全塩基配列を解析したところ,同断片が多数のARSコンセンサス配列を有しており,DNAポリメラーゼとRNAポリメラーゼをコードしていることが明らかとなった.本研究においてはエノキタケ(Flammulina velutipes)を取り上げ,食用担子菌類の宿主-ベクター系を開発することを目的としている.今回は,(1)ベクターのマーカーに用いるエノキタケTRP1遺伝子の構造解析と機能発現必要最小領域の検討と(2)染色体外自律複製ベクターの構築に必要な自律複製配列(ARS)の検索とそれらの活性と構造の解析を行った.1.エノキタケのTPR1遺伝子の解析出芽酵母のtrp1変異を抑制するエノキタケDNA断片(7.4kb,TRP1遺伝子を持つ)を欠失させて出芽酵母細胞内での機能発現に必要なDNA領域の限定化を行ったところ,1.6kbにまで切縮めることが可能であった.そこで,この最小領域を含む2.0kbの塩基配列を決定してデータベース検索したところ,エノキタケTRP1がトリプトプァン合成の複数のステップを触媒する単一酵素タンパク質をコードしていることが明らかとなった.また,クローン化TRP1がプロモーター領域およびN末端コード領域を欠いていることが判明したため,現在,これら5'末端領域をクローン化している.2.エノキタケのARSの解析エノキタケのミトコンドリアプラスミドpFV1およびpFV2から,出芽酵母と分裂酵母のいずれの細胞内でもARS活性を有するDNA断片を,8種類単離した.次に,これらのARSが担子菌細胞内で機能するか否かを明らかにするために,これらのARSをスエヒロタケの染色体組込み型ベクターに連結した.現在,スエヒロタケの形質転換実験を進行中である.一方,8種類のARSのうちpFV2由来のARS1.6kb断片についてその全塩基配列を解析したところ,同断片が多数のARSコンセンサス配列を有しており,DNAポリメラーゼとRNAポリメラーゼをコードしていることが明らかとなった.
主観的時間と客観的時間の関係についての研究

本研究の目的は、1.主観的時間経験が物理学理論から帰結する客観的時間概念に帰着させて理解することが可能か、2.主観的時間概念及び人文・社会諸科学の諸理論が前提する固有の時間概念を抽出し、これらが客観的時間概念といかなる規定・影響関係に立つかを分析し、モデル構築の際の影響関係を解明することである。かかる研究目的に即して、平成28年度(2016年度)に限定して行った国内外の学会における口頭発表及び論文の内容について説明する。第一に、Ilya Prigogineの動力学的不安定性の表現としての不可逆的時間概念の前提が、「歴史的時間」概念の客観的基礎づけを提供するものとして期待され、人文・社会科学の諸理論に、カオス理論や複雑系の理論などがあわさった形で摂取されてきたが、Prigogineの所謂「時間の矢」についての見解には、失敗していることを確認した。次に、「オプション価格決定理論における時間概念」においては、本研究目的1の達成過程における補題的内容としての経済学の理論、なかでもオプション価格決定理論が、解析学と確率過程論の摂取のもとで形成されてきた過程を確認し、Black-Scholes方程式が前提する時間概念において、時間対称な決定論的要素と拡散現象の時間不可逆性という相矛盾する要素が混在していること、デリバティブの理論体系は、未来の予測価格を決定するものとはなっていないことを解明した。28年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究業績を、査読付き論文への投稿及び学会発表の内容の概要をまとめるかたちで記していく。まず査読付き論文として、2016(平成28)年3月の『Core Ethics Vol.12』において、「Kennth Waltzのメタ理論的考察とその哲学的批判」と題する論文を投稿し、国際政治理論の代表的論客であるKenneth Waltzの理論のメタ理論として含まれる暗黙の哲学的見解を抽出し、実証主義的側面と同時に構造実在論的側面を有すること、そしてその前提が彼の理論を基礎づけるどころが理論的陥穽になってしまっていることを解明した。次に、2015(平成27)年4月の『生存学Vol.8』において「ベンハビブのシチズンシップ論に関する考察」と題する論文を投稿し、ベンハビブのシチズンシップ論が既存の人権概念の盲点を突く潜勢力をもつことを分析するとともに、わが国の憲法の人権概念の再定礎のための解釈論の枠組みを提供する可能性を持つことを示唆した。学会発表に関しては、2015(平成27)年6月の日本時間学会第7回大会において「時間概念の消去と様相実在論」と題する発表を通じて、物理学理論における既存の可逆的・線型的時間描像でもなく、さりとて複雑系やカオス理論の非可逆的時間描像とも異なる無時間的時間概念を提唱するJulian Barbourの時間を消去した理論が、David Lewisの様相実在論と親和的な側面を有する構造を持つことを分析した。この研究の延長として、2016(平成28)年6月に英国エジンバラ大学で開催される予定のInternational Society for Study of Time,16th.の発表内容を“The Timeless Theory and Modal Realism"としてまとめて、当該学会に投稿した(2016年1月にアクセプト済の連絡)。狭義の研究テーマのみならず、経済学、政治学などの社会科学の諸理論における科学哲学的問題及びとりわけ経済学と沿革的に密接な関係を持つ倫理学関係に関する研究をも幅広く射程に入れた手前、狭義の物理学的、科学哲学的時間論プロパーの研究に費やせる時間が若干減ることになり、それゆえにメインテーマに関する論文をもう一篇程度執筆する予定を立てていたにもかかわらず果たせなかった点において、本研究の進捗状況がやや遅延していると考える理由である。とはいえ、こうした迂回過程は思わぬ副産物をもたらした点も認められる。例えば、2016年6月から7月に英国にて開催されるInternational Society for Study of Time,16th.のCoferenceのテーマの一つでもある「緊急性と時間」は、十分な時間的余裕が与えられない「緊急下」における意思決定は、既存の合理的意思決定理論の想定する諸前提から再考を促す契機を提供するテーマになっているように、合理的意思決定理論に時間を取り込んだ理論構想は、今後の経済学や倫理学に少なからぬ影響を与えていくと思われる。本研究のテーマが主観的時間と客観的時間の関係についての考察であることを鑑みると、当初は予定しなかった研究主題の拡大は、時間概念の処理が今後の経済学と倫理学関連の分野でも本格的に主題化される可能性大なる点において、本研究テーマに直接・間接に貢献するものと思われる。また、物理学理論における時間概念の分析は、Julian Barbourの時間論とPrigogineの時間論との対質をも射程に入れた研究に煮詰まってきており、次年度への研究に結びつくだけの蓄積が得られたはずである。こうした観点から見るとき、進捗状況としてはやや遅延している点も見られるるものの、研究目的達成へ向けて着実に進んでいるのではないかと思われる。

第一に、Ilya Prigogineの動力学的不安定性の表現としての不可逆的時間概念の前提が、「歴史的時間」概念の客観的基礎づけを提供するものとして期待され、人文・社会科学の諸理論に、カオス理論や複雑系の理論などがあわさった形で摂取されてきたが、Prigogineの所謂「時間の矢」についての見解には、失敗していることを確認した。次に、「オプション価格決定理論における時間概念」においては、本研究目的1の達成過程における補題的内容としての経済学の理論、なかでもオプション価格決定理論が、解析学と確率過程論の摂取のもとで形成されてきた過程を確認し、Black-Scholes方程式が前提する時間概念において、時間対称な決定論的要素と拡散現象の時間不可逆性という相矛盾する要素が混在していること、デリバティブの理論体系は、未来の予測価格を決定するものとはなっていないことを解明した。今後の研究の推進方策としては、博士論文を完成させるという目的に向けて、その内容を構成する本研究のテーマを追求する諸論文を仕上げることが先決となる。先ずは、前年度においてやや遅延していると思われる点、すなわち、狭義の物理学的、科学哲学的時間論プロパーの研究に関する論文数編ならびに学会発表を着実にこなしていくことが求められる。2015(平成27)6月の日本時間学会第8回大会で発表した「時間概念の消去と様相実在論」の研究の延長として、2016(平成28)年6月から7月にかけて英国で開催される予定のInternational Society for Study of Time,16th.のConferenceで“The Timeless Theory and Modal Realism"として発表することになっているが、そこでは博士論文の核になるJulian Barbourの理論とDavid Lewisの様相実在論との親和的関係を抽出する研究のみならず、その時間描像が、Barbourが当初意図した一般相対論と量子力学との間の時間概念の扱い方の齟齬にも起因する統合困難を打開するための量子重力理論におけるProblem of Timeの解消の道筋を提供するだけでなく、哲学的にも世界の離散的様相の提示という点で大変魅力的な理論となる可能性を考察し、当該学会以外にも日本科学哲学会や科学基礎論学会等で発表ないし当該学会誌への論文投稿を図る。最終的には、本研究の二大テーマである主観的時間と客観的時間の関係/無関係を論定し、整合的な形で整理した上で、博士論文に纏め上げることになる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
Coの添加による高磁束密度低鉄損FeCoSiBPCu軟磁性材料の創製

省エネルギーのために、低磁気損失な軟磁性材料の開発が期待され、低消費電力化、高効率化および高速化が求められている。本研究が目指すように、優れた軟磁気特性と高飽和磁束密度が両立した軟磁性材料の研究開発は、非常に重要な研究課題である。組成探索した総濃度86.3at.%の鉄およびコバルト元素を有するFe81.3CoxSi0.5B13.5-xP4Cu0.7合金系(x=3-6 at.%)において、少量のCo添加により、高飽和磁束密度(1.85 T)と低保磁力(<10 A/m)の両立が可能となった。変圧器やモータ等に用いられる磁心材料の超小型化や軟磁気特性による鉄損エネルギーの超低減化が可能となった。平成27年度は、主にFe-Co-Si-B-P-Cu合金系において、合金作製および探査、熱的安定性の調査および合金組織の解明を行った。Fe-Co-Si-B-P-Cu六元合金系に、同時に元素組成の変更による材料の磁気特性の反映が複雑である。アモルファス形成能が低い本研究の合金系においては、現在の液体急冷作製技術の急冷速度制限により、鉄とコバルト元素総濃度をさらに向上させることは難しいと考えられる。限界値より鉄とコバルトの総濃度が高い場合は、薄帯の急冷成形性が悪化する。コバルト濃度が高い合金において、ホウ素(B)の含有量が低減となり、アモルファスマトリックスに大きな結晶粒子が析出することが確認され、アモルファス形成能力が低減したと考えられる。過去のデータおよび相関文献を調べてまとめたあと、鉄とコバルト元素総濃度を83.3-86.3 at.%、コバルトを3-5 at.%、珪素を0.5-1.5 at.%、ホウ素を7-10.5 at.%の濃度範囲に調整した。作製条件において、加熱温度、噴射圧力、スリット寸法およびそれと銅ロール面の距離などを調査した。Fe81.3CoxSi0.5B13.5-xP4Cu0.7合金系(x=3, 3.5, 4, 4.5, and 5 at.%)において、単ロール液体急冷法により大気中でヘテロアモルファス構造を有する薄帯状合金の作製に成功した。得られた薄帯試料は、X線回折法(XRD)および透過型電子顕微鏡(TEM)による構造解析を行い、アモルファス構造の形成と合金組成との関係を明らかにした。さらに、示差走査熱量測定(DSC)装置を用い、合金組成調整による熱的安定性の変化を測定し、高鉄および高鉄コバルト濃度アモルファス合金の作製における最適合金組成が確定できた。探索されたアモルファス合金作製可能の鉄とコバルト元素総濃度の限界値は86.3at.%である。飽和磁束密度に大きな貢献を有する大量のα-Fe・α-(FeCo)結晶粒子の析出は重要であるため、鉄とコバルト元素総濃度はできるだけ向上にしたいと考えられる。一方、Herzerらのランダム磁気異方性モデルにより、軟磁気特性はナノ結晶粒子の粒径と緊密な関係を持っている。軟磁気特性を求めるため、マイクロ構造において、大量のα-Fe・α-(FeCo)結晶粒子の粒度均一化と結晶粒子の微細化(ナノサイズ)に着目をしなければならない。アモルファス構造からの結晶化方法はα-Fe・α-(FeCo)結晶相を得るための重要な手段である。すなわち、高鉄-コバルト濃度Fe-Co-Si-B-P-Cu合金系においての優れたアモルファス材料の作製の成功はその後の結晶化処理の決定的な鍵となると考えられる。合金成分と作製条件の何回で調整を繰り返し、大きな結晶粒子が存在しないヘテロアモルファスは薄帯状合金試料の作製に成功した。平成28年度は、平成27年度で組成探索した総濃度86.3at.%の鉄およびコバルト元素を有するFe81.3CoxSi0.5B13.5-xP4Cu0.7合金系(x=3-6 at.%)において、薄帯合金の作製およびイメージ炉による熱処理を行った。熱処理条件は、アニール温度として350-475度を選択し、加熱速度は10-800度/分、保温時間は10分とした。合金の初期のアモルファス構造およびナノ結晶化後の構造について観察を行い、その後、試料の磁気特性評価を行った。ホウ素(B)をCo 5 at.%で置換した薄帯合金を用い、最適熱処理条件下で熱処理を行った試料について、VSMにより測定した飽和磁束密度は非常に高い値となり、最大で1.92 Tであった。DSC曲線の放熱量により、α-(Fe-Co)の体積割合が大きくなっていることが確認され、高飽和磁束密度が得られたことと一致した。しかし、ホウ素の含有量の低下に伴い、アモルファス母相に大きな結晶粒子の析出及び分散が発生し、続く熱処理プロセスにおいて均一な微細結晶組織を制御することができず、結果として軟磁気特性は悪化した。B-Hループアナライザを用いた測定からは、保磁力が2060A/mの範囲であることが確認された。これらの結果より、高濃度の鉄とコバルト元素を有する合金は高飽和磁束密度(1.85T)と低保磁力(<10A/m)の両立を可能とし、限界組成はFe81.3Co5Si0.5B8.5P4Cu0.7であることが明らかとなった。

また、飽和時の磁歪について、Fe83.3Si4B8P4Cu0.7、Fe79.3Co4Si4B8P4Cu0.7、Fe43.3Co40Si4B8P4Cu0.7合金において、磁歪はそれぞれ20 ppm、29 ppm、25 ppmであり、最適な熱処理後の磁歪はそれぞれ11 ppm、13 ppm、32 ppmであった。高飽和磁束密度を有する優れた軟磁性材料を得るためには、アモルファス材の作製およびその後の結晶化処理が重要な鍵となると考えられる。平成27年および平成28年度で、高濃度の鉄とコバルト元素を有する合金の作製に成功し、高飽和磁束密度(1.85T)と低保磁力(<10A/m)の両立が可能な限界の合金組成は、Fe81.3Co5Si0.5B8.5P4Cu0.7であることを確認した。わずか0.5 at%のCoを増加により、Fe81.3Co5.5Si0.5B8P4Cu0.7は1.92 Tもの高い飽和磁束密度を示したが、軟磁気特性は悪化し、安定な低保磁力を得ることは難しくなることも同時に明らかにした。また、この保磁力が悪化した原因についても組織観察の観点から明らかにした。Coの増加とこれに伴うBの低減はアモルファス形成能を低下させ、局所的に存在する結晶構造(初期のアモルファス母相に存在)とアモルファス構造との不均一性により、熱処理による結晶化後に、結晶粒径を大きく増加させ、結果として保磁力が大きくなった。また、複数の組成の合金を用い、磁歪測定を行い、30ppm以下の磁歪を得ることができた。本研究の目的は高鉄・コバルト濃度Fe-Co-Si-B-P-Cu合金において、高飽和磁束密度と低保磁力(Hc<10A/m)の両立可能なナノ結晶軟磁性材料の組成を確立し、磁歪の評価を行うことである。また、シミュレーションにより、アモルファスやナノ結晶合金にシリコンの添加効果についても調査を行った。平成29年度は、主にFe-Co-Si-B-P-Cu系合金を用いて調査を行った。現在の液体急冷作製技術の急冷速度の制限により、鉄とコバルト元素総濃度を86.3 at.%より増加させた場合、優れた軟磁気特性を維持することは難しいと考えられ、大きな結晶粒が存在しないヘテロアモルファスの薄帯状合金試料の最適組成はFe81.3Co4Si0.5B9.5P4Cu0.7であった。また、コバルト元素を070%(at.%)に鉄元素と置換した際の、磁歪の調査も行った。その結果、鉄とコバルトの原子比例は1:1の時、磁歪は大きく得られ30ppmであり、コバルトを添加しない場合には、磁歪が小さくなり、12ppmであった。さらに、鉄基アモルファスやナノ結晶合金の作製と磁気性能に及ぼすシリコン添加効果について、第一原理の分子動力学シミュレーションにより調査を行った。シリコンは、鉄に固溶した状態で結晶化することが構造的に好ましいが、高濃度に達するとアモルファスを安定化するためにエネルギー的に有益であるため、アモルファス構造の形成に複雑な影響を有することが見出されている。シリコンの含有はまた、結晶化温度の上昇を引き起こし、より優れた軟磁気特性を発現するためのナノ結晶化プロセスに対し、より良好な制御性を生じさせることが見出される。磁気特性については、シリコンは常に鉄基合金の飽和磁化を減少させるものと考えられるが、間接的に鉄基ナノ結晶合金の保磁力の減少に寄与すると考えられる。省エネルギーのために、低磁気損失な軟磁性材料の開発が期待され、低消費電力化、高効率化および高速化が求められている。本研究が目指すように、優れた軟磁気特性と高飽和磁束密度が両立した軟磁性材料の研究開発は、非常に重要な研究課題である。組成探索した総濃度86.3at.%の鉄およびコバルト元素を有するFe81.3CoxSi0.5B13.5-xP4Cu0.7
デジタルミリ波干渉計の開発による密度分布測定の高精細化の研究

密度分布をより高精細に測定できる簡易なミリ波干渉計システムを提案した。本干渉計に必要な放射方向可変アンテナの開発を進め、70-78GHzの周波数変化で25°の放射方向可変特性があることを確かめた。実験室において、プラズマを模擬した誘電体板に対して、開発されたアンテナを実装した干渉計システムを適用し、誘電体板の厚みと形状をイメージングできることを実証した。詳細なプラズマの密度分布測定のためのデジタルミリ波干渉計を昨年度に提案していたが、今年度はデジタルミリ波干渉計のキーデバイスであるNRDガイドアンテナを電磁界シミュレータEMPRROで設計後、製作した。シミュレーション上では、周波数70-76GHzのミリ波を入力し、低い周波数の時はアンテナ開口の放線方向に放射することを確認し、また、周波数を高くしていくと、放射方向が傾くことを確認した。ビームをスキャンする方向は垂直方向であるが、本アンテナ単体から放射されるビームは水平方向に拡がるため、パラボラ反射鏡が必要なことも分かった(H23年度製作予定)。本アンテナは誘電体ロッドを金属板で挟み込んだ構造をしているが、ミリ波帯域のアンテナであることから製作に10ミクロン程度の微細な加工技術が求められ、製作業者の選定に難航した。最終的に一社、製作能力を持つ製作所に委託し、年度末に納品された。誘電体ロッド及び金属板をアッセンブル後、ガン発振器によりミリ波を入力した。受信側はミリ波帯ホーンアンテナにミリ波を検出するための検波器を用いてオシロスコープにより計測を行ったところ、NRDガイドアンテナとホーンアンテナが特定の位置関係の時のみ検波器出力を確認することができた。これは、NRDガイドアンテナが指向性を持つことを表している。現在周波数を可変した時の放射パターンの評価を詳細に行うべく、光学架台と購入したロータリーステージを組合わせた試験を行っている。デジタルミリ波干渉計は、NRDガイドアンテナの放射方向が周波数により変化する特性を利用して、プラズマ電子密度の空間スキャンを行い、原理的に高精度に電子密度分布を計測できる装置である。昨年度本装置の最重要部品であるNRDガイドアンテナを製作し、今年度GAMMA10に実装し電子密度分布計測の実証実験を行う予定であったが、NRDガイドアンテナの放射効率がシミュレーション結果と比較して著しく悪く実用的でないことが判明した。そこで、まず使用した誘電体材料の特性が不適当であることを疑い、その結果NRDガイドに利用している誘電体ロッドと導波管がマッチングせず、入力した電力がほぼアンテナに入力しないで反射しているのではないかと考えた。実際、より誘電率の低い材料を用いたところ放射方向の周波数可変特性を示した。この対策後でも放射効率は依然低い状態であり、マッチングの問題があった。そこでNRDガイドの構造をイメージNRDガイドに変更し、導波管とイメージNRDガイドのトランジション部を別のタイプに変更したところ、放射効率を10倍以上改善することに成功し、干渉計に利用できるアンテナとして完成させることができた。また、デジタルミリ波干渉計が取得できる"複数の測定位置に対応する周波数の異なる信号が1つの生データに重畳されている"信号を計算機で疑似的に生成し、分解および位相検出ができるがシミュレーションを行った。その結果、3000次のデジタルフィルタを用いて信号を分離できることがわかり、また全信号強度とノイズの強度が同程度でも適切にデジタルフィルタが働くことを確認した。実際のプラズマ計測で受信できる信号強度が減衰することが予想されるため、このシミュレーションにより、信号強度を増加させることができるアンプやパラボラリフレクタのパワーダイアグラムに対する仕様を得ることができた。本研究は、プラズマの異常輸送改善を目的としたプラズマ密度分布測定の高精細化を目指し、デジタルミリ波干渉計を新たに提案し原理実証を行ったものである。デジタルミリ波干渉計は、送信用アンテナから放射されるミリ波の放射方向が入力周波数毎に異なることを利用し、複数の異なる周波数のミリ波を同時にアンテナに入力することで、扇状の測定コードをプラズマ中に配置し、プラズマの密度分布測定を行う。プラズマ中を透過したミリ波を1つの受信ホーンで受信し、周波数分解し位相検出を行うことで、単純な回路で密度分布測定が可能となる。本研究では、はじめに送信用アンテナとしてImage Non-Radiative Dielectric Guide (INRDG)アンテナを開発し、70-78GHzの入力周波数に対して約25°の放射方向可変特性を確認できた。次にデジタルミリ波干渉計の原理実証実験を行うべく、実験室においてプラズマを模擬した幅30mm、厚さ3mmのアクリル板に対して干渉計の適用を行った。提案している干渉計信号の位相検出は、高速大容量デジタルオシロスコープと信号処理ソフトを用いるものであるが、今回は簡易に約10GHzのベクトルネットワークアナライザを利用し、その信号を70GHz帯にアップコンバージョンして位相の検出を行った。測定のリアルタイム性を犠牲とするが、位相検出という原理実証に関して本質的な違いはない。実験の結果、測定周波数を変化させるとアクリル板がある場所に対応する周波数で位相の変化が確認された。

アクリル板の有無による位相変化のみを抽出し、位相変化と入力周波数(測定位置)をプロットしたところ、位相が変化した領域はアクリル板の位置に1mm程度の誤差で一致した。また位相の変化量はアクリル板の厚みから算出される移送量と一致したことから、提案したデジタルミリ波干渉計を実証することが出来た。9の概要で記述したように、当初NRDガイドアンテナの放射特性がシミュレーション結果と異なることがわかり、デジタルミリ波干渉計のアンテナとして利用できないことが判明したため。本来はプラズマ実験への適用を行う予定であったが、今年度はアンテナの改良に時間を大幅に費やした。そのため、プラズマ実験への適用は来年度(平成24年度)にずれ込んだ。24年度が最終年度であるため、記入しない。プラズマ実験への適用のため、パラボラリフレクタやコーナーリフレクタの設計製作を行うと同時に、研究推進(時間短縮)のため実験室における誘電体を用いた模擬実験において、デジタルミリ波干渉計の原理実証を行う。その後GAMMA10に設置しプラズマにも同様に適用できるか検証実験を行っていく。
着衣における3次元熱水分同時移動モデルに関する研究

建築環境を設計・制御する際、着衣での熱水分移動を考慮した体温予測モデルが必要であるが、着衣内部における空気層形状の複雑さが、モデル開発のネックとなる。本研究では、着衣内空気層の形状をレーザースキャナで測定し、そのデータに基づく熱・湿気抵抗推定法の提案、空気層内外での気流性状解析を行った。また、着衣内空気層での換気を考慮した着衣-人体熱水分同時移動モデルを開発し、着衣内の換気が体温調節に及ぼす影響を評価する方法を提案した。近年開発が進められている人体熱モデルでは、人体を比較的多くの部位に分割したモデル化がなされている。人体熱モデルの解像度に相応しい着衣の熱・水分移動モデルを開発し、その妥当性を検証することを目的として、着衣の形成する空気層の熱抵抗と着衣の水分物性に焦点を当てた検討を行った。本年度に得られた研究成果は以下の通りである。1.着衣が形成する空気層の形状・寸法測定(3次元座標データの取得)3次元レーザースキャナを用いて、人体の形状を裸体時と衣服を身に着けた場合の両方について測定し、3次元座標データとして保存する方法の基礎検討を行った。マネキンを用いた測定を行うことで、得られる測定精度の確認、データ処理方法の検討を行った。結果として、本方法により必要な精度で着衣が形成する空気層の形状および寸法が得られることを確認した。また、形状データの処理の考え方を整理した。2.空気層の熱抵抗測定被験者を用いて、体表面上の数点で、皮膚表面熱流および皮膚温、着衣内側温度を測定し、空気層の熱抵抗を推定した。また、空気層の層厚と熱抵抗の関係を検討し、従来の実験式との比較を行った。3.着衣における衣服内微気候の熱水分同時移動モデルの開発着衣が形成する空気層における熱水分移動過程を記述する数値計算モデルを開発し、着衣の水分容量を考慮することが着衣における熱水分同時移動過程、および人体の体温調節系に及ぼす影響について検討を行った。着衣の初期含水率が、乾燥過程で体温調節系に与える影響は小さくないこと、すなわち着衣の水分容量を考慮する必要性を定量的に示した。また、関係する湿気物性但(平衡含水率、湿気伝導率)が結果に及ぼす影響について検討を行った。近年開発が進められている人体熱モデルでは、人体を比較的多くの要素で表現したモデル化がなされている。1.着衣が形成する空気層の形状・寸法測定(3次元座標データの取得)3次元レーザースキャナを用いて、着衣内の空気層形状を測定する方法を提案した。また、この方法により得られたデータを用いて空気層の厚さの鉛直分布を表現する方法を、衣服が重なっている場合も含めて、提案した。さらに、提案した方法論により、20歳代の平均的体格を有する人の典型的着衣条件について、空気層厚さの分布を測定し、その分布特性を把握した。2.空気層の熱抵抗予測式の作成着衣内の空気層厚さと熱抵抗の関係式を既往の実験結果から引用し、1.で得られた空気層の厚さ分布を熱抵抗の分布に変換し、全身のマップとして表現した。また、これを、代表的な人体熱モデルに適用する方法論を示した。さらに、湿気抵抗を導く方法について提案を行った。3.数値流体解析による着衣内換気性状の検討1.で得られた空気層の厚さ分布の結果に基づき、着衣内空気層の数値流体解析モデルを作成し、計算を行った。上半身のみ・着衣が1枚の状況を考え、布の通気抵抗の影響、衣服の開口寸法の影響について、基礎的な検討を行った。4.着衣-人体熱水分同時移動モデルを用いた解析昨年度に開発した着衣-人体熱水分同時移動モデルを基盤として、衣服内換気を考慮可能なモデルを開発した。これに基づき、既往の実験結果を解析した。提案しているモデルにより、衣服の種類が異なる等、複数の条件下での実験結果を大略説明できることを示した。人体熱モデルの解像度に相応しい着衣の熱・水分移動モデルを開発し、その妥当性を検証することを目的として、着衣の形成する空気層での換気・気流性状とその熱抵抗に焦点を当てた検討を行った。(1)着衣が形成する空気層の形状・寸法測定(3次元座標データの取得)3次元レーザースキャナを用いて、若年男女の平均的な体格を模したマネキンを用いて、典型的な着衣条件に対して、着衣内空気層の形状を測定した。

(2)空気層の熱・湿気抵抗の推定(1)のデータに基づき、空気層の熱・湿気抵抗の典型値を提案した。人体の部位を比較的細かく分割して出力し、多様な人体熱モデルへの適用が可能となるよう配慮した。(3)着衣内空気層での数値流体解析(1)の形状データを用いて着衣内空気層での気流性状を解析する方法の提案を行った。衣服の下端・上端・袖口等の開口部での換気、衣服表面での通気を考慮し、男性がTシャツを着用した立位静止状態、静穏気流条件に限定して解析を行った。皮膚表面での上昇気流の方向が体の表面形状に左右され、それが布面を通しての通気性状に影響を及ぼすなどの特徴を明らかにした。また、布の通気抵抗の感度解析を行い、今回検討を行った静穏気流・立位静止状態に関しては、通気性が衣服内換気母に及ぼす影響は小さいことを示した。(4)衣服内換気が生理量に及ぼす影響の評価(3)で得られた衣服内空気層での換気量を、着衣一人体熱水分同時移動モデルに入力して、換気が皮膚温等の生理量に及ぼす影響の評価を行った。今回検討した条件下では、換気の影響は甚大とは認められないことを示した。
セレン化カドミウムマジックサイズクラスターの固体核磁気共鳴分光法による構造決定

有機分子を保護基として溶媒中で合成されるCdSeマジックサイズクラスターは、半導体としての物性を生かした応用研究が行われている。しかし、単結晶が得られず単結晶X線解析を行うことができないため、その構造はいまだ明らかでない。量子化学計算では真空中の保護基がない状態の構造が予測されているが、構造の安定性や物性には保護基の存在が大きく関与するため、CdSeマジックサイズクラスターの研究の更なる発展のためには保護基まで含めた構造を解明することが重要となる。そこで、単結晶を用いずともナノメートルオーダーの構造を解析できる固体NMR法を用いて、システインに保護されたCdSeマジックサイズクラスターの保護基まで含めた構造を実験的に決定することを目指した。本年度は、本研究のために作製した113Cd-77Se共鳴固体NMRプローブを用いて2次元相関実験を行い、クラスターを構成するサイトの種別および相対配置を特定する予定であった。しかしながら、113Cd、77SeともにNMR信号の幅の広さや緩和の影響で測定の感度が非常に低く、多数のスペクトルの取得が必要な2次元測定を計画通りに進めることができなかった。クラスター本体の構造解析が当初の予定通りには進まなかった一方で、クラスターを保護するシステインが分子運動を行っていることを見出し、重水素NMR法によってその運動の速度やモード、活性化エネルギーを詳細に明らかにすることができた。金属クラスターでは近年、保護基の分子運動が発光効率の低下を引き起こすことが注目され始めているが、一方、発光の研究が盛んであるCdSeをはじめとする半導体クラスターでは、発光と分子運動の相関に着目した研究は報告されていない。本研究で明らかになったCdSeマジックサイズクラスター表面における保護基の運動の存在は、発光の研究における重要な情報になりうると期待される。当初予定していた2次元相関NMR測定によるCdSeクラスターの構造解析について、実際に行ってみたところNMR信号の感度の低さから非常に測定時間がかかり困難であることが判明した。そのためクラスター本体に対する構造解析は思うように進めることができなかった。一方で本年度は、保護基のシステインの構造を詳細に決定することができた。システインがどのような構造で配位するかという情報は、CdSeクラスターの表面構造や安定化の機構を探るうえで重要な情報となる。特にシステインがCdSe表面で運動していることを明らかにした結果は、CdSeクラスターの発光強度に保護基の運動が影響している可能性に加え、クラスター表面が保護基が自由に運動できるような原子配置であることを示唆しており、クラスターの表面構造に関する情報を与える重要なものである。このように、システインの構造を明らかにできたことでクラスター本体の構造に関する非常に有益な知見を得られたと考える。クラスター本体の構造解析に必須である2次元NMR測定を進めるためには、NMR信号の感度を上げることが必要である。そこで、電子スピンの高偏極を利用して核スピンの信号を増大させるDNP法を利用する。DNP法がシステインに保護されたCdSeマジックサイズクラスターに適用可能であることはすでに予備実験によって確認済みであり、うまく条件を調整することで数十倍の信号強度増強を達成できている。このDNP法を用いることで、当初予定していた様々な2次元測定を非常に効率よく進めることができると期待される。

システインがどのような構造で配位するかという情報は、CdSeクラスターの表面構造や安定化の機構を探るうえで重要な情報となる。特にシステインがCdSe表面で運動していることを明らかにした結果は、CdSeクラスターの発光強度に保護基の運動が影響している可能性に加え、クラスター表面が保護基が自由に運動できるような原子配置であることを示唆しており、クラスターの表面構造に関する情報を与える重要なものである。このように、システインの構造を明らかにできたことでクラスター本体の構造に関する非常に有益な知見を得られたと考える。クラスター本体の構造解析に必須である2次元NMR測定を進めるためには、NMR信号の感度を上げることが必要である。そこで、電子スピンの高偏極を利用して核スピンの信号を増大させるDNP法を利用する。DNP法がシステインに保護されたCdSeマジックサイズクラスターに適用可能であることはすでに予備実験によって確認済みであり、うまく条件を調整することで数十倍の信号強度増強を達成できている。このDNP法を用いることで、当初予定していた様々な2次元測定を非常に効率よく進めることができると期待される。
シリコンカーバイドを用いた集積化インテリジェントガスセンサ

シリコンカーバイド(SiC)をガスセンサに応用する研究を行った。そのためにまず結晶性および電気的特性の評価を行った。SiCは最近良好な結晶が得られるようになったが、Siと比べるとまだ結晶性は十分でない。このためデバイスを作製したときの歩留まりは必ずしも良くない。本研究では、MOS構造およびショットキー構造から結晶の特性評価を行った。その結果、523°Cまで良好なC-V特性が得られることがわかった。ショットキー特性もある程度良好な整流性を示すが、漏れ電流が大きい等の問題もある。界面準位密度は7x10^<11>eVcm^2であった。次にNOxガスセンサの開発研究を行った。電極にPtを用いたショットキー構造により、NOガスの応答を調べた。その結果、常温程度から、500°C程度までの広い範囲にわたってNOガスを検出可能であることがわかった。ただし問題点として、結晶の内部抵抗が大きいこと、結晶に欠陥が多く歩留まりが悪いことなどがある。次に表面光電圧法(LAPS)を用いてガスセンサの研究を行った。Pt/SiO2/n-Si構造を用い、光をスイ-プして表面ポテンシャルの2次元像を測定した。その結果、NOに応答して2次元像が変化する様子を観測することに成功した。この成果は、集積化ガスセンサの開発に道を開くものであり、SiCを用いれば、高温の測定も可能である。この他SiCに関する研究成果として、高純度のSiC多結晶として、高温でも使用できる高精度温度センサを開発した。SiCを用いて、高温でも使用出来るインテリジェントガスセンサーを開発する為の研究を行なった.SiCは、高温でも使用出来るワイドギャップ半導体であり、最近高純度の結晶が得られるようになったものである.ガスセンサーは高温で使用される用途が多いので、SiCを用いれば多くの可能性が期待出来る.本研究ではSiCのショットキーダイオードを用い、電流変化を活用したガスセンサーを試作した.まずPtPd/SiC/Alショットキーダイオードを作製し、その基礎特性を調べ、次に窒素酸化物(NO)ガス応答特性を調べた.n型α(6H)SiC(窒素ドープ3x10^<17>3x10^<18>cm^<-3>)を用い、その表面に80%Pt20%Pd合金を真空蒸着し、裏側にはAlでオーミックコンタクトをとった.まずこの素子の特性を室温において電流(I)-電圧(V)特性、電圧-容量(C)特性から評価した.I-V特性は良好な整流特性を示し、理想因子は1.2-1.7であった.通常α-SiCは、β-SiCよりも良好な整流特性を示すとされているが、今回の結果はそれを裏付けるものである.またV-1/C^2特性は良好な直線関係を示し、障壁高さを求めた処、理想値の20%以内で合致した.次にこのダイオードを用いてNOガス応答特性を調べた,乾燥空気と101000ppmのNOガスふんい気を切り替えて300K538Kにおいて電流変化を調べた.その結果300Kにおいても明瞭な感度があり、温度上昇と共に感度は増加した.今回は538Kまで感度が上昇することを確かめたが、更に高温での使用も可能である.以上このセンサーは、きわめて広い温度範囲(室温538K以上)で安定なガスセンサーとして動作することが明らかとなった.シリコンカーバイド(SiC)をガスセンサに応用する研究を行った。

ショットキー特性もある程度良好な整流性を示すが、漏れ電流が大きい等の問題もある。界面準位密度は7x10^<11>eVcm^<-2>であった。次にNOxガスセンサの開発研究を行った。電極にPtを用いたショットキー構造により、NOガスの応答を調べた。その結果、常温程度から、500°C程度までの広い範囲にわたってNOガスを検出可能であることがわかった。ただし問題点として、結晶の内部抵抗が大きいこと、結晶に欠陥が多く歩留まりが悪いことなどがある。次に表面光電圧法(LAPS)を用いてガスセンサの研究を行った。Pt/SiO2/n・Si構造を用い、光をスイ-プして表面ポテンシャルの2次元像を測定した。その結果、NOに応答して2次元像が変化する様子を観測することに成功した。この成果は、集積化ガスセンサの開発に道を開くものであり、SiCを用いれば、高温の測定も可能である。この他SiCに関する研究成果として、高純度のSiC多結晶として、高温でも使用できる高精度温度センサを開発した。