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香西 直文; 大貫 敏彦; Komarneni, S.*; 神谷 富裕; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 佐藤 隆博
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.513 - 518, 2003/09
被引用回数：8 パーセンタイル：50.24(Instruments & Instrumentation)重金属イオンに対する吸着性が高い2つの材料、Na-4マイカと呼ばれる合成雲母とアパタイトによる溶液からのカドミウム除去特性について検討した。溶液のカドミウム初期濃度1
10
M、初期pH3の条件でのNa-4マイカへの分配係数は8.410
ml/gであり、アパタイトへの分配係数は8.210
ml/gより一桁高かった。同じ条件で、Na-4マイカとアパタイトの等量混合試料をカドミウム溶液に接触させた後、固相の一部をグラファイト板に塗布し、マイクロPIXEによる2次元元素分析を行った。その結果、カドミウムはアパタイトにのみ認められ、Na-4マイカには認められなかった。本結果は、上述の分配係数から予測される結果と一致しないが、2つの試料へのカドミウムの吸着速度の違い及び吸着の不可逆性の観点から説明できる。
及川 将一*; 神谷 富裕; 福田 光宏; 奥村 進; 井上 博光*; 益野 真一*; 梅宮 伸介*; 押山 義文*; 平 豊*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210(1-4), p.54 - 58, 2003/09
被引用回数：25 パーセンタイル：82.86(Instruments & Instrumentation)現在原研高崎TIARAでは、radio micro surgery等の生物医学への応用を目指して、AVFサイクロトロンの垂直ビームラインに設置する集束方式高エネルギー重イオンマイクロビーム装置の開発を進めている。レンズ集束における色収差の低減のため、AVFサイクロトロンは100MeV級重イオンビームのエネルギー幅を10以下にする必要がある。このためサイクロトロンRFシステムにフラットトップ加速技術が導入された。ビームラインは生物試料照射に適した鉛直下向きであり、オブジェクトスリットと発散制限スリットの二段のスリット、集束レンズである四連四重極電磁石により構成される。これにより空間分解能1
mの重イオンマイクロビーム形成が可能となり、薄膜を介して大気中の試料を細胞レベル以下の精度で照射することが可能となる。さらに、短時間に多数の細胞を狙い撃ちするため、高速自動照準シングルイオン照射システムとマイクロビーム二次元走査システムをリンクさせ、散在する培養細胞等の微小試料に対して毎分1000個以上の高速シングルイオン照射を実現する。このような高速シングルイオンヒットには照射位置を正確にリアルタイムで観測できる検出システムが必要になる。そのために試料直下にシンチレータプレートを設置して、単一イオンが入射した際の微弱なシンチレーション光を超高感度カメラによって観測し、照射試料の光学顕微鏡画像と合成することで、照射試料へのシングルイオン入射位置を正確に把握できるシステムを開発中である。
小林 泰彦; 舟山 知夫; 和田 成一; 田口 光正; 渡辺 宏
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210(1-4), p.308 - 311, 2003/09
重イオンマイクロビームは、放射線の生物作用研究のための新しいツールとして極めて有望である。原研・高崎研では、銀河宇宙線のような極低フルエンス高LET重粒子線の生物影響の解明、特にトラック構造の局所的エネルギー付与分布による影響をダイレクトに解析することを目指して、サイクロトロンから得られる比較的高エネルギーの重イオンマイクロビームを用いて哺乳動物培養細胞を個別に照射・観察する実験系を開発した。その結果、ArやNeなどの重イオン1個のヒットで細胞の増殖が強く抑制されることを見いだした。
大貫 敏彦; 坂本 文徳; 香西 直文; 尾崎 卓郎; 鳴海 一成; Francis, A. J.*; 家藤 治幸*; 酒井 卓郎; 神谷 富裕; 佐藤 隆博; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.378 - 382, 2003/09
被引用回数：11 パーセンタイル：59.28(Instruments & Instrumentation)酵母に取り込まれたCsとCo及び他の元素をPIXEにより分析し、成長への影響を検討した。酵母の成長への影響を検討した結果、1mMのCsを培地に添加した場合には成長は阻害されなかったが、0.5mMのCoの添加により阻害された。Csを添加した培地で成長した酵母のPIXEスペクトルではCsのピーク強度が増加し、Pの強度が減少した。一方、Coを添加した場合には、CoとFeのピーク強度が増加したが、P,K及びZnの強度に変化はなかった。これらの結果から、PIXEは微生物の元素の変化を観察するのに有効であることがわかった。
大貫 敏彦; 坂本 文徳; 香西 直文; 酒井 卓郎; 神谷 富裕; 佐藤 隆博; 及川 将一*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.407 - 411, 2003/09
被引用回数：14 パーセンタイル：64.64(Instruments & Instrumentation)葉状地衣類(Permotrema tinctorum)へのCoの収着機構をPIXEによる地衣類断面における元素の2次元分布測定に基づき検討した。Coの収着は24時間以内に平衡に達した。地衣類の断面におけるCoの分布から、Coは地衣類の表面及び地衣体部分に分布していた。中でも、地衣類の裏面に濃集していた。しかし、Coは葉緑体付近には濃集していなかった。また、Coは表面に捕捉された鉄鉱物には濃集していなかった。これの結果から、Coの地衣類への高い収着は地衣類の表面ばかりでなく地衣体部分への濃集に起因すると考えられる。
石井 保行; 磯矢 彰*; 小嶋 拓治
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.70 - 74, 2003/09
被引用回数：13 パーセンタイル：64.64(Instruments & Instrumentation)新しいイオンマイクロビーム形成方法として、加速電極の持つビームの加速集束を同時に行える性質を積極的に利用した加速レンズを直列二段に配置したレンズ系及び、デュオプラズマトロンタイプの特殊イオン源とを組み合わせることでサブミクロン
ビームの形成を行う方法を1991年に提案した。この方法の有効性を実証するため、テスト装置を原研に設置し、様々な改良を行ってきた。この間の研究開発により、イオン源からレンズ系へ入射するイオンビームの入射条件がマイクロビーム形成に大きく依存していることを明らかにし、これを基にビーム入射条件の最適化を行うことで、最近40keV程度のビームにより0.1m級のビーム径の形成を可能とした。発表では本装置のデュオプラズマトロンタイプのイオン源、初期加速システム、加速レンズシステム及びマイクロビーム径測定装置について概要を示し、本装置の性能を左右するイオン源からレンズ系への入射方式、及びイオンビーム径測定結果について報告する。
大島 武; Lee, K. K.; 小野田 忍*; 神谷 富裕; 及川 将一*; Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 伊藤 久義
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.201 - 205, 2003/09
被引用回数：4 パーセンタイル：33.7(Instruments & Instrumentation)過渡イオンビーム誘起電流(TIBIC)システムを用いて、SiC pnダイオードの電極の信頼性を評価した。SiCダイオードのpn接合は、n型エピタキシャル単結晶SiC上に800
CでのAlイオン注入及びアルゴン中での1800C、1分間の熱処理により形成した。電極は、Al金属蒸着後にアルゴン中で850C、5分間熱処理または、電極熱処理後さらにAl金属蒸着した2種類を比較した。15MeV酸素イオンまたは12MeVニッケルイオンのマイクロビームを用いTIBIC測定を行った。その結果、熱処理後再度Al蒸着した試料は、得られる過渡電流量は電極面内で均一であったが、熱処理のみの試料ではムラが生ずることがわかった。一方、収集電荷量を解析したところ、得られる電荷量は電極形成条件によらず同量であり、pn接合は面内で均一であると判断できた。電流-電圧特性に関しては、いずれの試料も逆バイアス30Vでの洩れ電流はpAオーダーであり、順方向では2V程度のバイアス印加でターンオンする理想的なSiCダイオード特性を示した。以上より、TIBICを用いることで、通常の電流-電圧測定ではわからない電極の電気特性の面内均一性が評価できることが明らかになった。
Lee, K. K.; 大島 武; Saint, A.*; 神谷 富裕; Jamieson, D. N.*; 伊藤 久義
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.489 - 494, 2003/09
被引用回数：21 パーセンタイル：78.43(Instruments & Instrumentation)プロトン,アルファ線,炭素イオンマイクロビームを10
から10
ion/cm
照射した六方晶炭化ケイ素(6H-SiC)ショットキーダイオードのイオン誘起電荷収集(IBICC)の効率を調べることで耐放射線性に関する知見を得た。2MeVアルファ線マイクロビーム照射の結果、基板がn型,p型によらず類似する劣化挙動を示した。また、IBICCの減少量を非イオン化エネルギー損失(NIEL)を用いて解析したところ良い一致を示した。さらに、プロトン照射試料についてイオンルミネッセンス(IL),紫外フォトルミネッセンス(UV-PL)測定を行ったところ、2.32eVの準位が観測された。
福田 光宏; 倉島 俊; 宮脇 信正; 奥村 進; 神谷 富裕; 及川 将一*; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.33 - 36, 2003/09
被引用回数：4 パーセンタイル：33.7(Instruments & Instrumentation)数百MeVの重イオンマイクロビームはバイオ研究に必要とされる重要なプローブである。原研AVFサイクロトロンでは、生体機能解明研究に適した260MeV 
Ne
マイクロビームのシングルイオンヒット技術の開発を行っている。ビーム径1mのマイクロビームを生成するためには、集束レンズでの色収差の影響を最小限に抑えるようにビームのエネルギー幅を
E/E=0.02%にする必要がある。サイクロトロンビームのエネルギー幅は加速電圧波形と位相アクセプタンスに依存し、正弦波を用いた従来の加速法では0.1%が通例である。第5高調波電圧を基本波電圧に重畳することによりエネルギー利得の均一化に必要なフラットトップ電圧波形を作ることができ、エネルギー幅の最小化が実現される。そこで、既設の基本波共振空洞に連結し、基本波周波数の5倍の周波数帯域(55-110MHz)の第5高調波を発生させるための同軸型共振空洞を設計・製作した。パワー試験において、ディー電極の端部に設置した加速電圧ピックアップ電極からの信号をモニターすることにより、第5高調波電圧が基本波電圧に正常に重畳されていることを確認した。
西島 俊二*; Hearne, S. M.*; Jamieson, D. N.*; 大島 武; Lee, K. K.; 伊藤 久義
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.196 - 200, 2003/09
被引用回数：1 パーセンタイル：12.48(Instruments & Instrumentation)イオンビーム誘起電流(IBIC)を行いて炭化ケイ素(SiC)ショットキーダイオードの結晶損傷を調べた。n型またはp型六方晶SiCエピタキシャル単結晶上にアルミニウム、ニッケル及び金電極を蒸着することで30電極径のSiCショットキーダイオードを作製し、1m径の2MeVヘリウムイオンマイクロビームを10m10mエリアに10
から10/cmの範囲で照射することで損傷を調べた。その結果、2MeVヘリウムイオンの照射量の増加とともにIBICが徐々に減少することが見出され、結晶損傷により発生した再結合中心により電荷収集量が減少することがわかった。
佐藤 隆博; 石井 慶造*; 神谷 富裕; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 荒川 和夫; 松山 成男*; 山崎 浩道*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.113 - 116, 2003/09
被引用回数：1 パーセンタイル：12.48(Instruments & Instrumentation)数keVの低いエネルギーのX線と数MeVの後方散乱陽子の両方の検出が可能な検出システムを開発した。この新しい検出システムは大立体角多素子検出器、アクティブリセット式前置増幅器、主増幅器、マルチプレクサルータ、ADC、データ収集コントローラで構成されている。従来のマイクロPIXE分析では検出器の立体角が小さいために数時間を必要としたが、本研究では検出素子を複数化することで検出効率を向上させた。多数の検出素子を五角形のピラミッド状に配置し、試料を覆う構造になっている。マイクロビームは検出器の中央に設けられたパイプを通って試料に照射される。五角形のピラミッドの各面に9個の検出素子があり、検出器全体の立体角は1sterad以上を達成した。この新しい測定システムを用いるとマイクロPIXEの測定時間は従来の10分の1となる。また、多素子化したことで素子あたりの後方散乱陽子の検出数が少なくなるために、従来用いていた後方散乱陽子ストッパーが不要になる。これにより、通常のマイクロPIXE分析では測定が困難であったN, C, Oの分布の分析が後方散乱陽子を検出することで可能となった。
神谷 富裕; 及川 将一*; 大島 武; 平尾 敏雄; Lee, K. K.; 小野田 忍*; Laird, J. S.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.206 - 210, 2003/09
被引用回数：1 パーセンタイル：12.48(Instruments & Instrumentation)原研高崎の重イオンマイクロビーム・シングルイオンヒットシステムでは、宇宙空間における半導体素子のシングルイベント効果(SEU)の研究を目的として、微小半導体素子におけるシングルイオン誘起過渡電流特性の評価が行われている。このような測定では、微小領域に繰り返し入射される高エネルギー重イオンによる物質の照射損傷の影響が問題となる。しかし、入射イオンの個数を制御し、照射損傷の領域をmレベルで限定できるシングルイオンヒット技術により、シングルイオン入射により生成された電荷がいかなる空間的広がりにおいて収集されるかを知ることも可能である。実験では試験素子である炭化珪素P型PNダイオードの径1mの領域に12MeV Niイオンを1個ずつ連続して照射し、過渡電流波形を計測した。その結果、シングルイオンの入射毎に連続してパルス波高及び収集電荷量が減衰するのが観測された。これはこの領域への1イオン入射による全ての電荷収集過程がそれまでの入射によって蓄積された照射損傷の影響を全て受けているためであると考えられる。これにより電荷収集過程は、横方向には1mあるいはそれ以上の広がりをもつことが予測される。今回はこの現象と、イオンの飛程及び素子の空亡層の厚みとの関係について考察する。
渡辺 宏; 数土 幸夫
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.1 - 5, 2003/09
被引用回数：4 パーセンタイル：33.7(Instruments & Instrumentation)放射線高度利用研究計画に基づいて設置されたTIARAでは、計画に沿って3種のマイクロビームシステム開発が実施された。1つは半導体のシングルイベント解析用であり、ソフトエラーの機構解明に貢献している。生物用マイクロビームは、重イオンのシングルヒット照射が可能な世界で唯一のシステムであり、新知見が得られている。分析用マイクロビームは、大気中1m
の分析を可能にし、医学・環境分野への応用を拡大している。過去のマイクロビーム利用は、分析利用を中心に発展してきたが、TIARAの特徴は、照射損傷解析用プローブとしての可能性を大きく引き出したことにある。今後は材料加工への応用や医療への応用も期待される。
