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論文

Complexation of Eu(III), Pb(II), and U(VI) with a ${{it Paramecium}}$ glycoprotein; Microbial transformation of heavy elements in the aquatic environment

香西 直文; 坂本 文徳; 田中 万也; 大貫 敏彦; 佐藤 隆博*; 神谷 富裕*; Grambow, B.

Chemosphere, 196, p.135 - 144, 2018/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:59.95(Environmental Sciences)

バクテリアや菌類等の微生物が環境中で重元素の化学状態を変化させることは知られているが、原生動物の作用についてはほとんど未解明である。本研究では、代表的な原生動物であるゾウリムシと水中のEu(III), Pb(II), U(VI)の反応を調べた。micro-PIXEを用いた非破壊分析では、ゾウリムシ生細胞に吸着した重元素はほとんど検出できなかったが、死滅細胞へは明らかな吸着が認められた。生細胞の細胞表面から自然に溶出する糖タンパク質と重元素が結合して擬似コロイドとなることを見いだした。本来は細胞に吸着するはずの元素が糖タンパク質と錯形成し水溶性の擬似コロイドとなることにより、生細胞への吸着が低下したことが示唆される。

報告書

軽イオンマイクロビーム分析/加工システムの改良

江夏 昌志; 石井 保行; 山田 尚人; 大久保 猛; 加田 渉*; 喜多村 茜; 岩田 吉弘*; 神谷 富裕; 佐藤 隆博

JAEA-Technology 2016-006, 41 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2016-006.pdf:14.03MB

日本原子力研究開発機構原子力科学研究部門高崎量子応用研究所のイオン照射研究施設では、これまでに、3MVシングルエンド加速器におけるMeV級軽イオンマイクロビームによる高空間分解能な局所元素分析・加工システムの開発を行ってきた。ここでは、加速器、ビーム輸送ライン及びマイクロビーム形成装置などの主構成機器に加えて、マイクロPIXE/PIGE(Particle Induced X-ray/Gamma-ray Emission)分析、三次元元素分布分析(PIXE-CT: Computed Tomography)、イオン誘起発光分析(IBIL: Ion Beam Induced Luminescence)及び微細加工(PBW: Proton Beam Writing)への応用研究に用いるための付帯装置・治具類に関する技術的な改良について、これらの機器・装置等の概要とともに纏める。

論文

Fabrication of microstructures embedded in SC-CVD diamond with a focused proton microbeam

加田 渉*; 神林 佑哉*; 三浦 健太*; 猿谷 良太*; 久保田 篤志*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 神谷 富裕; 花泉 修*

Key Engineering Materials, 643, p.15 - 19, 2015/05

Micro-processing procedures have been extensively studied using a Proton Beam Writing (PBW) technique in order to fabricate two or three dimensional microscopic patterns in single-crystal chemical vapor deposition (SC-CVD) diamonds. In this study, various microscopic patterns were drawn on SC-CVD diamonds (3.0 mm $$times$$ 3.0 mm $$times$$ 0.5 mm IIa single-crystal) at various fluences with PBW using 0.75 and 3 MeV proton beams. The beam conditions of PBW other than the beam energy were as follows; a beam size of 1 $$mu$$m, a scanning area of 800 $$mu$$m $$times$$ 800 $$mu$$m and beam current of up to 100 pA. From the result of the observations based on the optical and electrical modification of SC-CVD, the microscopic patterns were fabricated in the diamonds by the micro-processing procedure varying fluence and beam energy. This result demonstrated that the micro-processing procedure with PBW enables us to fabricate the two or three dimensional microscopic patterns, which are optically and electrically modified, in SC-CVD diamonds by optimizing fluence and beam energy.

論文

Development of microbeam technology to expand applications at TIARA

神谷 富裕; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 加田 渉*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 348, p.4 - 7, 2015/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:53.75(Instruments & Instrumentation)

Ion microbeam technology has been progressed at TIARA, aiming at expanding its applications. Micro-analyses of micro-PIGE and micro-IBIL (Ion Beam Induced Luminescence) based on the micro-PIXE have expanded a region of their analyzing objects. Micro-fabrication by mask-less irradiation on materials based on the technique of PBW (Proton Beam Writing) without etching processes was applied for optical, magnetic or other novel micro-devices fabrication. Single-ion-hitting technique which was required for reliable irradiation to biological cells or semiconductor devices progressed so that each ion hit could be monitored in real time using an efficient scintillator and a high sensitivity camera. Development of a thin film type particle detector was newly started for the same purpose. This paper summarizes the latest progress of the ion microbeam technology and applications at TIARA, and discusses their future prospects.

論文

Beam size reduction of a several hundred-keV compact ion microbeam system by improving the extraction condition in an ion source

石井 保行; 大久保 猛; 神谷 富裕; 齋藤 勇一

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 348, p.79 - 82, 2015/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.76(Instruments & Instrumentation)

A hundreds-keV compact ion microbeam system with a three-stage acceleration lens is under development to form an ion beam of several micrometers in diameter. A proton beam of 17$$mu$$m in diameter was formed in the previous study and the smaller beam size could be expected at the lower pressure. In this study, the vacuum system at the extraction space was improved and the relation between the beam size and vacuum pressure was examined by forming hydrogen ion beams at 130 keV. As a result, the beam size of 5.8 $$mu$$m which almost satisfied our present goal was obtained at the achievably lowest pressure (5$$times$$10$$^{-4}$$ Pa).

論文

Development of diagnostic method for deep levels in semiconductors using charge induced by heavy ion microbeams

加田 渉*; 神林 佑哉*; 岩本 直也*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 江夏 昌志; 神谷 富裕; 星乃 紀博*; 土田 秀一*; 児島 一聡*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 348, p.240 - 245, 2015/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:43.49(Instruments & Instrumentation)

Deep level defects in semiconductors act as carrier traps Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) is known as one of the most famous techniques to investigate deep levels. However, DLTS does not well work for samples with high resistivity. To overcome this issue, DLTS using charge generated by ion incidence was proposed. Recently, we developed a deep level evaluation system based on Charge Transient Spectroscopy using alpha particles from $$^{241}$$Am (Alpha Particle Charge Transient Spectroscopy: APQTS) and reported the effect of deep levels in 6H SiC pn diodes generated by electron irradiation on the characteristics as particle detectors. In this study, we report the development of Charge Transient Spectroscopy using Heavy Ion Microbeams (HIQTS). The HIQTS can detect deep levels with micron meter spatial resolution since microbeams are applied. Thus, we can clarify the relationship between deep levels and device characteristics with micron meter resolution. When a 6H-SiC pn diode was irradiated with 12 MeV-oxygen (O) ions at 4$$times$$10$$^{9}$$ and 8$$times$$10$$^{9}$$ /cm$$^{2}$$, the charge collection efficiency (CCE) decreased to 71 and 52%, respectively. HIQTS signals obtained from those damaged regions using 15 MeV-O microbeams increased at measurement temperature ranges above 350 K, and the signals are larger with increasing 12 MeV-O ion fluence.

論文

Development of embedded Mach-Zehnder optical waveguide structures in polydimethylsiloxane thin films by proton beam writing

加田 渉*; 三浦 健太*; 加藤 聖*; 猿谷 良太*; 久保田 篤志*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 石井 保行; 神谷 富裕; 西川 宏之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 348, p.218 - 222, 2015/04

 被引用回数:5 パーセンタイル:34.97(Instruments & Instrumentation)

The Mach-Zehnder (MZ) optical structures were previously fabricated in a Poly-methyl-methacrylate (PMMA) thin film by Proton Beam Writing (PBW). The enhancement of optical transmittance in the structures is, however, required for industrial use. In this study, the MZ optical waveguides have been fabricated in a poly-dimethyl-siloxane (PDMS) thin film which has the higher optical permeability. The PDMS films were spin-coated on a silicon wafer (40 $$times$$ 20 $$times$$ 0.5 mm$$^3$$) with a thickness of approximately 30 $$mu$$m. The MZ waveguides were drawn by a 750 keV proton microbeam of 1$$mu$$m in diameter having the penetration depth of 18 $$mu$$m with fluence of 40-100 nC/mm$$^2$$. The beam writing was carried out combining an electric scanner and a mechanical sample-stage. The observation of the single-mode light propagation of 1.55 $$mu$$m fiber-laser in the MZ waveguides indicated that the optical transmittance have been successfully enhanced using PDMS.

論文

Development of a scintillator for single-ion detection

横山 彰人; 加田 渉*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 山本 春也; 神谷 富裕; 横田 渉

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 168, 2015/03

サイクロトロンでは、数百MeV以上の重イオンマイクロビームを用いたシングルイオンヒット技術が生物細胞などの照射実験で利用されており、高精度位置検出が必要とされている。しかし、現状の固体飛跡検出器では 照射後の薬品による表面処理と顕微鏡での照射位置の観察に時間を要し、リアルタイムでの検出が困難であった。そこで、ビームモニタに利用されているZnS等の発光体などを試用したが発光強度や位置分解能が十分ではなかった。本研究では、単結晶サファイアに賦活剤として注入するEuイオンの量や熱処理条件等の調整により、強いイオンルミネッセンス(Ion Luminescence: IL)を発する試料の開発と発光検出装置の感度試験を行った。予備実験として調製試料の表面にレーザー照射することにより、電子励起過程を伴って発光するフォトルミネッセンス(Photoluminescence: PL)を測定した結果、表面から30nm$$sim$$70nmにEuを7.5ions/nm$$^{3}$$を注入した後に、600$$^{circ}$$Cで30分間熱処理した試料のPL強度が最大だった。また、同試料を用いた発光検出装置の感度試験では、260MeV Neイオンを1秒間に200個のフルエンス率で1点照射することによってILを捕えることができた。しかしながら、シングルイオンヒット実験では、ビーム電流量が数cps程度と低いことから、感度の向上のために賦活剤の濃度の調整などの改良を今後行う。

論文

Evaluation of phase bunching in the central region of a cyclotron by a radial probe with a plastic scintillator

宮脇 信正; 福田 光宏*; 倉島 俊; 柏木 啓次; 奥村 進; 荒川 和夫*; 神谷 富裕

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 767, p.372 - 378, 2014/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.28(Instruments & Instrumentation)

A new technique was developed for evaluating the phase bunching performance in the central region of a cyclotron. The performance in the JAEA AVF cyclotron was evaluated by measurements of the internal beam phase distribution with the beam buncher phase. The developed phase distribution measurement system for the internal beam comprised of a newly-developed radial probe with a plastic scintillator and the signal-processing modules. The small plastic scintillator with 6-mm width and 5-mm height had sufficiently high time resolution of 45 ps full-width at half-maximum for evaluating the phase bunching performance. The internal beam phase width was compressed to less than a half of the injected beam phase width in the acceleration harmonic number ${it h}$ = 2 for a 260-MeV $$^{20}$$Ne$$^{7+}$$ beam, and the phase bunching effect was observed. On the other hand, the internal beam phase width was larger than the injected beam phase width in ${it h}$ = 1 for a 107-MeV $$^{4}$$He$$^{2+}$$ beam and no evidence of the phase bunching effect was observed. These results were consistent with the calculation result of the theoretical geometric trajectory analysis.

論文

JAEA AVFサイクロトロンのビーム位相分布測定システムの時間分解能

宮脇 信正; 福田 光宏*; 倉島 俊; 柏木 啓次; 奥村 進; 荒川 和夫*; 神谷 富裕

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1179 - 1181, 2014/10

JAEA AVFサイクロトロンの中心領域の位相バンチング効果(数RF度の加速位相幅内にビームを縮小する効果)の大きさを調べるために開発したビーム位相分布測定システムの性能評価を目的として、その時間分解能を調べた。本測定システムはイオンビームをプラスチックシンチレーターで検出して、その発光の時間分布からビーム位相を導出するため、分解能にはビームそのものの時間的空間的広がりの影響が含まれる。そこで、パルスレーザーを用いてビームによるシンチレーション光を模擬し、また、シンチレーター中の光路差による時間差を計算により求め、システム固有の分解能を求めた。具体的には、長さ6mmのシンチレーター先端の軸方向からレーザーを入射し、その出力信号とレーザーのトリガー信号の時間差を測定した。その結果、本システムの時間分解能は44.3psFWHM以下であった。これは、最高加速周波数22MHzの1RF度に相当する126psより小さいため、必要性能を満たすことを確認した。また、光ケーブル内の光路差による分解能への影響を評価するため、レーザーの入射角を軸に対して数度ずらした測定を行った。その結果、光路差によって時間差の幅が最大1.5倍になることから、光路差を減少させるため光ケーブルと同径のシンチレーターの使用が適切であることがわかった。

報告書

TIARAサイクロトロンにおけるマイクロビーム形成・シングルイオンヒット技術の開発

横田 渉; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 吉田 健一; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; et al.

JAEA-Technology 2014-018, 103 Pages, 2014/09

JAEA-Technology-2014-018.pdf:123.66MB

日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所のイオン照射研究施設(TIARA)では、イオンビームを利用する主要な研究課題である生物細胞放射線影響評価研究と宇宙用半導体耐放射線性評価研究を推進するため、TIARAのサイクロトロンで加速した数百MeV重イオンビームを磁気レンズで集束させて直径1$$mu$$m以下のマイクロビームに形成する技術を世界で初めて実現した。更に、これを用いて1個のイオンをビーム径の空間精度で照準するシングルイオンヒットを可能にした。この過程で、TIARAの静電加速器で完成した数MeVイオンのマイクロビーム形成・シングルイオンヒット技術を活かしたビーム集束装置、ビーム照準・計測技術や、1$$mu$$mへの集束に必要なエネルギー幅の狭い数百MeV重イオンビームを加速するためのサイクロトロンに特有な技術を開発した。また、開発途中に利用研究の実験に試用することにより、本技術の適用性を適宜評価しその改良を行うことで、利用研究の試用実験を軌道に乗せることができた。本報告書は、およそ10年に亘るこれらの技術・装置開発の過程及び成果を、試用実験における評価とともにまとめたものである。

論文

Construction of a 300-keV compact ion microbeam system with a three-stage acceleration lens

石井 保行; 大久保 猛; 小嶋 拓治; 神谷 富裕

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 332, p.156 - 159, 2014/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.1(Instruments & Instrumentation)

A 300-keV compact ion microbeam system has been constructed to form a submicron ion microbeam. This system consists of a gas-ion source and a three-stage acceleration lens. Since the three-stage acceleration lens was designed to play two roles of acceleration and focusing for ion beam simultaneously, no focusing devices such as focusing lens and beam line are needed outside of the system. Therefore, the system is downsized to about 1 m high and can be placed in a small experimental room. The beam sizes formed by the system were experimentally measured by changing the voltages of the third acceleration lens in the three-stage acceleration lens within the range of 150 keV. These beam sizes were also theoretically calculated using Munro code. The experimentally obtained value was almost same of the theoretically estimated value. It demonstrated that the three-stage acceleration lens effectively worked on the focusing lens as designed.

論文

Development of real-time position detection system for single-ion hit

横山 彰人; 加田 渉*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 山本 春也; 神谷 富裕; 横田 渉

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 332, p.334 - 336, 2014/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.28(Instruments & Instrumentation)

サイクロトロンでは、数百MeV以上の重イオンマイクロビームを用いたシングルイオンヒット技術が生物細胞などの照射実験で利用されており、高精度位置検出が必要とされている。しかし、現状の固体飛跡検出器では照射後の薬品による表面処理と顕微鏡での照射位置の観察に時間を要し、リアルタイムでの検出が困難であった。そこで、ビームモニタに利用されているZnS等を試用したが発光強度や位置分解能が十分ではなかった。本研究では、単結晶サファイアに賦活剤として注入するEuイオンの量や熱処理条件等の調整により、イオン入射方向に強いイオンルミネッセンス(Ion Luminescence: IL)を発する試料を開発できると考え、試料の調製、高感度な発光検出装置の構築を行った。調製試料の評価には、予備実験として試料表面にレーザーを照射することにより、ILと同様に電子励起過程を伴って発光するフォトルミネッセンス(Photoluminescence: PL)を実施した。この結果、表面から30nm$$sim$$70nmにEuを7.5ions/nm$$^{3}$$を注入した後、600$$^{circ}$$Cで30分間熱処理した試料のPL強度が最大だった。また、同試料を用いた発光検出装置の感度試験では、200cps以上の酸素イオンの照射によってILを捕えることができた。しかしながら、シングルイオンヒット実験では、ビーム電流量が数cps程度と低いため、今後賦活剤の濃度等の調製や開口の大きな対物レンズへの変更による感度向上などの改良を行う。

論文

Real-time single-ion hit position detecting system for cell irradiation

佐藤 隆博; 江夏 昌志; 加田 渉*; 横山 彰人; 神谷 富裕

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 332, p.242 - 244, 2014/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:61.51(Instruments & Instrumentation)

AA new real-time single-ion hit position detecting system was developed to be replaced with SSNTD (Solid State Nuclear Track Detector) for cell irradiation experiments because SSNTD takes several minutes for off-line etching. The new real-time system consists of a 1-mm-thick CaF$$_2$$(Eu) scintillator, an optical microscope with a 10$$times$$ objective lens and a high-gain CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) camera. Each ion of 260-MeV neon passing through a 100-$$mu$$m-thick SSNTD sheet was detected using the real-time system in a performance test for the spatial resolution. The FWHMs of the distances between positions detected by the real-time system and the centers of the etch pits on SSNTD were 4.9 and 11.4 $$mu$$m in x- and y-axis directions, respectively. The result shows that the system is useful for typical cultured cells of a few tens of micrometers.

論文

Simultaneous ion luminescence imaging and spectroscopy of individual aerosol particles with external proton or helium microbeams

加田 渉*; 佐藤 隆博; 横山 彰人; 江夏 昌志; 神谷 富裕

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 332, p.42 - 45, 2014/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.1(Instruments & Instrumentation)

バイオエアロゾルと呼ばれる有機物が付着した数十$$mu$$m程度の微粒子の動態を正確に解析するためには、不純物を含む大気試料からバイオエアロゾルを個別に弁別し化学状態を分析することが必要である。このような分析を可能とするために、200$$sim$$900nmの波長範囲で光子計数レベルの極めて低い強度の荷電粒子誘起発光(Ion Luminescence: IL)の測定が可能な光学系を、日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所で開発した。この高感度光学系を用い、シングルエンド加速器からの1$$sim$$3MeVの陽子及びヘリウムイオンのマイクロビームをプローブとして個別の微粒子から発生するILの測定を行った結果、ILのピーク波長がバイオエアロゾル表面に付着するとされる特定の有機物の標準試料のものと一致する微粒子の弁別に成功した。これらのことから、イオンマイクロビームを用いたIL測定がバイオエアロゾルの個別分析に極めて有効であることが示された。

論文

Continuous observation of polarization effects in thin SC-CVD diamond detector designed for heavy ion microbeam measurement

加田 渉*; 岩本 直也; 佐藤 隆博; 小野田 忍; Grilj, V.*; Skukan, N.*; 江夏 昌志; 大島 武; Jak$v{s}$i$'c$, M.*; 神谷 富裕

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 331, p.113 - 116, 2014/07

 被引用回数:12 パーセンタイル:14.01(Instruments & Instrumentation)

本研究では、局所的に高線量を与える重イオンを検出するダイヤモンド検出器を開発している。本報告では、その一環として行ったイオンの照射効果を調べる実験の結果を述べる。核子当り数MeVの重イオンマイクロビームを50$$mu$$m厚の単結晶CVDダイヤモンド膜に入射させ、各イオンが誘起するパルス信号を、イオンビーム誘起電荷測定装置を用いて連続的に測定した。この結果、信号の強度が一時的に低下する分極効果と呼ばれる現象が確認された。また、この現象はイオンビームの照射量だけではなく、フルエンス率にも依存することが確かめられた。分極効果は単位体積・時間当たりのエネルギー付与に閾値を有する物理現象であることから、重イオンがダイヤモンド中の比較的深いエネルギー準位にある欠陥と相互作用している可能性があることが分った。これとともに、重イオンビームにより単結晶ダイヤモンド内部に引き起こされる分極効果について、基板への印加電圧やフルエンス率とウェハ内に生じる誘起電荷の関係を明らかにすることにより、後者の計測に基づく計測技術を確立した。

論文

イオン励起発光顕微イメージング分光と大気マイクロPIXEを組み合わせたシステムによる大気中微粒子の分析

加田 渉*; 横山 彰人; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 神谷 富裕

放射線と産業, (136), p.40 - 45, 2014/06

イオンビーム照射により、試料から発生する可視光領域の発光(イオン誘起発光、Ion Luminescence: IL)を分光分析する測定装置に、両面凸レンズの顕微集光レンズを開発して付加することで、ILに対する感度が従来よりも3桁程度向上した。この分光技術を既存の大気マイクロPIXE(Particle Induced X-ray Emission)分析技術と組み合わせることにより、化学組成と元素組成を高感度に測定可能なILの顕微イメージング分光(Ion Luminescence Microscopic Imaging and Spectroscopy: ILUMIS)システムを開発した。本システムを用いて、大気中から採取した直径数$$mu$$mのエアロゾル粒子を個別に測定した結果、10分程度で粒子の元素組成と化合物の二次元イメージングの取得に成功した。今後は、大気中を長期間浮遊して越境汚染の伝播媒体となっているエアロゾルの固着・伝播メカニズムを解き明かす重要な情報が得られると考えられる。

論文

サイクロトロンの中心領域における位相バンチングの解析

宮脇 信正; 福田 光宏*; 倉島 俊; 柏木 啓次; 奥村 進; 荒川 和夫*; 神谷 富裕

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.500 - 502, 2014/06

サイクロトロンの初期ビーム加速における位相バンチングの発生条件を明らかにすることを目的に、一様磁場中の荷電粒子の軌道から生じる位相差を導出する計算手法を構築した。この手法を用いて位相バンチングについて解析した結果、位相バンチングの強弱は、ディー電極の開き角、第1加速ギャップから第2加速ギャップの間の開き角、加速ハーモニック数(H)、加速電圧のピーク値とイオン源の引出し電圧の比の4つのパラメーターの組合せで変化することを明らかにした。JAEA AVFサイクロトロンにおけるこれら4つのパラメーターを用いて位相バンチングの計算を行った結果、計算値と測定値がよく一致したことから、構築した手法の妥当性が裏付けられた。

論文

Magnetic patterning of FeRh thin films by energetic light ion microbeam irradiation

小出 哲也*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 齋藤 勇一; 神谷 富裕; 大河内 拓雄*; 小嗣 真人*; 木下 豊彦*; 中村 哲也*; 岩瀬 彰宏*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 53(5S1), p.05FC06_1 - 05FC06_4, 2014/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:58.9(Physics, Applied)

MeVエネルギー領域の荷電粒子ビーム照射による金属表面の改質に関する研究を行っている。これまでに、イオンビーム照射によりFeRh合金の磁性を反強磁性状態から強磁性状態に構造変化なく変化できることを見いだした。今回、TIARAの軽イオンマイクロビームを用いたFeRh合金薄膜上へのミクロンサイズの磁性パターン作製を試みた。まず、エネルギー2MeVのプロトンマイクロビームにより膜厚30nmのFeRh合金薄膜に様々なパターンの描画を行い、その後、SPring8における放射光を用いた光電子顕微鏡観察によって磁気ドメイン構造の観察を行った。その結果、ドットや直線,文字などのマイクロメートルサイズの強磁性パターンを試料表面に描画することに成功した。また、照射量により磁化の大きさを制御することに成功し、イオンマイクロビームが、局所的な磁性状態制御に有用な手段であることを示した。

論文

Development of scintillator for detention of single-ion

横山 彰人; 加田 渉*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 山本 春也; 神谷 富裕; 横田 渉

JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 164, 2014/03

サイクロトロンでは、数百MeV以上の重イオンマイクロビームを用いたシングルイオンヒット技術が生物細胞などの照射実験で利用されており、高精度位置検出が必要とされている。しかし、現状の固体飛跡検出器では照射後の薬品による表面処理と顕微鏡による照射位置の観察に時間を要し、リアルタイムの検出が困難であった。そこで、これにかわりビームモニタに利用されているZnS等発光体を検出器として試用したが発光強度や位置分解能が十分ではなかった。本研究では、単結晶サファイアに賦活剤として注入するEuイオンの量や熱処理条件等の調整により、強いイオンルミネッセンス(Ion Luminescence: IL)を発する試料を開発できると考え、試料の調製を行った。調製試料の評価には、予備実験として試料表面にレーザー照射することにより、ILと同様に電子励起過程を伴って発光するフォトルミネッセンス(Photoluminescence: PL)測定を実施した。この結果、表面から30nm-70nmにEuを7.5ions/nm$$^{3}$$を注入した後、600$$^{circ}$$Cで30分間熱処理した試料のPL強度が最大だった。また、同試料を用いた酸素イオン照射によるIL検出実験では、200cps未満ではILを検出できなかったが、それ以上の照射から検出することができた。しかしながら、一般的なシングルイオンヒット実験におけるビーム電流量は数cps程度と低いことから、不十分であり、今後感度の向上のために賦活剤の濃度の調整などの改良を行う。

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