Application of OpenPET as 3-D imaging device of carbon distribution in fruit

栗田 圭輔; 三好 悠太*; 長尾 悠人*; 山口 充孝*; 鈴井 伸郎*; 尹 永根*; 石井 里美*; 河地 有木*; 日高 功太*; 吉田 英治*; et al.

QST-M-29; QST Takasaki Annual Report 2019, P. 106, 2021/03

https://repo.qst.go.jp/records/82107

Research on the distribution and dynamics of photoassimilates in plants, especially those in fruits, is important for improving food production. Positron emission tomography (PET) and carbon-11 (C) isotope technique are valuable to obtain 3-D images of photoassimilates. For plant experiments, however, it is important to adjust a system to plant's growth environment. General PET devices, even small-animal PET devices, are not suitable for plant studies. This can be solved by using a small OpenPET prototype which is a compact PET device that has an open space in its field of view (FOV). In this work, we upgraded the OpenPET system for the PET study of fruits and successfully realized the 3-D imaging of a photoassimilate labeled with CO in a fruit of a strawberry plant.

Application of accelerators for the research and development of scintillators

澁谷 憲悟*; 越水 正典*; 浅井 圭介*; 室屋 裕佐*; 勝村 庸介; 稲玉 直子*; 吉田 英治*; 錦戸 文彦*; 山谷 泰賀*; 村山 秀雄*

Review of Scientific Instruments, 78(8), p.083303_1 - 083303_7, 2007/08

https://doi.org/10.1063/1.2777152

We introduce experimental systems which use accelerators to evaluate scintillation properties such as scintillation intensity, wavelength, and lifetime. A single crystal of good optical quality is often unavailable during early stages in the research and development (R&D) of new scintillator materials. Because of their beams' high excitation power and/or low penetration depth, accelerators facilitate estimation of the properties of early samples which may only be available as powders, thin films, and very small crystals. We constructed a scintillation spectrum measurement system that uses a Van de Graaff accelerator and an optical multichannel analyzer to estimate the relative scintillation intensity. In addition, we constructed a scintillation time profile measurement system that uses an electron linear accelerator and a femtosecond streak camera or a microchannel plate photomultiplier tube followed by a digital oscilloscope to determine the scintillation lifetimes. The time resolution is approximately 10 ps. The scintillation spectra or time profiles can be obtained in a significantly shorter acquisition time in comparison with that required by conventional measuring systems. The advantages of the systems described in this study can significantly promote the R&D of novelscintillator materials.

高Crフェライト系耐熱鋼の法によるクリープ寿命評価とそのパラメータに及ぼすVNb添加量の効果

吉田 悠*; 光原 昌寿*; 池田 賢一*; 中島 英治*; 若井 隆純

耐熱金属材料第123委員会研究報告, 47(10), p.109 - 113, 2006/07

VとNbの添加が高Crフェライト系耐熱鋼におけるクリープ挙動及び寿命に与える影響を調査し、その傾向をつかむために、VNb添加量を変化させた11種の材料に対し、クリープ試験を行った。そのデータを法により解析し、方位像顕微鏡による結晶方位解析結果と併せて、組織と法の二つのパラメータの相関について検討を行った。その結果、法による余寿命評価の有効性と、VNb添加量が法パラメータに及ぼす影響が大きいことが示された。また、Nb添加に伴い、マルテンサイト組織が変化することがわかった。

分散強化型フェライト鋼の強度特性評価,5

吉田 冬樹*; 中島 英治*

PNC TJ9606 97-001, 43 Pages, 1997/03

PNC-TJ9606-97-001.pdf:1.7MB

将来の高速炉炉心材料として有望視されている酸化物分散強化型(Oxide Dispersion Strengthened ; ODS)フェライト鋼は、フェライト母相中に微細に分散したYO粒子の分散強化により優れた高温強度を有する材料である。分散強化合金は、金属母相中に微細に分散した第二相粒子が転位の移動を妨げることにより強度の上昇を図るものであり、特に第二相粒子として酸化物を用いた場合は、酸化物粒子が高温でも安定であることから高温強度の改善に優れている。この高温での強化機構については、運動する転位と粒子の相互作用の形態からオローワン機構(斥力型相互作用)とスロロビッツ機構(引力型相互作用)が考えられており、引力型相互作用のなかで、粒子と母相との界面で転位の応力場が完全に緩和される場合は、そのときの強度上昇はボイド強化応力に等しくなると考えられている。ODSフェライト鋼は優れた高温強度を有するが、一方、製造した被覆管では強度の異方性が大きく内圧強度が低いという問題がある。この問題解決の方策の一つとして、相変態(マルテンサイト変態)を利用して組織制御を行い、結晶粒形状の等軸化を図ることが考えられる。そこで本研究では、このマルテンサイト変態を利用したODSフェライト鋼(以下、ODSマルテンサイト鋼)の高温変形挙動と分散強化機構を明らかにするために、600C700Cの温度範囲、210210sのひずみ速度範囲で高温圧縮試験と応力瞬間負荷試験を行った。また、転位の粒子からの離脱過程の活性化エネルギーを理論的に求め、しきい応力に温度依存性が生じる可能性を検討した。得られた結果を以下に示す。1)YO粒子を有するODSマルテンサイト鋼のひずみ速度の応力指数は2235であった。また、得られた変形の活性化エネルギーは742kJ/molであった。この変形挙動は、YO粒子を有するODSフェライト鋼の変形挙動に類似している。2)分散パラメータにより算出したオローワン応力とボイド強化応力は応力瞬間負荷試験法より求めたしきい応力に一致した。したがって、ODSマルテンサイト鋼の分散強化機 構はスロロビッツ機構であると考えられる。3)粒子から転位が離脱するのに必要なエネルギーは熱振動のエネルギーに比べ非常に大きかった。したがって、しきい応力にはほとんど温度依存性がないと結論される。

分散強化型フェライト鋼の強度特性評価(2)

中島 英治*; 吉澤 明展*; 藤田 剛志*; 吉田 冬樹*; 吉永 日出男*

PNC TJ9606 94-001, 59 Pages, 1994/03

PNC-TJ9606-94-001.pdf:3.19MB

Y2O3粒子を有するODSフェライト鋼の高温強度の異方性の原因を明らかにするために、650度Cで応力瞬間負荷試験によってしきい応力を測定するとともに、高温強度におよぼす粒界すべりの影響を検討した。以下に得られた結論をまとめて示す。1)応力瞬間負荷法で求めたしきい応力は、負荷時間の増加とともにオローワン応力からボイド強化応力に変化した。この現象は転位と粒子の引力型相互作用で良く説明できる。2)粒界が応力軸に対して45度傾いた場合、変形によって明瞭な粒界すべりが観察された。この場合、しきい応力が存在し、その値は応力瞬間負荷試験で得られたしきい応力とほぼ一致した。したがって、ODSフェライト鋼の粒界すべりは粒内変形と関連していることが知られた。

VNb添加12Cr-1Mo鋼の法解析

吉田 悠*; 光原 昌寿*; 池田 賢一*; 中島 英治*; 若井 隆純

no journal, , 

近年、耐熱鋼のクリープ破断寿命を評価し、そのクリープ挙動を解析する技術は多くの方法が提唱されている。その中でも法はクリープひずみと時間の関係を定式化し、クリープ曲線を推定する方法であるが、パラメータの数が少なく、非常に簡便なことから注目されている。法は加速クリープ域においてひずみとひずみ速度の関係が経験的に表せることを用いて、クリープ寿命を仮想的初期ひずみ速度とひずみ速度加速因子の2つのパラメータにより表現する解析法である。これらのパラメータは析出物の有無やその大きさに依存することが知られている。耐熱鋼の有効なクリープ強化機構としてMXによる析出強化がある。MXの構成元素であるVNbの組成比に関連したMXのタイプや析出量の違いが、法のパラメータに対して及ぼす影響について調査するで法に対する知見を深めることができる。そこで本研究では異なるVNb添加量を持つ12Cr-1Mo鋼のクリープデータに対し法を適用し、組織観察をふまえてクリープ挙動について検討を行った。

VNb添加高Crフェライト系耐熱鋼のクリープ変形に伴うマルテンサイト組織変化

吉田 悠*; 光原 昌寿*; 池田 賢一*; 中島 英治*; 若井 隆純

no journal, , 

クリープ後期での破断に至る組織変化及び破断過程に、MX(VNbの炭窒化物粒子)がどのように寄与するかについて、VNb添加量をパラメトリックに変化させた試作鋼のクリープ破断材に対するTEMによる観察及びOIMによる結晶方位解析を実施して考察した。その結果、破断に至る大きな塑性変形の過程に及ぼす初期組織や析出物の析出状態の影響は小さいこと、さらにこれらの試作鋼のクリープ寿命はラスマルテンサイト組織の崩壊が始まるまでの組織安定性に支配されることなどを見通した。

フェライト系耐熱鋼の値に及ぼす微細構造の影響

光原 昌寿*; 吉田 悠*; 池田 賢一*; 中島 英治*; 若井 隆純

no journal, , 

MX型析出物の構成元素であるVとNbを添加した高Crフェライト系耐熱鋼において、V及びNb添加量による組織の微細構造変化を調査し、微細構造の変化に対応した値の遷移から、添加元素によるクリープ強化が値に及ぼす影響について考察した。その結果、V添加によりラス境界上の塊状及びフィルム状の析出物がラス境界の移動を抑制することによって、一方、Nb添加によりラス内の微細な析出物による転位運動の阻害によって、それぞれクリープ強度が向上していることが明らかになった。また、VとNbの複合添加の場合、それぞれの強化元素による強化の加算が成り立つことがわかった。

Mechanism of creep strengthening in high Cr ferritic heat resistant steel added V and Nb

光原 昌寿*; 吉田 悠*; 池田 賢一*; 中島 英治*; 若井 隆純

no journal, , 

V及びNbは、高Crフェライト系耐熱鋼のクリープ強度を改善する元素として知られる。本研究では、高Crフェライト系耐熱鋼のクリープ強化に及ぼすV及びNbの効果について調べた。析出物の分布状況を透過型電子顕微鏡により観察し、Nb添加鋼では閾応力は析出物間距離に依存して定量的に測定された、クリープ強度はMX粒子による分散硬化によって向上した。0.06%V添加鋼では、MX粒子は観察されなかったが、クリープ強度はわずかに向上した。これは、Vを含む薄い析出物がラス境界に析出し、ラス境界の移動を妨げるためと考えられる。この結果、VとNbのそれぞれが、クリープ強度向上の役割を持っていることがわかった。

イチゴ種子の有無が果実への光合成産物の転流へ及ぼす影響

三好 悠太*; 栗田 圭輔; 長尾 悠人*; 山口 充孝*; 鈴井 伸郎*; 尹 永根*; 石井 里美*; 河地 有木*; 日高 功太*; 吉田 英治*; et al.

no journal, , 

イチゴ生産において、光合成産物の転流は果実の肥大成長や物質集積を支配し、収量や品質に直接影響を及ぼす重要な生理機能である。高収益安定生産の実現のためには、光合成産物の転流におけるソース(各葉位)とシンク(各果実、根、新葉など)の対応関係を明らかにし、葉から果実への転流を適切に制御することが望まれる。我々はこれまでの研究で、植物に投与した放射性同位元素の動態を植物が生きたままの状態で可視化できるポジトロンイメージング技術(PETIS)を用い、イチゴの葉位によって異なる果実への転流動態を明らかにしてきた。その過程で、葉に投与したCがイチゴ果実の特に種子へ集積している様子を発見した。本研究では、イチゴの種子を除去し、除去前と除去後それぞれのC転流動態をPETISおよび開放型ポジトロン断層撮影装置(Open-PET)を用いて撮像し定量解析した。イチゴ種子の除去によってC転流量が22%低下した。果実に対する種子の乾物割合は約16%であり、イチゴ種子は果実よりも強いシンクとして働いている可能性が示唆された。