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門脇 敏; 野上 雅人*; Thwe Thwe, A.; 勝身 俊之*; 山崎 渉*; 小林 秀昭*
日本機械学会論文集(インターネット), 85(879), p.19-00274_1 - 19-00274_13, 2019/11
本研究では、流体力学的不安定性と拡散・熱的不安定性に起因する三次元セル状予混合火炎に及ぼす未燃ガス温度と熱損失の効果を調べるため、三次元圧縮性ナヴィエ・ストークス方程式を採用して三次元の反応流れの数値計算を実行した。未燃ガス温度が下降し熱損失が増大するとともに、火炎の増幅率は小さくなり、不安定領域は狭くなる。これは、主として平面火炎の燃焼速度の低下によるものである。その増幅率と波数を平面火炎の燃焼速度と質量流束密度で標準化すると、未燃ガス温度の下降とともに、標準化した増幅率は大きくなり、不安定領域は広くなる。これは、主に、既燃ガスと未燃ガスの温度比の増加によって熱膨張の効果が強くなること、並びに、ゼルドヴィッチ数の増大に伴う凹凸の火炎面における局所的燃焼速度の変化が顕著になることによるものである。最大増幅率に対応する特性波長をもつ擾乱を平面火炎に加えると、それは固有不安定性により発達し、セル状の火炎面が形成される。標準化したセル状火炎の燃焼速度は、未燃ガス温度の下降とともに増加する。また、熱損失が増大するとセル状火炎の燃焼速度は増加する。これは、熱損失が拡散・熱的不安定性において重要であることを示している。
三浦 健太*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 桐生 弘武*; 小澤 優介*; 高野 勝昌*; 大久保 猛; 山崎 明義; 加田 渉; et al.
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 126, 2013/01
In this study, a PMMA-based MZ waveguide was fabricated utilizing PBW to develop a thermo-optic switch. A 10-
m-thick PMMA film was firstly spin-coated onto the 15 m SiO
film as the under cladding. Cores of a MZ waveguide with 8 m width were secondary drawn at the dose of 100 nC/mm
in the PMMA film using PBW with H
beam of the size of 
1.1 m and beam current of 50 pA at 1.7 MeV. The MZ waveguide was drawn by symmetrically coupling two Y junctions and its branching angle was set to 2
to reduce optical branching loss. Finally a 10-m-thick PMMA film was deposited again on the sample as an upper cladding by spin-coating. The mode-field diameter of near field patterns with about 10 m width was observed at 
= 1.55 m on the basis of a fundamental mode without no higher-order modes which required to develop our objective MZ type thermo-optic switch for optical-fiber telecommunication. The result of the observation showed that the PMMA-based single-mode MZ waveguide for = 1.55 m was successfully fabricated using PBW. As the next step to develop the optical switch, we will form a Ti thin-film heater and A
electrodes on the MZ waveguide using photolithography and wet-etching processes.
三浦 健太*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 桐生 弘武*; 小澤 優介*; 江夏 昌志; 高野 勝昌*; 大久保 猛; 山崎 明義; 加田 渉; et al.
Key Engineering Materials, 534, p.158 - 161, 2013/00
被引用回数：5 パーセンタイル：89.82(Nanoscience & Nanotechnology)We develop a thermo-optic switch of the Mach-Zehnder type polymer waveguide using proton beam writing (PBW). In this study, we succeeded in near field pattern Mach-Zehnder type single mode polymer waveguides at a wavelength of 1550 nm. The samples for the waveguides were composed with a 15--thick under-cladding layer of SiO deposited on a Si substrate using radio-frequency sputtering and a 10-m-thick PMMA film spin-coated onto the SiO layer as a core layer. We wrote Mach-Zehnder type waveguides having a width of 8 m on the PMMA layer by PBW with a beam size of 1 m and a beam current of 50 pA. After this writing, the 10-m-thick-PMMA layer was deposited again as an upper-cladding layer by spin-coating. In the observation of these waveguides, the light of laser of 1550-nm wavelength was injected into one side of the waveguide through a single-mode fiber. From the observation of the light emitted from the opposite side of the waveguides, near field patterns was observed using a vidicon camera with an optical microscope. The observation result demonstrated that the light traveled by single mode in the Mach-Zehnder type polymer waveguide. In the conference, we will report the development of the Mach-Zehnder type polymer waveguide in detail. In addition, the thermo-optic switch at the wavelength of 1550 nm by the Mach-Zehnder type polymer waveguide will also be briefly reported.
三浦 健太*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 上原 政人*; 桐生 弘武*; 高野 勝昌*; 大久保 猛; 山崎 明義; 加田 渉; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 126, 2012/01
We develop optical waveguides using Proton Beam Writing (PBW). In this study, Y-junction PMMA film waveguides at 1.55 m were fabricated using PBW. First, an SiO film was deposited as an under-cladding on an Si substrate using radio-frequency sputtering. After a PMMA film was spin-coated on the SiO film, the sample was baked at 120 
C. The thickness of PMMA film became 10 m by repeating these processes twice. Next, a Y-junction waveguides with the width of 8 m and branching angle of 2 were drawn in the PMMA film on the condition of the dose of 100 nC/mm using PBW having a 1.7 MeV proton beam with the current of 10 pA and the size of about 1 m. Finally, a 10-m thick PMMA film was deposited again on the sample as an upper-cladding layer by spin-coating. The observation of an optical microscope showed that an objective Y-junction was successfully drawn using PBW. To observe near field patterns (NFPs), the laser light of wavelength at 1.55 n was injected through a single-mode fiber (SMF) from one side of the edge of the waveguide cleaved both sides of the sample. The two independent NFPs were observed form each branching waveguide using a vidicon camera at the opposite side of the waveguide. The observation result of the two NFPs with an optical power intensity ratio of 1:0.98 demonstrated that the light of 1.55 m was divided at almost equal ratio by this Y-junction.
佐藤 隆博; 江夏 昌志; 加田 渉; 横山 彰人; 大久保 猛; 山崎 明義; 石井 保行; 神谷 富裕
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 83, 2012/01
In order to get better spatial resolution of PIXE-CT, ML-EM (maximum likelihood expectation maximization) iterative algorithm) was used instead of FBP. The ML-EM algorithm had been developed for emission computed tomography such as SPECT (single photon emission computed tomography). It is relatively easy to apply the ML-EM to micro-PIXE because both SPECT and micro-PIXE originated from photon emission phenomena. Moreover, unlike FBP, the ML-EM algorithm has highly resistance against the errors of projection images and is suitable for rare event analyses such as micro-PIXE. As a result, the estimated FWHM is 4.4 
0.6 m, which is the best performance of PIXE-CT in our study.
櫻井 映子*; 谷内 一彦*; 石井 慶造*; 藤木 広太*; 平石 慎吾*; 山崎 浩道*; 松山 成男*; 岡村 信行*; 横山 彰人; 加田 渉; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 84, 2012/01
We examined the effects of essence of chicken (BEC) on stressful H3-KO mice and distribution changes of trace metal in the brain using micro-PIXE. The mice were administered orally1 ml of BEC before subjected stress. The amount of Zinc in the slices of subjected restraint stress (physical stress) or no-stress control group are almost same when compared with BEC treated group. However, the amount of zinc in the BEC treated slice of subjected psychological stress were significant higher than that of no-treated BEC mice. Bromine level in the brain of BEC treated mice slightly-higher than non-treated mice (Data was not shown). Zinc levels show tended correlation with iron in BEC treated psychological-stress mice brain. BEC might have increased blood flow and the produce anti-stress effect.
m band using focused proton beam三浦 健太*; 町田 裕貴*; 上原 政人*; 桐生 弘武*; 小澤 優介*; 佐々木 友之*; 花泉 修*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; et al.
Key Engineering Materials, 497, p.147 - 150, 2012/00
被引用回数：7 パーセンタイル：95.12(Engineering, Electrical & Electronic)Proton beam writing (PBW) is an attractive technique for next-generation micro-fabrication. We study the fabrication of optical waveguides of polymer materials using PBW. In this study, the optical waveguides of photorefractive polysilane "GLASSIA" was fabricated. The samples for the waveguides were prepared as follows; (1) An under-cladding layer of SiO having a thickness of 15 m was deposited on a Si substrate using radio-frequency sputtering. (2) A polysilane layer having a thickness of 10 m was spin-coated onto the SiO layer as a core layer. Optical waveguides were drawn by scanning a 1.7 MeV focused proton beam with 1 m size and beam current of 50 pA which was produced by a submicron focused ion beam system connected with the 3 MV single-ended accelerator at JAEA. The drawing was carried out on the dose of 100, 200, 300 nC/mm each. After the drawing, the sample surfaces were observed using an optical microscope and AFM. The observation result showed that the refractive index was changed and the cores of the waveguides were formed. We will report the details of above observation results in the conference. The change ratio of the refraction index will also be reported on the basis of the obtained result by inserting light ( = 1.55 m) into the waveguide structure through a single-mode fiber.
m band using focused proton beam三浦 健太*; 町田 裕貴*; 上原 政人*; 桐生 弘武*; 小澤 優介*; 佐々木 友之*; 花泉 修*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; et al.
Key Engineering Materials, 497, p.147 - 150, 2011/12
被引用回数：6 パーセンタイル：2.48Single mode straight waveguides for a wavelength of 1.55-m were, so far, fabricated using a proton beam writing (PBW) technique. We report the fabrication of Y-junction polymer waveguides with a polymethyl methacralate (PMMA) layers as the expansion of these straight waveguides using PBW in the conference. The PMMA layers consisted of an under-cladding layer of SiO having a thickness of 15-m deposited on an Si substrate, a PMMA layer having a thickness of 10-m spin-coated onto the SiO layer and a Y-junction waveguide with a width of 8-m in a PMMA core layer. The Y-junction waveguides with the angle of 2 were drawn using the 1.7 MeV proton beam with 1-m in diameter and a beam current of 10 pA for a dose of 100 nC/mm. After spin-coating the PMMA layer with 10-m thickness as an upper cladding on the irradiated PMMA layer, the near field pattern (NFP) of an 8-m-width Y-junction waveguide was observed using a tunable-wavelength laser. The observation showed that the fabrication of waveguide was succeeded because its waveguide was single mode and the intensity ratio between the two outputted lights was the almost same; 1:0.96. We also briefly report the next plans of the measurement of the refractive indices of proton-irradiated PMMA and SiO films and the fabrication of a thermo-optic polymer switch based on a Mach-Zehnder interferometer waveguide.
根本 俊行*; 渡辺 秀雄*; 藤田 豊蔵*; 川井 渉*; 原田 裕夫; 五來 一夫; 山崎 和彦; 庄司 誠; 藤井 実
JAERI-Data/Code 96-022, 362 Pages, 1996/07
JAERI-Data-Code-96-022.pdf:8.17MB
計算科学技術推進センター情報システム管理課では平成7年度にVPP500計算機上でユーザから依頼された8本の原子力コードのベクトル化、並列化及び2本原子力コードの移植作業を行った。即ち、汎用中性子・光子輸送計算コードMVP・GMVP、相対論的QMDコードQMDRELPの2本の並列化、拡張QMDコードEQMD、断熱基底計算コードHSABCの2本のベクトル並列化、バルーニング乱流シミュレーションコードCURBAL、3次元非定常圧縮性流体解析コードSTREAM V3.1、プラズマ運転解析コードTOSCA、渦電流解析コードEDDYCALの4本のベクトル化、軽水炉安全性解析コードRELAP5/MOD2/C36-05、同コードRELAP5/MOD3の2本の移植を行った。本報告書では、これらの作業内容を記述する。
佐藤 隆博; 江夏 昌志; 横山 彰人; 加田 渉; 大久保 猛; 山崎 明義; 石井 保行; 神谷 富裕
no journal, ,
原生生物は、土壌表面だけでなく土中でも生態系の維持とともに、放射性物質の移行についても重要な役割を担っていると考えられるが、その詳細はわかっていない。そこで本研究では、これら原生生物の役割を明らかにするために、ウランの娘核種であると同時に、それ自体が有毒な元素である鉛(Pb)を含む水中における、ミドリゾウリムシへのPbの吸収を三次元測定することを試み、ML-EM(maximum likelihood expectation maximization)アルゴリズムを用いたマイクロPIXE画像の三次元画像再構成によって、Pbの三次元分布を得たところ、Pbは細胞表面に多く存在し細胞内にまでは浸透せず、おもに表面に吸着していたことがわかった。
三浦 健太*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 石井 保行; 高野 勝昌; 加田 渉; 山崎 明義; 横山 彰人; 神谷 富裕; 上原 政人*; et al.
no journal, ,
高信頼性、かつ低価格の光スイッチとして、マッハツェンダー干渉計(Mach-Zehnder Interferometer: MZI)型熱光学スイッチが期待されている。本研究では有機材料のPMMAにプロトンビーム描画(Proton Beam Writing: PBW)を用いて光導波路を製作することで、このスイッチの開発を行っている。今回、Si基板の上に三層構造、すなわちSiO層,PMMAコア層及びPMMAクラッド層を持つ試料を製作し、これにPBWを用いて直線導波路を製作した。この直線導波路の近視野像の観察結果からシングルモードとなるコアサイズを特定した。さらにこの結果をもとに同じ三層構造の試料を用いてMZIの基本要素であるY分岐導波路を試作し、近視野像の観察から波長1.55mにおいてシングルモードを観察した。本研究会ではこれらの研究開発に関しての発表を行うとともに、今回の成果を発展させたMZI型光スイッチに関しても言及する。
三浦 健太*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 町田 裕貴*; 上原 政人*; 桐生 弘武*; 高野 勝昌*; 大久保 猛; 山崎 明義; et al.
no journal, ,
Mach-Zehnder interferometer (MZI) type thermo-optic switches are recently increasing the importance in the fields, such as optical fiber telecommunication and optical interconnection. The optical waveguides using planar polymers are developed as a component of MZI. On the other hand, proton beam writing (PBW), which is a direct-writing technique, has recently attracted much attention as a next generation micro-fabrication technology. In this paper, the fabrication of the optical waveguides was tried to be directly drawn using the PBW technique in a thin polymethyl methacrylate (PMMA) layer spin-coated on a Si substrate because the refractive index of PMMA was increased by proton beam irradiation. As a result of this study, we demonstrated that the straight-line and the Y-junction PMMA film waveguides were successfully fabricated using PBW from the observation of working as a first single-mode at =1.55 m for long-haul optical fiber telecommunication systems. We will present that the fabrication results of the optical waveguides and future plans in the conference.
佐藤 隆博; 江夏 昌志; 香西 直文; 清水 泰生*; 土橋 邦生*; 加田 渉; 横山 彰人; 大久保 猛; 山崎 明義; 石井 保行; et al.
no journal, ,
PIXE-CTにおけるML-EMによる画像再構成においては、STIM-CTによって、入射粒子のエネルギー変化やX線の吸収を推定しなければならない。TIARAの3MeV, 
1mのプロトンマイクロビームを用い、試料を18ずつ360回転した場合に、その妥当性と期待される空間分解能を計算評価した。この計算においては、二次元の密度のSheppファントムを用いた。その結果、この方法がPIXE-CTの定量において、表面の強調を抑えるために有効であることがわかった。
三浦 健太*; Umenyi, A. V.*; 花泉 修*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 大久保 猛; 山崎 明義; 江夏 昌志; 横山 彰人; 加田 渉; et al.
no journal, ,
TIARAでのイオンビーム照射技術を、光スイッチや発光素子などの光デバイスの作製に応用する研究を行っている。この研究の中で、今回は応用波長帯の拡大を目標に、GeイオンをSiO基板に注入した試料を作製し、その発光特性の評価を行ったので、これらの成果を発表する。具体的には、初めに、SiO基板へのGeイオン注入は、400kVイオン注入装置を用い、照射エネルギー350keV,照射量1
10
ions/cmとし、室温で行った。次に、4つの試料を窒素雰囲気中で600C, 700C, 800C, 900Cでアニールした後、さらに大気中でアニール(800C)を行った。最後に、フォトルミネッセンス(PL)スペクトの励起光源としてHe-Cdレーザ(波長325nm)を使用し、モノクロメータ及びCCD検出器(-80Cに電子冷却)を用いて測定を行った。PLスペクトルの測定結果、窒素中で600C, 700C, 800Cのアニールを行った試料からは、波長400nm付近に発光ピークが確認できた。これらはGeナノ結晶による発光と考えられる。その中で、800Cでアニールした試料のみ、波長500nm付近の発光バンドも確認でき、さらにアニール温度を900Cに上げると、波長500nm付近にピークを持つブロードな発光スペクトルが観測された。この発光バンドとGeナノ結晶との関連性は現在調査中であるが、アニール温度によって発光波長帯を制御できる可能性があり、さまざまな色の可視発光デバイスへの応用が期待できる。
佐藤 隆博; 江夏 昌志; 加田 渉; 横山 彰人; 大久保 猛; 山崎 明義; 石井 保行; 神谷 富裕; 松山 成男*; 石井 慶造*
no journal, ,
細胞レベルの微小領域の微量元素分析が可能にするために、ビーム径0.25mの軽イオンマイクロビーム装置を用いた大気マイクロPIXE分析システムを開発し、単一細胞内の微量元素分布を画像化することに成功した。現在では、医学,生物学,薬学,歯学などの分野で応用が進められている。
佐藤 隆博; 江夏 昌志; 加田 渉; 横山 彰人; 大久保 猛; 山崎 明義; 石井 保行; 神谷 富裕
no journal, ,
PIXE-CTの空間分解能改善するために、画像再構成にはML-EM(maximum likelihood expectation maximization)アルゴリズムを導入し、試料として単細胞生物であるミドリゾウリムシを用いて実験を行ったところ、リンは細胞骨格の主要成分の1つであるため細胞内に一様に分布し、鉛は細胞表面のみに分布している様子が測定された。鉛の分布から空間分解能を見積ると、半値幅で4.40.6mであり、FBPによる再構成と比較すると大幅な空間分解能の改善が得られた。
櫻井 映子*; 谷内 一彦*; 岡村 信行*; 石井 慶造*; 藤木 広太*; 平石 慎吾*; 山崎 浩道*; 松山 成男*; 横山 彰人; 加田 渉; et al.
no journal, ,
ストレス負荷により認知機能の低下を起こすモデルマウスを用いて、東南アジアで古くから滋養強壮に用いられてきたチキンエキスの効果を、神経の新生と、大気マイクロPIXEで分析した脳内元素分布の変化から評価することを試みた。チキンエキスを投与したマウスの海馬歯状回における臭素と他の元素量を比較した結果、臭素集積量はすべてのチキンエキス投与群で増加傾向をとった。ストレス負荷で著しい変化を示したのが亜鉛で、心理的ストレス群では亜鉛が有意に減少したが、チキンエキス投与後に亜鉛量は有意に増加していた。この結果から、心理的ストレス負荷で味覚障害が引き起こされる場合の原因として、脳内亜鉛含量の低下が考えられ、チキンエキスの投与はそれを回避させる可能性があることが示唆された。
m band using proton beam writing三浦 健太*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 高野 勝昌*; 大久保 猛; 山崎 明義; 加田 渉; 横山 彰人; 神谷 富裕; et al.
no journal, ,
In this work, Mach-Zehnder (MZ) type waveguides of PMMA and photorefractive polysilane were fabricated using proton beam writing (PBW) in order to construct thermo-optic switches. Especially, the waveguides of photorefractive polysilane were fabricated to search a better optical material for the MZ type waveguides. We drew optical waveguides in PMMA and photorefractive polysilane films at a total dose of 100 nC/mm using 1.7 MeV H beam focused to about 1 m. In this drawing, a core width and a branching angle were set to 8 m and 2 to work as single-mode waveguide and to reduce a branching loss of light, respectively. The optical transmission with single mode was observed from the two MZ type waveguides of PMMA and photorefractive polysilane films in its experiments. This observation demonstrated that the fabrication of the optical waveguides was succeeded in PMMA and photorefractive polysilane films. In the conference, the fabrication of the MZ type waveguides and the observation results of optical transmission will be presented in detail.
三浦 健太*; 菊地 秀輔*; 桐生 弘武*; 稲田 和紀*; 小澤 優介*; 花泉 修*; 山本 春也; 杉本 雅樹; 吉川 正人; 川口 和弘; et al.
no journal, ,
イオンビーム照射による発光デバイス及び光スイッチ等の光機能素子の形成技術の開発を行った。発光デバイスの開発では、これまでの成果からSiO部材にSiの注入と、その後の1200C前後でのアニールにより青色発光することを見いだしており、本研究ではこの部材を用いてより低温のアニールで発光する部材の開発を目指した。SiとCの注入、及び大気中での700C、25分間のアニールを行うことで、可視領域での発光を観測できた。さらに、Si及びCの注入量の比によって、発光ピーク波長がシフトすることも確認し、発光色を制御できる可能性も示した。一方、光スイッチの開発では、波長1.55m帯のマッハツェンダー(Mach-Zehnder: MZ)型光スイッチの実現を目指し、PMMAにプロトンビーム描画(Proton Beam Writing: PBW)技術で光導波路を描画することでMZ型導波路の製作を試みた。試料として、Si基板上に下部クラッド層のSiO膜(15m)及び光導波路製作層のPMMA膜(8m)を製作した。これに1.7MeV、1mのHビームを用いてPBWにより8m幅の左右対称に対向したY分岐型の導波路を描画し、さらに、上部クラッド層としてこの照射後の試料にPMMAを10m厚で成膜した。製作した導波路に対して波長1.55mの光を通した結果、出射光が一つであることを確認し、MZ型光導波路として光波の分岐及び合流が行えることを示した。
佐藤 隆博; 江夏 昌志; 加田 渉; 横山 彰人; 大久保 猛; 山崎 明義; 石井 保行; 神谷 富裕
no journal, ,
PIXE(particle induced X-ray emission)-CT(computed tomography)の空間分解能の向上のために、ML-EM(maximum likelihood expectation maximization)を用いる場合、入射ビームのエネルギー減弱や試料中のX線の吸収補正をすることが必要と考えられる。われわれは、STIM-(scanning transmission ion microscopy)-CTの測定結果から、画素ごとにビームエネルギーとX線の吸収を考慮しX線の検出確率を補正する方法を開発した。今回その補正の効果を検証するために、一般的な生体と同程度の密度で、サイズが100m以下のタンパク質中にリン(P)と鉛(Pb)を微量に含む数値ファントムを作製した。その数値ファントムを実際のPIXE/STIM-CTと同程度の9ずつ回転させた投影像を用いて、入射したイオンビームのエネルギー減弱及びX線の発生と吸収からX線の検出確率を計算し画像再構成を行った。その結果、Pなどの軽元素の場合、補正なしでは試料の外周で分布が強調されるが、補正することでその強調がなくなり、最初に仮定した数値ファントムに近い再構成画像が得られた。また、Pbなどの重元素では試料の外周での分布の強調は見られなかった。これらの結果から、PIXE-CTにML-EMを用いてPなどの軽元素の分布を得る場合、われわれが開発した補正法が有用であることが示された。
