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- and K-montmorillonite川喜田 竜平; 齋藤 彬人*; 佐久間 博*; 安楽 総太郎; 菊池 亮佑*; 大竹 翼*; 佐藤 努*
Applied Clay Science, 231, p.106722_1 - 106722_7, 2023/01
被引用回数：1 パーセンタイル：19.05(Chemistry, Physical)Montmorillonite (Mt) expansion and swelling are key factors for barrier performance of bentonite in trans-uranic (TRU) and high-level radioactive waste disposals. In the case of co-located geological disposal of TRU waste with high level waste, ammonium ion (NH
) which is changed from nitrate ion leached from TRU waste has possibility to contact with bentonite, exchange interlayer cation of Mt to form NH-Mt, and deteriorate its performance. Because of similar hydration energy of NH to K, NH-Mt could have lower expandability or change to non-expandable mineral as reported on K-Mt. Therefore, expansion and alteration behaviors of NH-Mt, especially comparison to the behaviors of K-Mt, are necessary to understand for safety assessment of the waste disposal. In this study, the hydration behavior of NH-Mt was investigated by XRD and molecular dynamics (MD) simulation in comparison with K-Mt. XRD profiles under Relative Humidity (RH) control showed that expansion of NH-Mt was similar to that of K-Mt at more than RH40% with slightly different d-values. However, expansion of NH-Mt kept at lower than RH20%, while K-Mt easily dehydrate at the same RH. MD simulation revealed that hydrogen bonding (HB) in NH molecules causes the difference in hydration behavior between NH- and K-Mt, as HB cause larger basal spacing at dehydrated state and easier hydration. This gap on hydration may attribute the difference in alteration to non-expandable minerals after dehydration, indicating that NH have lower possibility for alternation and smaller effect on barrier performance of bentonite than K.
大政 義典*; 高木 茂幸*; 戸嶋 健人*; 横山 凱乙*; 遠藤 亘*; 折茂 慎一*; 齋藤 寛之*; 山田 武*; 川北 至信; 池田 一貴*; et al.
Physical Review Research (Internet), 4(3), p.033215_1 - 033215_9, 2022/09
Quasielastic neutron scattering (QENS) and neutron powder diffraction of the complex transition metalhydrides Li
MoH
and Li
NbH were measured in a temperature range of 10-300 K to study their structures and dynamics, especially the dynamics of the hydrogen atoms. These hydrides contain unusual ninefold H coordinated complex ions (MoH
or NbH
) and hydride ions (H
). A QENS signal appeared 
150 K due to the relaxation of H atoms. The intermediate scattering functions derived from the QENS spectra are well fitted by a stretched exponential function called the Kohlrausch-Williams-Watts functions with a small stretching exponent 
0.3-0.4, suggesting a wide relaxation time distribution. The 
dependence of the elastic incoherent structure factor is reproduced by the rotational diffusion of MH
(M = Mo or Nb) anions. The results are well supported by a van Hove analysis for the motion of H atoms obtained using first-principles molecular dynamics calculations. We conclude that the wide relaxation time distribution of the MH rotation is due to the positional disorder of the surrounding Li ions and a unique rotation with MH anion deformation (pseudorotation).
富永 大輝*; 佐原 雅恵*; 川北 至信; 中川 洋; 山田 武*
Journal of Applied Crystallography, 54(6), p.1631 - 1640, 2021/12
被引用回数：4 パーセンタイル：54.54(Chemistry, Multidisciplinary)For quasi-elastic neutron scattering (QENS) studies, sample cells made of pure or alloyed aluminum are frequently employed. Although the Al surface is protected by a passivating film, this film is not robust. Therefore, when the sample is an aqueous solution, chemical interactions between the Al surface and sample, promoted by corrosive entities such as chloride ions and certain conditions of pH, can compromise the integrity of the cell and interfere with the experiment. In this study, the corrosion susceptibilities of Al and its alloys were investigated by subjecting them to various treatments; the results were compared with those of other candidate materials with low chemical reactivity. This work showed that alloys with higher Al content and boehmite-coated surfaces are resistant to corrosion. In particular, for Al, the resistance is due to a reduction in the contact area achieved by reducing the surface roughness. QENS measurements of empty sample cells made of these materials revealed two results: (1) the profile of the cell fabricated with a copper-free Al alloy showed a minor dependence on the scattering vector magnitude and (2) reducing the real surface area of Al effectively suppresses its scattering intensity, while boehmite coating strengthens the scattering. Cells fabricated with Mo, Nb and single-crystal sapphire can be used as alternatives to Al because of their low scattering intensity and reduced dependence on .
中川 洋; 齋尾 智英*; 長尾 道弘*; 井上 倫太郎*; 杉山 正明*; 味戸 聡志; 富永 大輝*; 川北 至信
Biophysical Journal, 120(16), p.3341 - 3354, 2021/08
被引用回数：4 パーセンタイル：37.39(Biophysics)マルチドメインタンパク質は、溶液中で様々な構造を持つことができる。他の分子との相互作用により、そのうちの1つの構造が安定化し、ドメインダイナミクスが変化することが知られている。マルチドメインタンパク質の溶液中での構造を解明するためには、小角散乱法を用いることができる。中性子スピンエコー法は、ナノ秒・ナノメートルスケールでのドメインダイナミクスを解析するための有望な技術であるが、まだ開発途上である。本研究では、非干渉性散乱を用いて中性子スピンエコー法のデータから拡散運動や流体力学的相互作用の寄与を定量的に除去し、マルチドメインタンパク質MurDの3つの機能状態のドメインダイナミクスの違いを明らかにした。3つの状態間の違いは、2つのドメインモードによって説明できた。
富永 大輝*; 佐原 雅恵*; 川北 至信; 中川 洋; 島本 直伸*
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011094_1 - 011094_5, 2021/03
中性子準弾性散乱研究では、しばしばアルミもしくはアルミ合金製の試料容器が使われる。入射中性子の強度増大に伴って、研究領域は拡がり続けており、希薄な試料環境でもデータ取得は以前より速くなっている。そうした研究分野の一つに水を含むシステムが挙げられる。この研究では、アルミに関する温度効果を調べ、低温環境下でもアルミの腐食が起きることが分かった。その理由は、母材としてのアルミニウムと不動態フィルムとしての酸化アルミニウムの膨張係数の差による。
松浦 直人*; 山田 武*; 富永 大輝*; 小林 誠*; 中川 洋; 川北 至信
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011068_1 - 011068_6, 2021/03
飛行時間分析型後方散乱分光器DNAにおける散乱強度の位置依存性を調査した。垂直方向(位置敏感一次元検出器(PSD)のピクセル方向)と水平方向(PSD毎)の両方で周期的な構造が見られた。DNAに設置されたソラースリットとアナライザー結晶の設計値を超えた過度な湾曲が、強度分布の起源であると考えられる。我々は、強度の位置依存性と弾性散乱のエネルギーオフセットを系統的に補正できるソフトウェアを開発した。このソフトウェアにより、本来の散乱強度からのずれが補正でき、エネルギー分解能などのデータの質も向上させることができる。
富永 大輝*; 川北 至信; 中川 洋; 山田 武*; 柴田 薫
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011086_1 - 011086_5, 2021/03
後方散乱型中性子分光器、特にJ-PARC MLFのBL02(DNA)分光器用に最適化された二重円筒型石英試料セルを開発した。一端を閉じられた石英ガラス管を0.55mmの厚みまで削り、内筒を底部の突起によって外筒に同芯になるように挿入する。この石英セルは、標準的に用いられているアルミセルの表面に触れさせたくない試料に用いられる。石英セルと標準アルミセルの容器散乱の効果を重水バッファ試料を使って中性子準弾性散乱実験(QENS)により確かめた。Qが1[1/A]未満の領域では石英セルとアルミ容器の弾性散乱プロファイルはほぼ同一であった。一方Qが1[1/A]以上の領域では、石英ガラスのFSDPのために、プロファイルが異なることが分かった。この領域では、吸収補正や石英セルの個々の厚みの差を考慮した解析が必要である。
井上 倫太郎*; 小田 隆*; 中川 洋; 富永 大輝*; 齋尾 智英*; 川北 至信; 清水 将裕*; 奥田 綾*; 守島 健*; 佐藤 信浩*; et al.
Scientific Reports (Internet), 10, p.21678_1 - 21678_10, 2020/12
被引用回数：3 パーセンタイル：12.97(Multidisciplinary Sciences)非干渉性中性子準弾性散乱(iQENS)は、タンパク質の内部ダイナミクスを調べるための魅力的な手法である。しかし、中性子ビームのフラックスが低いことや、iQENSプロファイルから内部ダイナミクスを抽出するための解析手法がないことが、生理的条件下(溶液中)での研究の障害となっていた。近年の中性子分光器の開発により、iQENSプロファイルから内部ダイナミクス,並進拡散,回転拡散を切り離すことが可能となった。本研究では、球状性蛋白質(GDP)と天然変性蛋白質(IDP)の溶液中での内部ダイナミクスを調べた。その結果、IDPの平均緩和時間はGDPよりも大きいことが分かった。IDPの内部ダイナミクスを詳細に解析した結果、IDPのmobileなH原子の割合はGDPよりもはるかに高いことが明らかになった。興味深いことに、mobileな水素原子の割合は、溶媒に曝された表面の水素原子の割合と密接に関連していることがわかった。iQENS研究では、タンパク質の分子構造に応じて、溶媒にさらされたアミノ酸残基が内部ダイナミクスを支配していることが示された。
23日,いばらき量子ビーム研究センター杉山 正明*; 中川 洋; 井上 倫太郎*; 川北 至信
JAEA-Review 2017-024, 40 Pages, 2017/12
JAEA-Review-2017-024.pdf:8.69MB
現在、我が国ではJ-PARC・JRR-3等の高強度高品質の中性子源が整備され中性子線を用いた生命科学研究の推進が強く望まれている。そこで、我が国中性子生物学の発展に寄与することを目指して2017年3月22日23日国際Workshop「Neutron biology for next generation」がJ-PARCワークショップとして開催された。このWorkshopには日本国内の中性子分光器の装置研究者及び中性子散乱を精力的に利用している国内外の生命科学者が集まり、上記テーマについて装置・実験手法、最新の研究成果及びその動向について多方面より議論した。本レポートはオーガナイザーによるWorkshopの報告である。
瀬戸 秀紀; 伊藤 晋一; 横尾 哲也*; 遠藤 仁*; 中島 健次; 柴田 薫; 梶本 亮一; 河村 聖子; 中村 充孝; 川北 至信; et al.
Biochimica et Biophysica Acta; General Subjects, 1861(1), p.3651 - 3660, 2017/01
被引用回数：32 パーセンタイル：80.4(Biochemistry & Molecular Biology)1MWクラスのパルス中性子源であるJ-PARCの物質・生命科学実験施設には、23の中性子ビームラインがあり、21台の装置が稼働、建設中である。このうち6台は中性子非弾性、及び、準弾性実験のための装置であり、生命科学研究に大いに寄与するものである。
at the MLF, J-PARC高橋 伸明; 柴田 薫; 川北 至信; 中島 健次; 稲村 泰弘; 中谷 健; 中川 洋; 藤原 悟; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB007_1 - SB007_4, 2011/12
被引用回数：6 パーセンタイル：43.3(Physics, Multidisciplinary)A TOF-BSS named has been under construction on BL02 in the MLF of J-PARC. We have estimated expected performances of several candidates under realistic neutron source parameters at MLF. The expected neutron intensity under comparable energy resolutions of the -type is 2.6 times higher than that of the BASIS-type. Consequently, we have chosen the CM with pulse-shaping device for . Pulse-shaping is a good technique from a view point of a variability of resolution. On the other hand, a neutron energy band passing through the pulse-shaping chopper is limited and thus scanning range with one phase of the chopper is narrow. Of course, also can access larger energy transfers by appropriate phasing of the pulse-shaping chopper. In addition, will be able to utilize Repetition Rate Multiplication (RRM). RRM is essentially a way to employ multiple pulse-shaped incident neutron beams to effectively increase neutron counting time to more efficiently measure the inelastic region. In this presentation we will show the chopper sequence and introduce the RRM mode of the forthcoming backscattering spectrometer in detail.
森岡 千晴*; 島崎 一紀*; 川北 史朗*; 今泉 充*; 山口 洋司*; 高本 達也*; 佐藤 真一郎; 大島 武; 中村 揚介*; 平子 敬一*; et al.
Progress in Photovoltaics; Research and Applications, 19(7), p.825 - 833, 2011/11
被引用回数：24 パーセンタイル：68.28(Energy & Fuels)The electrical performances of InGaP/GaAs dual-junction solar cells and CIGS solar cells in space have been demonstrated by JAXA's small satellite which flew in a low-earth orbit since January 2009. This flight demonstration is the first experiment for a thin-film III-V multi-junction solar cell in the world. Thin-film solar cells were laminated using transparent polymer film in place of conventional coverglass for protection of solar cell's surface. The film-laminated cells were observed for short-circuit current degradation. The ground tests indicated that the cause of the degradation was attributed to the film coloring by obliquely incident UV rays, not to space radiations (protons and electrons). This is because the lamination film has UV-reflective multilayer coating on its surface. The flight data and the predicted results were in reasonable agreement with each other. Thus, we could verify the validity of the ground tests and prediction methodology for film-laminated solar cell in this study.
柴田 薫; 高橋 伸明; 中川 洋; 藤原 悟; 片岡 幹雄; 佐藤 卓*; 川北 至信*; 筑紫 格*
日本結晶学会誌, 50(1), p.46 - 50, 2008/02
J-PARCの物質生命科学実験施設(MLF)に建設が計画されている逆転配置型結晶アナライザー分光器DNAの装置デザインについて述べる。この分光器はおもに、たった数mg程度の生体分子試料の高分解能の非弾性散乱スペクトルを十分に広いエネルギーかつQ範囲において測定することを狙った実験装置である。
大図 章; 江坂 文孝; 川北 裕司*; 岡本 隆太*; 今城 勝治*; 小林 喬郎*
Reviewed and Revised Papers Presented at the 23rd International Laser Radar Conference (ILRC-23), p.107 - 108, 2006/07
アスベストからのレーザー誘起蛍光を画像計測することにより浮遊アスベスト粒子の可視化計測を実証した。波長266nmの紫外パルスレーザー光を密閉容器内の浮遊アスベストに照射し、アスベストから発する蛍光をローパスフィルターが備え付けられた高速ゲート機能付IICCDカメラで観測することにより一つの画像内に浮遊する多数のアスベスト粒子をまとめて可視化することができた。この画像から画像処理により浮遊アスベストの個数やサイズを導出することが可能である。この技術は、大気中の浮遊アスベスト濃度のリモートモニタリング技術として役に立つと期待される。
松浦 秀治*; 岩田 裕史*; 鏡原 聡*; 石原 諒平*; 米田 雅彦*; 今井 秀彰*; 菊田 真経*; 井上 裕喜*; 久松 正*; 川北 史朗*; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 45(4A), p.2648 - 2655, 2006/04
被引用回数：15 パーセンタイル：49.21(Physics, Applied)宇宙用Si太陽電池の耐放射線性強化に関する研究の一環として、1MeV電子線又は10MeV陽子線照射がSi基板中の正孔濃度に及ぼす影響をホール効果により調べた。試料は、ボロン(B), アルミニウム(Al), ガリウム(Ga)等の異なる種類のアクセプタを添加したCZ成長Si基板,MCZ法で作製したB添加Si基板及びFZ法で作製したB添加Si基板を用いた。その結果、CZ基板では、陽子線照射量の増加とともに正孔濃度が減少し、添加不純物によらず2.5
10
/cm
で伝導キャリアのタイプが正孔から電子へと変化した。また、B添加したCZ, MCZ, FZ基板を比較したところ、いずれの基板も電子線照射量の増加とともに正孔濃度は減少するが、その減少の大きさはCZ, MCZ, FZの順であり、110
/cm照射でCZ基板のキャリアタイプが電子に変化したのに対してMCZ, FZは正孔のままであった。CZ基板では添加不純物によらず正孔濃度の減少は同程度であること、CZ, MCZ, FZの順で正孔濃度の減少が少ないこと、CZ, MCZ, FZの順で基板に残留する酸素原子が少なくなることを考慮すると、正孔濃度を減少させる照射誘起欠陥の構造は、添加不純物と空孔の複合欠陥ではなく、基板に残留する酸素原子と空孔型の複合欠陥であることが示唆される。
大図 章; 岡本 隆太*; 川北 裕司*
クリーンテクノロジー, 16(3), p.56 - 61, 2006/03
近年の半導体及び大型ディスプレイパネルの製造現場であるクリーンルーム(CR)では、気中に浮遊する微粒子の数量,粒径を簡便にリアルタイムでモニタリングできる計測器を必要としている。原子力関連施設から大気中に放出されるエアロゾルの検出を目的に開発した遠隔パーティクルカウンター技術をCR用に応用した微粒子遠隔計測システムを開発した。レーザーの出射及び受信光学系を改良することにより狭い室内でも使用可能となった。現在、6mまでの室内空間において粒径約0.5ミクロンまでの空間に浮遊する微粒子をモニタリングすることができ、粒径分布まで測定することができる。また、レーザー装置,カメラ感度及びレンズ倍率を改良することにより粒径0.3ミクロンまでの微粒子を測定できる目途をつけることができた。この計測手法と現在開発中のCR用計測器の性能について報告する。
岩田 裕史*; 鏡原 聡*; 松浦 秀治*; 川北 史朗*; 大島 武; 神谷 富裕
Proceedings of the 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.143 - 146, 2004/10
宇宙用シリコン(Si)太陽電池の高線量域での特性の急落現象は多数キャリア濃度の減少によることが明らかとなっているが、この現象を詳細に解釈するために、製造方法(CZ法,FZ法),不純物の種類(ボロン(B),アルミ(Al)及びガリウム(Ga))及び濃度の異なるp型Si基板に10MeV陽子線を照射し、多数キャリア濃度の変化を調べた。キャリア濃度はホール計数測定により求めた。その結果、2.510/cmの陽子線照射により、CZ法で製造された全ての基板は、多数キャリアの種類が正孔から電子へと変化することを見いだした。一方、FZ法で製造した基板は同様な陽子線照射を行ってもキャリア濃度は減少するものの多数キャリアは正孔のままであった。FZ法はCZ法に比べ残留する酸素不純物の濃度が少ないことより、酸素関連の欠陥が多数キャリアの逆転に関与していると示唆される。
大図 章; 川北 裕司*; 岡本 隆太*
Proceedings of 7th International Congress on Optical Particle Characterization (OPC 2004) (CD-ROM), 5 Pages, 2004/00
従来の微粒子計測器は、装置周辺の大気に浮遊する微粒子を直接計測することによって微粒子数量及び粒径を求めるものである。これらの計測器は、空気吸引を基本とするために、計測に数分程度必要とし変動の激しい大気微粒子のリアルタイム計測は困難であり、かつ遠隔大気中の微粒子の直接計測は不可能であった。このような問題点を克服する方法として、イメージングライダーを用いた遠隔大気中の微粒子数量及び粒径分布をリアルタイムで計測可能な新規の粒子計測器を開発した。この計測器を校正するために室内試験を実施し、従来の粒子計測器で得られる計測結果と比較した。その結果、粒径0.6ミクロンまでの粒子数及び粒径分布がリアルタイムで首尾よく計測できることがわかった。
thin filmsLee, H.-S.*; 岡田 浩*; 若原 昭浩*; 吉田 明*; 大島 武; 伊藤 久義; 川北 史朗*; 今泉 充*; 松田 純夫*
Physica Status Solidi (A), 199(3), p.471 - 474, 2003/10
被引用回数：3 パーセンタイル：21.31(Materials Science, Multidisciplinary)薄膜宇宙用太陽電池への応用が期待されているCuInSe半導体(CIS)の放射線照射効果を明らかにするために、0.38MeV, 1MeV, 3MeV陽子線照射によるキャリア濃度及び移動度の変化を調べた。用いた試料はガリウム砒素基板上にスパッタ法で作製したn型単結晶薄膜であり、未照射でのキャリア濃度は210
から610/cm
、移動度は105から135cm/Vsである。陽子線照射は室温にて110
/cmまで行った。キャリア濃度と照射量の関係を解析することでキャリア減少率を求めたところ、3MeV陽子線照射では300cm
で0.38Mev陽子線照射では1800cmと見積もられ、高エネルギー陽子線照射ほどキャリア減少率が低いことがわかった。この結果は、低エネルギー陽子線ほど表面付近での欠陥生成量が多く、今回のCIS薄膜試料に大きな損傷を与えるためと解釈できる。また、Hall移動度と照射量の関係を調べたところ、照射量の増加とともに移動度は減少し、110/cm照射では、初期値の1/3以下まで低下することが明らかになった。
thin filmsLee, H.-S.*; 岡田 浩*; 若原 昭浩*; 大島 武; 伊藤 久義; 川北 史朗*; 今泉 充*; 松田 純夫*; 吉田 明*
Journal of Physics and Chemistry of Solids, 64(9-10), p.1887 - 1890, 2003/09
被引用回数：12 パーセンタイル：53.83(Chemistry, Multidisciplinary)次世代の高効率の宇宙用薄膜太陽電池として期待されているCuInSe(CIS)の電子線照射による電気特性変化を調べた。CISはスパッタ法によりGaAs基板上に作製した。電子線照射は、エネルギー3MeVで、室温にて210/cmの線量まで照射を行った。ホール係数測定により、キャリア濃度及び移動度の変化を調べたところ、電子線の照射によってキャリア濃度及び移動度が減少することが見いだされた。キャリア濃度と電子線照射量の関係を解析した結果、キャリアリムーバルレートが1/cmであると見積もられた。また、キャリア濃度の温度依存性を解析することで電子線照射により、新たに欠陥に起因するエネルギー準位(54mV)が発生すること,210/cmの電子線照射により1.410/cmの濃度の欠陥が生成されることが明らかとなった。
