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論文

Development of a D$$_2$$O/H$$_2$$O vapor generator for contrast-variation neutron scattering

有馬 寛*; 高田 慎一; 笠井 聡*; 大内 啓一*; 森川 利明*; 宮田 登*; 宮崎 司*; 青木 裕之; 岩瀬 裕希*; 廣井 孝介; et al.

Journal of Applied Crystallography, 56(6), p.1802 - 1812, 2023/12

https://doi.org/10.1107/S1600576723009780
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Chemistry, Multidisciplinary)

The contrast-variation technique in neutron scattering experiments plays a pivotal role in distinguishing partial structures within multi-component complexes, facilitating the elucidation of distinct sample constituents. This differentiation is achieved using different isotopes, namely hydrogen and deuterium, which possess varying neutron scattering characteristics. This study presents a novel vapor generator designed for neutron scattering experiments, enabling continuous control of the D$$_2$$O/H$$_2$$O ratio of the vapor. This feature is especially useful for contrast-variation studies. The generator features two saturators and four mass flow controllers, allowing for the rapid and independent generation of D$$_2$$O/H$$_2$$O vapors. Additionally, the incorporation of the two-temperature method ensures accurate dew point control within a margin of $$pm$$0.2$$^{circ}$$Cdp. This setup proves useful for conducting time-resolved experiments and can accelerate research on functional polymers, such as polymer electrolyte membranes for fuel cells, where water potential assumes critical importance.

論文

Structural changes of polystyrene particles in subcritical and supercritical water revealed by in situ small-angle neutron scattering

柴田 基樹*; 中西 洋平*; 阿部 淳*; 有馬 寛*; 岩瀬 裕希*; 柴山 充弘*; 元川 竜平; 熊田 高之; 高田 慎一; 山本 勝宏*; et al.

Polymer Journal, 55(11), p.1165 - 1170, 2023/11

https://doi.org/10.1038/s41428-023-00817-1
 被引用回数：1 パーセンタイル：51.7(Polymer Science)

Marine ecosystem degradation due to micro plastics is a significant environmental problem, as acknowledged by Sustainable Development Goal 14. Decomposition of plastics using near critical or supercritical water is one of the promising methods to reduce micro plastics. To attain the optimization of the method for improving environmental friendliness, it is necessary to clarify the structural change of materials during the process. We, thus, investigated the decomposition processes of polystyrene particles dispersed in deuterated water (D$$_{2}$$O) during heating under near critical or supercritical conditions by using in situ small-angle neutron scattering. Under subcritical conditions, the PS particles were swollen by D$$_{2}$$O due to increased compatibility with temperature. Near the critical point in subcritical conditions, the cleavage of PS chains in the particles occurred, so that the swollen ratio was much enhanced though the PS particles kept their shapes. In a supercritical condition, the PS particles were degraded into oil including oligomers or monomers and the phase-separated structures with styrene-rich and D$$_{2}$$O-rich regions.

論文

Basic study on tritium monitor using plastic scintillator for treated water discharge at Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

眞田 幸尚; 阿部 智久; 佐々木 美雪; 菅野 麻里奈*; 山田 勉*; 中曽根 孝政*; 宮崎 信之*; 押切 圭介*; 渡部 浩司*

Journal of Nuclear Science and Technology, 10 Pages, 2023/00

https://doi.org/10.1080/00223131.2023.2258880
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)

主な放射性物質を除去した「処理水」にはトリチウムが含まれており、日本のステークホルダーからはどのように処理するかが議論されている。施設内の処理水の量は限界に達しており、日本政府は、2023年度(年度:年度)までに海に放流することを決定した。本研究では、福島第一原子力発電所(FDNPS)のトリチウム水放出用のシンプルで実用的なトリチウムモニターを開発した。シンプルで実用的なトリチウムモニターは、薄いプラスチックシンチレーターシートに基づくFDNPSトリチウム水放出用に開発された。開発されたデバイスは、標準的なトリチウム溶液と最小検出可能活性を計算する方法を使用して較正された。厚さ0.25mmのシンチレータ15個を0.26Lのフローセルに配置して、サンプル水を供給し、3,200mm$$^{2}$$の有効表面積を得ることができる。完全な水でのトリチウム水の効率は0.000035cpsBq$$^{-1}$$である。単純なシールド条件下で検出可能な最小活性は7,800BqL$$^{-1}$$であった(測定時間は3,600秒であった)。

論文

2022年度6月企画シンポジウム開催報告記

安岡 由美*; 藤田 博喜; 辻 智也; 辻口 貴清*; 佐々木 道也*; 宮崎 寛之*; 橋間 俊*; 保田 浩志*; 嶋田 和真; 廣田 誠子*

保健物理(インターネット), 57(3), p.146 - 155, 2022/12

https://doi.org/10.5453/jhps.57.146

本報告は、2022年6月28日と29日の2日間にわたり開催された日本保健物理学会(JHPS)の2022年度企画シンポジウムの概要について報告するものである。なお、今回の企画シンポジウムはオンライン会場を主としつつも、希望者が集まって顔を合わせながら接続できる会場が設置されるハイブリッド開催の運びとなり、対面の良さとオンラインの手軽さの両方の利点を上手く活かせたシンポジウムであった。

論文

Neutron reflectivity study on the suppression of interfacial water accumulation between a polypropylene thin film and Si substrate using a silane-coupling agent

下北 啓輔*; 山本 勝宏*; 宮田 登*; 有馬 寛*; 中西 洋平*; 竹中 幹人*; 柴田 基樹*; 山田 悟史*; 瀬戸 秀樹*; 青木 裕之; et al.

Langmuir, 38(41), p.12457 - 12465, 2022/10

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c01599
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Multidisciplinary)

We measured the neutron reflectivity (NR) of isotactic polypropylene (PP) thin films deposited on Si substrates modified by hexamethyldisilazane (HMDS) at the saturated vapor pressure of deuterated water at 25$$^{circ}$$C and 60$$^{circ}$$C/85% RH to investigate the effect of HMDS on the interfacial water accumulation in PP-based polymer/inorganic filler nanocomposites and metal/resin bonding materials. We found that the amount of water accumulated at the PP/Si interface decreased with increasing immersion time of the Si substrate in a solution of HMDS in hexane prior to PP film deposition. During the immersion of the Si substrate, the HMDS molecules were deposited on the Si substrate as a monolayer without aggregation. Furthermore, the coverage of the HMDS monolayer on the Si substrate increased with increasing immersion time. At 60$$^{circ}$$C and 85% RH, only a slight amount of interfacial water was detected after HMDS treatment for 1200 min. As a result, the maximum concentration of interfacial water was reduced to 0.1 from 0.3, where the latter corresponds to the PP film deposited on the untreated substrate.

論文

Layered structure in the crystalline adsorption layer and the leaching process of poly(vinyl alcohol) revealed by neutron reflectivity

宮崎 司*; 宮田 登*; 有馬 寛*; 吉良 弘*; 大内 啓一*; 笠井 聡*; 津村 佳弘*; 青木 裕之

Langmuir, 37(32), p.9873 - 9882, 2021/08

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.1c01563
 被引用回数：5 パーセンタイル：38.19(Chemistry, Multidisciplinary)

We investigated the structure of the crystalline adsorption layer of poly(vinyl alcohol) (PVA) in hot water by neutron reflectivity in two cases: when the adsorption layer is exposed on the substrate by leaching the upper bulk layer and when it is deeply embedded between a relatively thick PVA film and substrate. In both cases, the PVA adsorption layer consists of three layers on the Si substrate. The bottom layer, consisting of amorphous chains that are strongly constrained on the substrate, is not swollen even in hot water at 90$$^{circ}$$C. The middle layer, consisting of amorphous chains that are much more mobile compared with those in the bottom layer, has no freedom to assume a crystalline form. Only the molecular chains in the top layer are crystallizable in the adsorption layer, leading to a heterogeneous layered structure in the film thickness direction. This layered structure is attributed to the crystallizable chains of PVA during the formation of the adsorption layer driven by hydrogen bonding. However, the structure and dynamics in the adsorption layer may differ in both cases because the molecular chains in the vicinity of the surface seem to be affected by surface effects even in the adsorption layer.

論文

Fine-structure analysis of perhydropolysilazane-derived nano layers in deep-buried condition using polarized neutron reflectometry

阿久津 和宏*; 吉良 弘*; 宮田 登*; 花島 隆泰*; 宮崎 司*; 笠井 聡*; 山崎 大; 曽山 和彦; 青木 裕之

Polymers (Internet), 12(10), p.2180_1 - 2180_10, 2020/10

https://doi.org/10.3390/polym12102180
 被引用回数：2 パーセンタイル：7.04(Polymer Science)

A large background scattering originating from the sample matrix is a major obstacle for fine-structure analysis of a nanometric layer buried in a bulk material. As polarization analysis can decrease undesired scattering in a neutron reflectivity (NR) profile, we performed NR experiments with polarization analysis on a polypropylene (PP)/perhydropolysilazane-derived SiO$$_{2}$$ (PDS)/Si substrate sample, having a deep-buried layer of SiO$$_{2}$$ to elucidate the fine structure of the nano-PDS layer. This method offers unique possibilities for increasing the amplitude of the Kiessig fringes in the higher scattering vector (Qz) region of the NR profiles in the sample by decreasing the undesired background scattering. Fitting and Fourier transform analysis results of the NR data indicated that the synthesized PDS layer remained between the PP plate and Si substrate with a thickness of approximately 109 ${AA}$;. Furthermore, the scattering length density of the PDS layer, obtained from the background subtracted data appeared to be more accurate than that obtained from the raw data. Although the density of the PDS layer was lower than that of natural SiO$$_{2}$$, the PDS thin layer had adequate mechanical strength to maintain a uniform PDS layer in the depth-direction under the deep-buried condition.

論文

Gas-flow humidity control system for neutron reflectivity measurements

有馬 寛*; 宮田 登*; 吉田 鉄生*; 笠井 聡*; 大内 啓一*; Zhang, S.*; 宮崎 司*; 青木 裕之

Review of Scientific Instruments, 91(10), p.104103_1 - 104103_7, 2020/10

https://doi.org/10.1063/5.0021128
 被引用回数：9 パーセンタイル：56.16(Instruments & Instrumentation)

We developed a novel humidity control system for neutron reflectivity measurements based on the two-way gas-flow method that can generate up to 85% relative humidity (RH) within a temperature range of 5-85$$^{circ}$$C. The system consists of a gas-flow-type humidity generator and a thermostatic sample chamber, each of which can independently control the temperature. The key features include rapid humidity response and long stable operation time. The humidity reaches equilibrium within 2 to 5 min during the humidity change, and the system exhibited acceptable stability over a three-day, nonstop experimental measurement duration, with a precision of $$pm$$1% RH at 85$$^{circ}$$C and 85% RH. The sample chamber is capable of measuring substrate samples with dimensions of up to 2-in. in diameter and 5-mm in thickness. We demonstrate the reflectivity data measured at a pulsed neutron facility, MLF BL17, in the Japan Proton Accelerator Research Complex. The combined use of this system with neutrons permits in situ, time-resolved studies of the swelling process of polyvinyl alcohol and adhesive materials.

論文

Detailed structural study on the poly(vinyl alcohol) adsorption layers on a Si substrate with solvent vapor-induced swelling

宮崎 司*; 宮田 登*; 吉田 鉄生*; 有馬 寛*; 津村 佳弘*; 鳥飼 直也*; 青木 裕之; 山本 勝宏*; 金谷 利治*; 川口 大輔*; et al.

Langmuir, 36(13), p.3415 - 3424, 2020/04

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b03964
 被引用回数：14 パーセンタイル：58.64(Chemistry, Multidisciplinary)

We investigated in detail the structures in the poly(vinyl alcohol) (PVA) adsorption layers on a Si substrate, which remained on the substrate after immersing the relatively thick 30 - 50 nm films in hot water, by neutron reflectometry under humid conditions. For the PVA with a degree of saponification exceeding 98 mol %, the adsorption layer exhibits a three-layered structure in the thickness direction. The bottom layer is considered to be the so-called inner adsorption layer that is not fully swollen with water vapor. This may be because the polymer chains in the inner adsorption layer are strongly constrained onto the substrate, which inhibits water vapor penetration. The polymer chains in this layer have many contact points to the substrate via the hydrogen bonding between the hydroxyl groups in the polymer chain and the silanol groups on the surface of the Si substrate and consequently exhibit extremely slow dynamics. Therefore, it is inferred that the bottom layer is fully amorphous. Furthermore, we consider the middle layer to be somewhat amorphous because parts of the molecular chains are pinned below the interface between the middle and bottom layers. The molecular chains in the top layer become more mobile and ordered, owing to the large distance from the strongly constrained bottom layer; therefore, they exhibit a much lower degree of swelling compared to the middle amorphous layer. Meanwhile, for the PVA with a much lower degree of saponification, the adsorption layer structure consists of the two-layers. The bottom layer forms the inner adsorption layer that moderately swells with water vapor because the polymer chains have few contact points to the substrate. The molecular chains in the middle layer, therefore, are somewhat crystallizable because of this weak constraint.

論文

トロンボポエチンとトロンボポエチン受容体の構造と作用

黒木 良太; 宮崎 洋*; 加藤 尚志

血液フロンティア, 25(2), p.171 - 180, 2015/02

トロンボポエチンは、巨核球前駆細胞に作用し巨核球の成熟と血小板への分化を促進する液性因子であり、1994年にキリンビールをはじめ複数の研究グループによって発見された。ヒトのトロンボポエチンの全長分子は332のアミノ酸残基からなる糖蛋白質である。アミノ末端側領域は4へリックスバンドル構造を取り、受容体c-Mplと結合する相互作用部位を2か所もつ。トロンボポエチン1分子と受容体2分子が会合して細胞内シグナル伝達系の活性化が生じると推定される。トロンボポエチン受容体作動薬ロミプロスチムとエルトロンビパグは、内因性トロンボポエチンとは全く異なる構造をもつが、c-Mplと結合して生物活性を発揮する。

論文

Applicability of redundant pairs of SOI transistors for analog circuits and their applications to phase-locked loop circuits

槙原 亜紀子*; 横瀬 保*; 土屋 義久*; 宮崎 良雄*; 阿部 浩之; 新藤 浩之*; 海老原 司*; 丸 明史*; 森川 剛一*; 久保山 智司*; et al.

IEEE Transactions on Nuclear Science, 60(1), p.230 - 235, 2013/02

https://doi.org/10.1109/TNS.2012.2237039
 被引用回数：6 パーセンタイル：44.02(Engineering, Electrical & Electronic)

デジタル回路において放射線耐性を飛躍的に向上させる技術として既に確立されているRadiation Hardening By Design (RHBD)技術の一つであるSOIトランジスタペアをカレントミラー回路等のアナログ回路にも拡大可能であることを検証した。具体的にはそのアナログ回路を適用したPLL回路を実際に作製し、TIARAサイクロトロン加速器を用いてイオン照射を実施した。その結果すぐれた耐放射線性を有することを確認した。

論文

J-PARC decay muon channel construction status

Strasser, P.*; 下村 浩一郎*; 幸田 章宏*; 河村 成肇*; 藤森 寛*; 牧村 俊助*; 小林 庸男*; 中原 一隆*; 加藤 峯夫*; 竹下 聡史*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012050_1 - 012050_8, 2010/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/225/1/012050
 被引用回数：12 パーセンタイル：95.21(Physics, Applied)

The new Muon Science Facility (MUSE) that is now under construction at J-PARC in the Materials and Life Sciences Facility (MLF) building will comprise four types of muon channels. In the first stage, a conventional superconducting decay muon channel (D-Line) was constructed, which can extract surface (positive) muons with an expected muon yield of $$10^7$$/s and decay positive/negative muon up to 120 MeV/c, with an expected muon yield of a few $$10^6$$/s at 60 MeV/c for both positive and negative muons. This channel will be used for various kinds of muon experiments like $$mu$$SR, muon catalyzed fusion and nondestruction elements analysis.

論文

High-magnetic-field X-ray absorption spectroscopy of field-induced valence transition in EuNi$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_x$$)$$_2$$

松田 康弘*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 村田 悠人*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 光田 暁弘*; 和田 裕文*; 宮崎 寛*; 原田 勲*

Journal of the Physical Society of Japan, 77(5), p.054713_1 - 054713_7, 2008/05

https://doi.org/10.1143/JPSJ.77.054713
 被引用回数：25 パーセンタイル：74.44(Physics, Multidisciplinary)

EuNi$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_x$$)$$_2$$の磁場誘起価数転移を低温でX線吸収実験から研究した。Euの価数の磁場依存性を初めて直接的に観測したものである。40T以上の磁場において価数の低下を観測した。Euの価数はゼロ磁場の2.75から40Tで2.33になった。この結果を理論モデルで解析した。量子力学的混成に重要な、混成パラメータVとエネルギー差$$Delta$$$$E$$を求めた。

論文

Radiation-induced radical polyaddition of Bis($$alpha$$-trifluoromethyl-$$beta$$, $$beta$$-difluorovinyl) terephthalate with excess of various ethers

榎本 一之*; 前川 康成; 勝村 庸介*; 宮崎 豊明*; 吉田 勝; 浜名 浩*; 成田 正*

Macromolecules, 38(23), p.9584 - 9593, 2005/11

https://doi.org/10.1021/ma051147j
 被引用回数：9 パーセンタイル：30.73(Polymer Science)

燃料電池用電解質膜や超微細加工用レジスト用樹脂としての利用が期待できるフッ素系ポリマーの合成を目的として、フッ素系モノマーと過剰量存在する種々のエーテル類との放射線ラジカル重付加反応について検討した。フッ素系モノマーBFPは、0$$^{circ}$$Cで、大過剰のエーテルの存在下で$$gamma$$線照射すると、ラジカル重付加反応により、BPFとエーテル類が交互に配列したフッ素系ポリマーが生成することを見いだした。特に、エーテルとして、ジオキサン(DOX)とジエチルエーテルを用いたとき、Mnが5100と3900の線状交互共重合体が得られた。これらのモデル反応とその速度論解析より、BFPがエーテル類と反応して生成した一置換体が、速やかに二分子目のエーテル類と反応することで、大過剰のエーテルが存在するにもかかわらず、重付加反応が進行し、高分子量の交互ポリマーを与えることを明らかとした。

口頭

中性子及びX線回折法による浸炭焼入部品の残留応力評価

鈴木 裕士; 宮崎 岳郷*; 川村 秀紀*; 秋庭 義明

no journal, , 

中性子及びX線回折法により、ユニバーサルジョイント用クロスピンの浸炭焼入層の残留応力分布を測定した。平面応力状態を仮定した応力評価法,X線応力測定結果から求まる格子定数分布を用いた三軸応力評価法、さらに、炭素量から推定できる格子定数分布を用いた三軸応力評価法を試みた。それぞれの結果はよく似た傾向を示したが、X線応力測定結果及び炭素量から格子定数を求めた三軸応力評価の場合は、クロスピンの半径方向に圧縮残留応力の存在が認められた。本結果は過去の報告例ともよく似た傾向であり、浸炭層には試料面法線方向に圧縮残留応力が発生している可能性のあることを示した。

口頭

セメント材料の熱容量測定

佐々田 悠斗*; 宮崎 裕司*; 中野 元裕*; 松尾 隆祐*; Walker, C.*; 笹本 広; 三原 守弘

no journal, , 

セメント材料は、放射能レベルの高いTRU廃棄物の地層処分において多量に使用される予定である。セメント水和物の熱力学データは、地下水とセメント材料の反応に伴うセメント材料の長期的な溶解挙動をモデル化する上で重要になる。ポルトランダイト(Ca(OH)$$_{2}$$)は、水和したポルトランドセメントの20-25wt%を占める主要な成分の一つである。今回、3種のポルトランダイト(低純度,高純度,巨大結晶)の試料を対象に低温熱容量測定を行い、純度依存性が確認された。巨大結晶では、低温側の熱容量がデバイのT$$^{3}$$則に従い、低純度及び高純度の試料では熱容量の上昇が認められ、恐らく、吸着水や方解石の混入の影響が示唆された。セメント水和物として、エトリンガイト(Ca$$_{6}$$(Al(OH)$$_{6}$$)$$_{2}$$(SO$$_{4}$$)$$_{3}$$(H$$_{2}$$O)$$_{n}$$)及びモノサルフェート(Ca$$_{4}$$Al$$_{2}$$(OH)$$_{12}$$(SO$$_{4}$$)(H$$_{2}$$O)$$_{n}$$)の熱容量を測定し、水和水の関与によるものと示唆される相転移が観測された。

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