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Microstructure distribution of Japanese sword cross sections analyzed by the diffractometer TAKUMI at J-PARC

及川 健一; Harjo, S.; Pham, A. H.*; 川崎 卓郎; 森戸 茂一*; 鬼柳 善明*; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 大庭 卓也*; 伊藤 正和*

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011062_1 - 011062_6, 2021/03

The metallurgy of historic melee weapons is one of the most interesting topics in archaeometallurgy. In particular, Japanese swords are paid great admiration in the world as the honor of classical technology and of the art. There have been many reports in the past that tried to elucidate this Japanese sword's microstructure and/or manufacturing process scientifically. In this study, we tried to use neutron diffraction as the non-destructive testing method. TOF neutron diffraction experiment was performed at TAKUMI of J-PARC. The gauge volume for the mapping was limited to 2 $$times$$ 2 $$times$$ 2 mm. Data sets for the normal and transverse direction and the normal and axial direction were obtained for the four pieces of sliced Japanese sword. All diffraction data were analyzed by the Rietveld refinement program to obtain lattice constants, phase volume fractions, preferred orientation, the crystallite size and the microstrain from the line-broadening. Detailed analysis results will be presented.


Pulsed neutron imaging based crystallographic structure study of a Japanese sword made by Sukemasa in the Muromachi period

及川 健一; 鬼柳 善明*; 佐藤 博隆*; 大前 良磨*; Pham, A.*; 渡辺 賢一*; 松本 吉弘*; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; Harjo, S.; et al.

Materials Research Proceedings, Vol.15, p.207 - 213, 2020/02

Japanese swords are very attractive not only as a work of art but also a metallurgical point of view. Since Japanese vintage swords became valuable, it is indispensable to establish non-destructive analysis method to identify some peculiar characteristics. Bragg edge imaging gives real-space distributions of bulk information in a crystalline material as well as neutron tomography. In this work, we investigated crystallographic information of a Japanese sword made by Sukemasa in Izumi province in the first quarter of the 16th century. The experiments have been performed at RADEN at J-PARC. The Sukemasa sword was measured with a counting-type 2D detector and with a CCD camera. We are now analyzing the measured 2D-transmission spectra using RITS code to obtain spatial distribution of the crystallite size, the texture variation, the d110 shift and its broadening. Complementary data analysis using white beam tomography is also on going. Detailed analysis results will be presented.



酒井 健二; 坂元 眞一; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; 直江 崇; 春日井 好己; 達本 衡輝; et al.

JAEA-Technology 2011-039, 121 Pages, 2012/03




Influence of Great East Japan Earthquake on neutron target station in J-PARC

酒井 健二; 二川 正敏; 高田 弘; 坂元 眞一; 前川 藤夫; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; et al.

Proceedings of 20th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-20) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/03

本報告では、東日本大震災の発生時におけるJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源ステーションの挙動、被害状況を調査する。大震災発生時、MLFでは幾つかの機器で大きな揺れを検知した後、外部電源が喪失し、全循環システムが自動停止した。水素は設計通り屋外に放出され、機器異常による水銀, 水素, 放射性ガスの漏えいも生じなかった。一方、激しい揺れは遮蔽体ブロックのずれ、建屋周辺の地盤沈下による外部供給配管の破断を引き起こした。この配管破断による圧縮空気の喪失は、圧空シリンダーを用いた固定装置や空気操作弁などに影響を及ぼしたが、主要機器の大きな破損までは至らなかった。これらの結果は、本ステーションの緊急事態に対する安全設計の妥当性を実証した。


Fluorine analysis of human enamel around fluoride-containing materials under different pH-cycling by $$mu$$-PIGE/PIXE system

小松 久憲*; 山本 洋子*; 松田 康裕*; 木地村 太基*; 衣川 道彦*; 奥山 克史*; 能町 正治*; 安田 啓介*; 佐藤 隆博; 及川 将一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(20), p.2274 - 2277, 2011/10

 被引用回数:18 パーセンタイル:79.3(Instruments & Instrumentation)

The purpose of this study was to determine F uptake into enamel around FCMs under different pH-cycling using the in-air $$mu$$-PIGE/PIXE system at TIARA. After pH-cycling, the caries progression in all materials was analyzed using transverse microradiography (TMR). The F and calcium distributions of the lesion in each specimen of FCMs were evaluated using PIGE/PIXE system. The amount of F in the outer 150 $$mu$$m of the lesion was then calculated for comparing F uptake. As a result, there was a difference in the caries progression between materials. In clinical setting, it is important to select FCM according to the caries risk. From F analysis, there was no significant difference in the F uptake from each material between the solutions, though there was significant difference between the materials.


Quantitative analysis of cisplatin sensitivity of human esophageal squamous cancer cell lines using in-air micro-PIXE

田中 成岳*; 木村 仁*; Faried, A.*; 酒井 真*; 佐野 孝昭*; 猪瀬 崇徳*; 宗田 真*; 岡田 幸士*; 中島 政信*; 宮崎 達也*; et al.

Cancer Science, 101(6), p.1487 - 1492, 2010/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:32.06(Oncology)



Fabrication of nanowires by varying energy microbeam lithography using heavy ions at the TIARA

神谷 富裕; 高野 勝昌; 石井 保行; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 大久保 猛; 芳賀 潤二*; 西川 宏之*; 古田 祐介*; 打矢 直之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(12-13), p.2317 - 2320, 2009/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.37(Instruments & Instrumentation)

In TIARA facility of Japan Atomic Energy Agency (JAEA) Takasaki, three-dimensional micro/nano structures with high aspect ratio based on cross linking process in negative resist such as SU-8 have been produced by a technique of mask less ion beam lithography. By bombarding high-energy heavy ions such as 450 MeV Xe$$^{23+}$$ to SU-8, a nanowire could be produced just with a single ion hitting. Then we tried to produce nanowires, of which both ends were fixed in the three-dimensional structure. This paper shows a preliminary experiment using a combination of 15 MeV Ni$$^{4+}$$ ion microbeam patterning and the 450 MeV $$^{129}$$Xe$$^{23+}$$ hitting on SU-8.


Transient current mapping obtained from silicon photodiodes using focused ion microbeams with several hundreds of MeV

平尾 敏雄; 小野田 忍; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 大島 武

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(12-13), p.2216 - 2218, 2009/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:60.18(Instruments & Instrumentation)



Quick change of ion species of heavy-ion microbeam by cocktail beam acceleration technique with the JAEA AVF cyclotron

倉島 俊; 吉田 健一; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 宮脇 信正; 湯山 貴裕; 奥村 進; 柏木 啓次; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(12-13), p.2024 - 2027, 2009/06

 被引用回数:10 パーセンタイル:57.31(Instruments & Instrumentation)

原子力機構AVFサイクロトロンでは、集束レンズを用いて数百MeV級の重イオンマイクロビームを形成するためにビームのエネルギー幅を縮小するフラットトップ加速技術やビーム位相幅制御技術の開発を行っている。イオンビームを用いた生物細胞の低線量応答や宇宙用半導体の耐放射線性評価の研究では線エネルギー付与(LET)を大きく変える必要があるため、イオン種やエネルギーを頻繁に変更する。サイクロトロンでは、カクテルビーム加速技術によりイオン種を短時間で切り替えることが可能であり、効率的に照射実験を行うことができる。今回われわれは、260MeV Neのマイクロビームを形成した後に、電荷質量比M/Q$$simeq$$2.85のイオン種のカクテルビーム加速を行い、マイクロビームの短時間切り替えを試みた。その結果、30分程度の調整時間で520MeV Arのマイクロビームを形成することに成功した。カクテルビーム加速を用いないと8時間程度かかるので、大幅な時間短縮が可能になり、利用研究の効率向上や研究分野拡大への貢献が期待される。


Characteristics of focusing high-energy heavy ion microbeam system at the JAEA AVF cyclotron

及川 将一*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 倉島 俊; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 福田 光宏*; 酒井 卓郎; 横田 渉

Applied Radiation and Isotopes, 67(3), p.484 - 487, 2009/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:36.33(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

原子力機構高崎量子応用研究所TIARAのAVFサイクロトロンにおいて、集束方式高エネルギー重イオンマイクロビーム装置の開発が進められている。AVFサイクロトロンにより加速されたイオンビームは、一般的な静電加速器と比べて大きいエネルギー幅を有していることから色収差の影響を無視できず、マイクロビーム形成にとって障害となっていた。昨年度われわれは、フラットトップ加速技術の導入により、エネルギー幅最小化に成功した260MeV $$^{20}$$Ne$$^{7+}$$ビームを用いて1$$mu$$m未満の空間分解能を達成した。今回、ビームサイズに対する色収差の影響について評価することを目的として、オブジェクトサイズとCuグリッドの2次電子像から見積もられたイメージサイズの関係を調査するための実験を行い、TRANSPORTコードによる計算結果と比較検討した。その結果、260MeV $$^{20}$$Ne$$^{7+}$$ビームのエネルギー幅${it $Delta$E/E}$は0.1%未満であることが確認され、ビームサイズに対する色収差の影響は十分抑制されていることがわかった。この実験の際に得られた最小ビーム径はx=0.56$$mu$$m, y=0.62$$mu$$mで、これまでの最小空間分解能を更新するものであり、以上の結果から本装置が設計通りの性能を有することを確認した。


Development of micromachining technology in ion microbeam system at TIARA, JAEA

神谷 富裕; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 芳賀 潤二; 及川 将一*; 石井 保行; 大久保 猛; 打矢 直之; 古田 祐介*

Applied Radiation and Isotopes, 67(3), p.488 - 491, 2009/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:30.94(Chemistry, Inorganic & Nuclear)




倉島 俊; 宮脇 信正; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 吉田 健一; 柏木 啓次; 奥村 進; 福田 光宏*; 神谷 富裕; 横田 渉

JAEA-Conf 2008-012, p.48 - 50, 2009/03

集束方式による数百MeV級重イオンマイクロビーム形成のために、原子力機構サイクロトロンビームの高品位化を行っている。サイクロトロンでは、通常の基本波のみの加速電圧波形を用いた場合はビームエネルギー幅が10$$^{-3}$$台と大きいため、集束レンズにおける色収差が顕著となって1ミクロンのマイクロビーム形成は困難である。そこで、エネルギー幅を10$$^{-4}$$台に減らすために第5高調波を用いたフラットトップ加速システムを導入するとともに、ビームの位相幅をフラットトップ加速電圧波の位相幅に合わせるための中心領域,高効率バンチャーなどの開発を行った。ネオン260MeVのフラットトップ加速を行って、エネルギー幅が0.05%まで縮小されたことを確認し、このビームを用いてマイクロビーム形成装置により数百MeV級の重イオンビームでは世界で初めて1ミクロン以下のスポット径を得た。さらに、短時間イオン種切り替え技術"カクテルビーム加速"を用いてマイクロビームの短時間切り替えを行った。その結果、通常の切り替えでは8時間を要するが、260MeV Neのマイクロビームを520MeV Arのマイクロビームに30分で切り替えることに成功した。


Fast single-ion hit system for heavy-ion microbeam at TIARA cyclotron

横田 渉; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 吉田 健一; 神谷 富裕

JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 180, 2008/11



Ni electroplating on a resist micro-machined by proton beam writing

打矢 直之*; 古田 祐介*; 西川 宏之*; 渡辺 徹*; 芳賀 潤二; 佐藤 隆博; 及川 将一; 石井 保行; 神谷 富裕

Microsystem Technologies, 14(9-11), p.1537 - 1540, 2008/10

 被引用回数:17 パーセンタイル:64.53(Engineering, Electrical & Electronic)

Proton Beam Writing (PBW) is a direct irradiation (writing) technique for the fabrication of 3D structures of resists by photo-mask less micro-machining using MeV micro-/nano-proton beams. The MeV proton beams having a small scattering and a long penetration enable us to fabricate 3D high-aspect-ratio structures by the combination of the PBW and photofinishing with etching liquid. The PBW also has the advantage of fabrication of the 3D structures with cavities using the different penetration depths depending on beam energies. A pillar and an Arch-of-Triumph shape of 3D structures on silicon substrates were fabricated at JAEA using a positive resist. A prototype nickel mold was also fabricated by electroplating a nickel layer on a 3D line and space structure using a negative resist. The SEM images of two types of 3D structures of positive resists show that the PBW could be a versatile tool for fabrication of a prototype micro-photonics, micro-fluidic channels, MEMS and so on. Furthermore, fabrication of the prototype nickel mold leads us to manufacture 3D fine structures for imprint lithography, by coupling with the electroplating technique.


Intracellular changes of metal elements by fucoidan extracted from brown seaweed; ${it Cladosiphon okamuranus}$

長嶺 竹明*; 高田 久嗣*; 草壁 孝彦*; 中里 享美*; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 神谷 富裕; 荒川 和夫; 伊波 匡彦*

Biological Trace Element Research, 124(1), p.60 - 69, 2008/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:6.93(Biochemistry & Molecular Biology)

本研究は、オキナワモズクから抽出したフコイダンの投与による金属元素の細胞内変化を調べるために行った。TRL1215細胞(ラット正常肝細胞)にフコイダン0, 0.1及び1.0mg/mLを加えて処理し、細胞内元素分布を大気マイクロPIXE法で測定した。フコイダンを投与した細胞にはAl, Mg, Fe及びZnが集積されることを見いだすとともに、Br(BrdU)が細胞核に局在して集積し、Brの分布とAlの分布が空間的によく一致していることを見いだした。この結果は、フコイダンに結合しているAlが核内に移動していることを示唆するものである。


Subcellular changes of essential metal shown by in-air micro-PIXE in oral cadmium-exposed mice

中里 享美*; 長嶺 竹明*; 鈴木 慶二*; 草壁 孝彦*; Moon, H. D.*; 及川 将一*; 酒井 卓郎; 荒川 和夫

Biometals, 21(1), p.83 - 91, 2008/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:29.65(Biochemistry & Molecular Biology)



Characterization of homoionic Fe$$^{2+}$$-type montmorillonite; Potential chemical species of iron contaminant

香西 直文; 稲田 貢一*; 安達 美総*; 川村 幸*; 樫本 裕輔*; 小崎 完*; 佐藤 正知*; 大貫 敏彦; 酒井 卓郎; 佐藤 隆博; et al.

Journal of Solid State Chemistry, 180(8), p.2279 - 2289, 2007/08

 被引用回数:14 パーセンタイル:48.61(Chemistry, Inorganic & Nuclear)



Improvement in beam quality of the JAEA AVF cyclotron for focusing heavy-ion beams with energies of hundreds of MeV

倉島 俊; 宮脇 信正; 奥村 進; 及川 将一*; 吉田 健一; 神谷 富裕; 福田 光宏*; 佐藤 隆博; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 260(1), p.65 - 70, 2007/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:59.38(Instruments & Instrumentation)

原子力機構におけるTIARAのサイクロトロン施設では、バイオ技術や材料科学の研究のために数百MeV級重イオンマイクロビームが必要とされている。サイクロトロンビームのエネルギー幅は0.1%程度と大きいので、集束レンズで1ミクロンまで絞ることは困難であった。そこで、サイクロトロンビームのエネルギー幅を0.02%まで小さくし、マイクロビームを形成するためにフラットトップ加速システムを開発した。フラットトップ加速とは、基本高周波電圧に高調波を重畳することにより加速電圧を均一化する方法であり、高調波を励振するための共振器を既存の基本波励振用共振器に付加した。本システムを用いて260MeV, Neのビーム高品位化を行っており、現在までにビームのエネルギー幅は0.05%まで減少し、2ミクロン程度のマイクロビーム形成に成功した。


Focusing high-energy heavy ion microbeam system at the JAEA AVF cyclotron

及川 将一*; 佐藤 隆博; 酒井 卓郎; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 倉島 俊; 奥村 進; 福田 光宏*; 横田 渉; 神谷 富裕

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 260(1), p.85 - 90, 2007/07

 被引用回数:40 パーセンタイル:92.11(Instruments & Instrumentation)



Focused microbeam formation for heavy ion beam from AVF cyclotron, 2

横田 渉; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 酒井 卓郎; 奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 神谷 富裕; 福田 光宏*

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 185, 2007/02


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