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論文

Magnetomechanical sensing based on delta-E effect in Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ micro bridge

有沢 洋希*; 大門 俊介*; 追川 康之*; Seo, Y.-J.*; 針井 一哉; 大柳 洸一*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 114(12), p.122402_1 - 122402_5, 2019/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:22.27(Physics, Applied)

We have investigated magnetic field effects on mechanical vibration of a magnetic microbridge made of ferrimagnetic insulator Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ at room temperature. The mechanical resonance frequency of the bridge exhibits a steep change at the saturation magnetic field of the microbridge. The steep change was shown to originate from magnetoelastic coupling combined with shape magnetic anisotropy. The competition between shape magnetic anisotropy and the external magnetic field can drive a delta-E effect, the modulation of Young modulus via the magnetoelastic coupling, in a narrow field range, which results in the observed steep change in the mechanical property.

論文

Laccase-catalyzed oxidation of iodide and formation of organically bound iodine in soils

碩 みはる*; 及川 純一*; 田口 太郎*; 大貫 敏彦; 村松 康行*; 坂本 一憲*; 天知 誠吾*

Environmental Science & Technology, 47(1), p.390 - 397, 2013/01

 被引用回数:43 パーセンタイル:75.55(Engineering, Environmental)

微生物が生産する酵素ラッカーゼが、土壌中を移行しやすいことで知られるヨウ化物イオンを酸化して土壌有機物に取り込み、安定化させることを明らかにした。

論文

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:47.19(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.

論文

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:30.6(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

原子力機構高崎量子応用研究所のイオン加速器施設(TIARA)のマイクロビームにおいて、芝浦工業大学との共同研究で、マスクレスイオンビームリソグラフィ技術の開発が進められている。マイクロビームサイズ評価とレンズ系の最適化、又は空間分解能として最小100nmのレベルの高空間分解能の測定手段を確立するために、開発している加工技術自身と電鋳技術との組合せにより二次電子マッピングに使用する標準試料としてNiレリーフパターンを作成した。本発表ではこの標準試料を用いて、100nmレベルの最小のビームサイズを測定することができたことを述べるとともに、その試料中をイオンが透過する際の散乱効果が測定結果に与える影響をモンテカルロシミュレーションコードを使用して評価した結果について報告する。

論文

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:64.39(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.

論文

イオンマイクロサージェリー治療用ペンシルビーム形成システムの検討

荒川 和夫; 及川 将一*; 島田 博文*; 神谷 富裕; 中野 隆史*; 遊佐 顕*; 加藤 弘之*; 佐藤 隆博; 上松 敬; 柏木 啓次; et al.

Proceedings of 4th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 32nd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.279 - 281, 2007/00

サブミリサイズに集束したイオンビームを用い、微小な病変部位を高精度で治療する技術はイオンマイクロサージェリー治療と呼ばれている。本研究では、脳下垂体腫瘍と眼疾患である加齢黄斑変性症を想定症例として、イオンマイクロサージェリー治療用ビーム形成システムを検討した。イオンマイクロサージェリー治療には、ビーム径0.1mmから1.0mmの平行度の高いペンシルビームの形成が要請されている。そこで、ペンシルビーム形成システムとして、ビームのエミッタンスを規定する2組のスリットシステム,エネルギー分析機能を有する2台の45$$^{circ}$$偏向電磁石,3連四重極電磁石等から構成され、アイソセンターにおいて1:1で結像するようなテレスコピックな系を検討した。TRANSPORTコードを用いてイオン光学計算を行い、ペンシルビーム形成に必要な電磁石等の必要数量とその最適配置を求めた。さらに、加齢黄斑変性症に対する照射位置決めシステムを検討するとともに、重イオンビーム照射実験により眼底造影剤からの誘起蛍光画像の観測とスペクトルの計測に成功した。

論文

原研高崎-TIARAのイオンマイクロビーム走査制御系の改良; ビーム描画機能実現を目指して

酒井 卓郎; 佐藤 隆博; 石井 保行; 及川 将一*; 島田 博文*; 芳賀 潤二*

第18回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.73 - 76, 2005/10

TIARAのマイクロビームシステムにおいては、ビームの走査制御は、PCベースのシステムで行っているが、その機能としては、Qレンズのビーム集束パラメーター調整用の二次電子画像のリアルタイム表示と、PIXE分析などに用いる均一走査照射などの単純な照射制御しか行っていなかった。今回、ビーム走査制御用PCに、新たにビーム描画機能の付加を行ったので報告する。近年、微細加工の新たな手法として、数MeV程度のイオンマイクロビームを用いた加工技術が、シンガポール国立大学等のグループによって開発され、高アスペクト比の加工が可能な方法として、注目を集めている。しかしながら従来まで、国内においては研究開発がほとんど行われておらず、新たに今年度より、芝浦工業大学のグループと共同で研究を開始した。今回予備的に行った実験では、PCにあらかじめセットしたライン&スペースのパターンに対応するビーム走査信号をデジタル-アナログ変換器(DAC)から設定した時間間隔で出力、1.7MeV水素イオンマイクロビームを試料上に描画照射することにより、レジスト材であるPMMA膜上にパターンを転写できることを確認した。

口頭

Design of the submillimeter-pencil beam transport system for carbon ion microsurgery therapy

柏木 啓次; 及川 将一*; 島田 博文*; 百合 庸介; 上松 敬; 石井 保行; 齋藤 勇一; 酒井 卓郎; 奥村 進; 倉島 俊; et al.

no journal, , 

加齢黄班変性症,脳下垂体腫瘍,動脈瘤の治療部位の大きさはそれぞれ1$$times$$1mm, 30$$times$$30mm, 3mm$$times$$3mmである。これらを手術することなく切らずに重粒子線によって治療するためには、ビームスポット径が100マイクロメートルでビーム径が深度にほとんど依存しないペンシルビームの形成が必要である。本研究では、21世紀COEプログラムの一環として、このペンシルビームを患部に3次元的にスポットスキャニングするための最適なビーム輸送システムについてビーム光学的検討に基づく設計を行った。なお、この設計においては、群馬大学に建設予定の粒子線治療施設のビーム輸送ラインをモデルとした。ビーム光学計算コードにより偏向電磁石及び四重極電磁石等で構成される光学系に関して、目的のビームを得るためにそれらのパラメータの最適化を行った。次に、拡大ブラッグピークを得るためのレンジシフターの挿入によるビームの散乱効果(エミッタンスの増大)を評価した。本報告では、システムの全体構成とビーム光学計算について、ポスターにして詳細に解説する。

口頭

マイクロイオンビームの生命科学応用

福田 光宏; 荒川 和夫; 佐藤 隆博; 奥村 進; 齋藤 勇一; 柏木 啓次; 宮脇 信正; 百合 庸介; 石井 保行; 小林 泰彦; et al.

no journal, , 

イオン照射施設TIARAでは、数百MeV級の重イオンを1個1個制御しながら1ミクロンの照準精度で細胞を狙い撃つマイクロイオンビーム形成技術及びシングルイオンヒット技術の開発を世界に先駆けて進めている。低線量放射線の生物影響の解明を目指し、マイクロイオンビームで細胞をピンポイントで狙い撃ちしてバイスタンダー効果等の放射線応答を実験的に初めて明らかにした。マイクロビーム形成技術をサブミリサイズのペンシルビーム形成に応用し、複雑な形状をした小さながんを治療する革新的なマイクロサージャリー技術について設計研究を行った。講演では、マイクロイオンビームの医学・医療・生物学応用を目指した研究開発の現状について報告する。

口頭

小さな癌を切らずに治すイオンマイクロサージェリー治療技術

荒川 和夫; 福田 光宏*; 島田 博文*; 酒井 卓郎; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 上松 敬; 柏木 啓次; 奥村 進; 倉島 俊; et al.

no journal, , 

脳下垂体腫瘍,脳動静脈瘤及び加齢黄班変性症を対象症例として、イオンマイクロサージェリー治療照射に必要なビームサイズ,体内患部位置(深さ),患部の大きさ,照射線量,照射回数などの検討、及び炭素イオンの必要エネルギー,粒子数,ビームスポットの体内での拡がり,エネルギー幅の拡がり等の物理的な検討を行った。さらに、マイクロサージェリー治療照射ビームラインのイオン光学計算を行い、ビーム径100$$mu$$m$$sim$$1mmの平行度の高い0.1$$sim$$1.0mmのペンシルビームを形成する解を得るとともに、四重極電磁石,偏向電磁石,レンジシフターなどの構成要素とその最適配置位置を得た。照射技術として、レンジシフターとビームスキャニング電磁石の組合せにより、脳下垂体腫瘍等頭頚部内の深部を精密に照射するためのディスクリートスポットスキャニングシステムと重イオンビーム誘起蛍光測定法を用いた加齢黄班変性症に対する照射位置決めシステムを検討した。

口頭

集束イオンビーム描画によるレジスト材料のマイクロマシニング

打矢 直之*; 原田 卓弥*; 村井 将人*; 西川 宏之*; 芳賀 潤二; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 酒井 卓郎; 石井 保行; 福田 光宏*; et al.

no journal, , 

レジスト材料の露光には一般にX線,EUV,電子線等の描画媒体が用いられているが、これらの描画媒体は物質中での原子及び電子との散乱のため、物質深部での加工性が極めて悪い。一方、MeV領域集束プロトンビームは、従来の媒体に比べて物質中での横方向への散乱が少なく、直進性が良いため、従来の媒体では製作が困難であった十$$mu$$を超える加工厚に適しており、高アスペクト比を有する3D構造体の形成が可能である。本研究ではポジ型レジスト(PMMA)及びネガ型レジスト(SU-8)へのMeV領域プロトンビーム照射により描画実験を行い、有機溶剤によるエッチング、すなわち現像を行うことで3D構造体を作製した。さらに、この構造の形状観察を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて行い、加工精度に関する評価を行った。この評価により高アスペクト比を有する3D構造体の製作に成功していることが確認できたので、結果をシンポジウムで報告する。

口頭

集束プロトンビーム描画による3次元構造体の作製

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

no journal, , 

有機物への自由度の高い微細加工を可能とするため、マイクロからサブマイクロメートル径の高エネルギー集束プロトンビームを用いた直接描画(PBW)技術の研究開発を進めている。この高エネルギー集束プロトンビームは従来技術の電子線に比べ横方向の散乱が少なく、物質中での飛程をビームエネルギーにより制御できるため、高アスペクト比の3D有機物構造体の製作に適している。この3次元有機物構造体製作における深さ制御技術の開発のため、ネガ型レジスト(SU-8)への高エネルギープロトンマイクロビーム照射を、レンジシフターによる飛程制御及びビームエネルギー可変による飛程制御を行った後、現像し、2種類の3次元有機物構造体を作製した。これらの構造体における深さの制御性は走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により行い、二つとも設計した3D図形をマイクロメートル級の精度で有機物に忠実に転写できることがわかった。今回の講演ではこれらの3次元有機物構造体の製作とSEM像観察に基づく深さ制御の評価について発表するとともに、今回使用した材料以外でのPBW技術使用による3次元構造体の製作の可能性についても言及する。

口頭

集束プロトンビーム描画によるレジスト材料のマイクロマシニング,2; ネガ型レジストを用いた三次元構造体の作製

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

no journal, , 

集束プロトンビーム描画(Proton Beam Writing: PBW)とはマイクロ・ナノサイズの微細加工のための直接描画技術である。PBWは任意の照射パターンをマスクレスで描画することが可能である。また、数MeVまで加速したプロトンは電子線に比べはるかに高い直進性を有する。さらに、加速電圧により加工深さを数十$$mu$$mオーダで制御可能である。以上のような優れた特徴から、PBWは高アスペクト比加工・厚膜加工及び三次元加工に有望であると考えられる。前回の報告でPBWによりPMMAやSU-8などのレジストに対し加工を行い、平滑性と垂直性に優れた加工が可能であることを確認した。本研究ではネガ型レジストであるSU-8に対し、ビームエネルギーを変えてプロトンの飛程を制御した照射をすることにより三次元構造体を製作し、その構造を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察・評価した。本発表では、三次元構造体の製作方法の詳細及び観察・評価結果を報告する。

口頭

In-air micro-PIXEを用いた肺組織における吸入アスベストと金属の解析

清水 泰生*; 土橋 邦生*; 草壁 孝彦*; 長嶺 竹明*; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 芳賀 潤二*; 大久保 猛; 石井 保行; 神谷 富裕; et al.

no journal, , 

大気マイクロPIXEにより、アスベストや金属吸入によって引き起こされた肺癌や肺線維症の組織中のアスベストやさまざまな吸引金属の分布と種類を調べた。その結果、Si, Mg, Feを主体としたアスベスト小体の肺組織中の2次元分布の測定に成功し、細胞浸潤とその炎症部位を肺細胞組織中で2次元的に明らかにすることができた。また、アスベスト肺と診断された患者の中にはアスベスト以外にTi, Niなどを吸入していることを明らかにした。

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