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論文

Dense radical formation in L-alanine-3,3,3-d3 and L-alanine-d4 by 1.5 keV soft X-ray irradiation

中川 清子*; 岡 壽崇; 藤井 健太郎*; 横谷 明徳*

Radiation Physics and Chemistry, 192, p.109884_1 - 109884_5, 2022/03

L-alanine-3,3,3-d3およびL-alanine-d4の結晶中に生成したラジカルを、1.5keVの軟X線照射中に電子スピン共鳴(ESR)法で観測した。L-アラニン-3,3,3-d3では、水素交換反応による$$^{cdot}$$CHCD3COOHから$$^{cdot}$$CDCD3COOHへのスペクトル変化が直接観測された。軟X線を照射して得られたESRスペクトルの線幅は、硬X線を照射した場合の線幅の1.5倍であり、ラジカル密度が高いとわかった。一方、ラジカル収量の効率は$$gamma$$線照射による収量に対して10$$^{-6}$$と低かった。軟X線照射では、低エネルギー光子の高LET性のため、重イオンによる高LET照射と同様にラジカルの密度が高く、その結果、効率的なラジカル-ラジカル再結合によって多くのラジカルが失われたとわかった。

論文

Design for detecting recycling muon after muon-catalyzed fusion reaction in solid hydrogen isotope target

奥津 賢一*; 山下 琢磨*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

Fusion Engineering and Design, 170, p.112712_1 - 112712_4, 2021/09

水素同位体を利用したミュオン触媒核融合($$mu$$CF)では、核融合によって2.2$$mu$$sの寿命を持つミュオンが再放出され、それが次の標的と新たな核融合を引き起こす。我々は、水素・重水素混合固体から放出されたミュオンを収集して輸送する同軸輸送管を新たに開発し、輸送のための加速電圧などについて検討したので報告する。

論文

Time evolution calculation of muon catalysed fusion; Emission of recycling muons from a two-layer hydrogen film

山下 琢磨*; 奥津 賢一*; 木野 康志*; 中島 良太*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 岡 壽崇; 河村 成肇*; et al.

Fusion Engineering and Design, 169, p.112580_1 - 112580_5, 2021/08

重水素・三重水素混合固体標的に負ミュオン($$mu$$)を入射し、ミュオン触媒核融合反応($$mu$$CF)の時間発展をルンゲクッタ法によって計算した。核融合によって生成する中性子の強度や、固体標的から真空中に放出されるミュオン量を最大化する三重水素含有率を明らかにした。

論文

Rapid analysis of $$^{90}$$Sr in cattle bone and tooth samples by inductively coupled plasma mass spectrometry

小荒井 一真; 松枝 誠; 青木 譲; 柳澤 華代*; 寺島 元基; 藤原 健壮; 木野 康志*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 鈴木 敏彦*; et al.

Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 36(8), p.1678 - 1682, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Chemistry, Analytical)

ウシの硬組織用の$$^{90}$$Sr分析法をICP-MS用いて開発した。0.1gの硬組織に対して、従来の放射能測定法より低い検出下限値で、11時間での分析を可能とした。そのため、ICP-MS法は微小な骨や歯試料を対象とした迅速かつ有効な分析手法となり得る。

論文

Radioactivity and radionuclides in deciduous teeth formed before the Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant accident

高橋 温*; 千葉 美麗*; 棚原 朗*; 相田 潤*; 清水 良央*; 鈴木 敏彦*; 村上 忍*; 小荒井 一真; 小野 拓実*; 岡 壽崇; et al.

Scientific Reports (Internet), 11(1), p.10355_1 - 10355_11, 2021/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:65.97(Multidisciplinary Sciences)

The Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant (FNPP) accident released substantial amounts of radionuclides into the environment. We collected 4,957 deciduous teeth, from children living in Fukushima and reference prefectures. Radioactivity was detected in most of the teeth examined and was attributed to the presence of natural radionuclides, including $$^{40}$$K and daughter nuclides in $$^{238}$$U and $$^{232}$$Th series. Additionally, artificial radionuclides, $$^{90}$$Sr and $$^{137}$$Cs, were detected in the teeth obtained from children from Fukushima and the reference prefectures. However, these radionuclides were not believed to have originated from the FNPP accident. Because the teeth examined in the present study were formed before the FNPP accident occurred, the aforementioned findings may serve as important control data for future studies regarding the radioactivity of teeth formed after the FNPP accident.

論文

Morphological reproductive characteristics of testes and fertilization capacity of cryopreserved sperm after the Fukushima accident in raccoon (${it Procyon lotor}$)

小松 一樹*; 岩崎 亜美*; 村田 康輔*; 山城 秀昭*; Goh, V. S. T.*; 中山 亮*; 藤嶋 洋平*; 小野 拓実*; 木野 康志*; 清水 良央*; et al.

Reproduction in Domestic Animals, 56(3), p.484 - 497, 2021/03

福島第一原子力発電所事故後、野生アライグマは長期的な低線量率被ばくを受けた。捕獲したオスの野生アライグマの精巣の形態的特徴と、凍結保存精子の体外受精能力を調べたところ、長期的・低線量率被ばくはアライグマの生殖特性および機能に悪影響を及ぼしていないことがわかった。

論文

Development of a method for positron annihilation lifetime measurement in thin polyethylene films using a Na-22 source

山脇 正人*; 上杉 直也*; 岡 壽崇; 長澤 尚胤*; 安藤 太一*; O'Rourke, B. E.*; 小林 慶規*

Japanese Journal of Applied Physics, 59(11), p.116504_1 - 116504_5, 2020/11

15$$mu$$mから2000$$mu$$mの厚みを持つポリエチレンの陽電子消滅寿命測定を行った。試料厚がNa-22からの陽電子の飛程よりも薄い場合、陽電子はポリエチレン試料を突き抜けてしまい、精確な陽電子寿命測定が行えない。そこで、試料の裏にアニールしたSUS基板を配置し、SUS基板中で消滅した陽電子を計測することで、薄膜ポリエチレン試料中での陽電子消滅を分析する手法を開発した。この手法を延伸ポリエチレン試料に適用したところ、延伸に伴う自由体積空孔のサイズの減少と、自由体積空孔内で消滅する陽電子の割合の増加が測定できた。

論文

ESRで調べる野生動物の外部被ばく線量

岡 壽崇; 高橋 温*

放射線化学(インターネット), (110), p.13 - 19, 2020/10

東京電力福島第一原子力発電所によって野生動物が受けた外部被ばくを、電子スピン共鳴(ESR)法を用いてどのように計測するかを解説した。ニホンザルのエナメル質を用いて、炭酸ラジカル強度と吸収線量の関係、いわゆる検量線を作成した。検量線から推定された検出限界は33.5mGyであり、ヒト臼歯を用いた際の検出限界とほぼ同等であった。この検量線を用いて福島県で捕獲された野生ニホンザルの外部被ばく線量を推定したところ、45mGyから300mGyの被ばくをしているサルが見つかった。確立した方法により、ニホンザルだけでなく、アライグマやアカネズミなどの野生動物の外部被ばく線量推定が可能になった。

論文

電子スピン共鳴(ESR)法を用いた断層年代推定法

田中 桐葉*; 武藤 潤*; 長濱 裕幸*; 岡 壽崇

放射線化学(インターネット), (110), p.21 - 30, 2020/10

電子スピン共鳴(ESR)法を用いた断層年代推定法は、断層内物質に含まれる鉱物中の欠陥に捕獲された不対電子数をESR信号強度として検出し、地震前後でのESR信号強度の量的変化に基づいて断層活動年代を推定する手法である。しかし、この手法には、地震時の断層運動によりESR信号強度が0になるゼロセットと呼ばれる現象が前提としてある。これまでに、ESR信号強度のゼロセットを理解・実証するために、天然の断層破砕物の解析や断層運動を模擬した室内実験等が行われている。本稿では、断層運動によるESR信号のゼロセットに関する過去の研究をまとめ、現状と今後の課題について述べる。

論文

External exposure dose estimation by electron spin resonance technique for wild Japanese macaque captured in Fukushima Prefecture

岡 壽崇; 高橋 温*; 小荒井 一真; 光安 優典*; 木野 康志*; 関根 勉*; 清水 良央*; 千葉 美麗*; 鈴木 敏彦*; 小坂 健*; et al.

Radiation Measurements, 134, p.106315_1 - 106315_4, 2020/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:39.17(Nuclear Science & Technology)

ニホンザルのエナメル質中に誘起された炭酸ラジカルと吸収線量の関係(検量線)を電子スピン共鳴(ESR)法で調べた。ニホンザルのエナメル質のESR測定で検出できる線量の下限(検出限界)は33.5mGyであり、ヒトのエナメル質の検出限界と同等であった。作成した検量線を用いて、福島県で捕獲した7頭の野生ニホンザルの線量を評価したところ、45mGyから300mGyの被ばくをしていることがわかった。

論文

Inverse magnetic susceptibility fabrics in pelagic sediment; Implications for magnetofossil abundance and alignment

臼井 洋一*; 山崎 俊嗣*; 岡 壽崇; 熊谷 祐穂*

Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 124(11), p.10672 - 10686, 2019/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:47.91(Geochemistry & Geophysics)

北西太平洋で採取した長さ12mの遠洋性粘土のピストンコアを調べたところ、帯磁率異方性が異なる領域があることがわかった。遠洋性粘土の岩石磁気測定および強磁性共鳴分光測定を行ったところ、遠洋性粘土中には生物由来の磁鉄鉱が分布しており、これが原因で帯磁率異方性が異なっていると推察された。

論文

最前線のアイソトープ・放射線研究紹介; 私が研究者になるまで,1; 自己鍛錬自己規律の研究室訓を胸に、何事も「とりあえずやってみる」

岡 壽崇

日本アイソトープ協会ホームページ(インターネット), 1 Pages, 2019/09

放射線・RIの若手ユーザの活性化と裾野拡大を図るため、どのようなきっかけでアイソトープを用いた研究に携わることになったのか、これから進学先や専門分野を選ぶ高校生や大学生向けに、自分の経験を交えながら解説を行った。

論文

内殻イオン化によるDNA損傷と局在化

横谷 明徳; 鵜飼 正敏*; 岡 壽崇*; 甲斐 健師; 渡辺 立子; 藤井 健太郎

しょうとつ, 11(2), p.33 - 39, 2014/03

細胞致死や突然変異などの放射線生物影響の根本原因の一つとされる、DNA分子損傷の局在化の物理メカニズムとその細胞学的影響における役割を明らかにすることが本研究の目的である。これまでに、生体を構成する元素に生じた内殻イオン化と、これに続くAuger過程の物理的な理論及びシミュレーションを行うと同時に、シンクロトロン放射から得られる高輝度の軟X線を用いた分光測定も行い、理論と実験の両面からDNA損傷生成プロセスの探索を行ってきた。特に、内殻イオン化やこれに続く電子の再捕獲などこれまで考慮されていなかった事象を考慮することで、ナノメートル程度の局所に損傷が局在化するクラスターDNA損傷の生成過程に関する知見を得つつある。本論文では、これらの研究の現状を解説する。

論文

Positronium bubble formation in room temperature ionic liquids

平出 哲也; 岡 壽崇*

Journal of Physics; Conference Series, 443, p.012060_1 - 012060_4, 2013/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:85.56

イオン液体は蒸気圧が非常に小さいなど、そのユニークな特性と環境に優しい材料であることから、いろいろな分野での利用が期待されており、原子力分野においても使用済燃料の再処理への利用が期待されている。この場合、放射線場での使用となり、放射線による影響評価が重要である。イオン化により形成された過剰電子の溶媒和はその後の過程に大きく影響し、微視的なスケールにおける分子運動が大きく関与すると考えられる。ポジトロニウム(電子と陽電子の結合状態)は液体中では負の仕事関数によりサブナノメートルのバブルを形成することが知られている。バブルは非常に短い時間(ピコ秒程度)で形成されると理解されてきたが、イオン液体中におけるバブルの形成過程を陽電子消滅寿命-運動量相関測定(AMOC)を利用することで、初めて観測することに成功した。本研究で、バブルの形成が100ピコ秒程度遅れて起こることが明らかとなり、異常に長かった一重項ポジトロニウムの自己消滅寿命を解決することができ、また、AMOCよりも簡便な陽電子消滅寿命測定から得られる情報でも分子運動性の評価が可能であることを示した。

論文

Positron annihilation lifetime of irradiated polyimide

平出 哲也; 岡 壽崇; 森下 憲雄*; 出崎 亮; 島田 明彦

Materials Science Forum, 733, p.151 - 154, 2013/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:95.56

カプトンで代表されるポリイミドは、極めて耐放射線性が高く、宇宙や放射線施設などの高放射線場で使用されている材料である。陽電子消滅寿命測定は材料分野で広く使われている手法であり、高分子材料の特性において重要な自由体積評価などに、電子と陽電子の三重項結合状態であるオルソーポジトロニウムの寿命が利用されてきた。しかし、カプトン中ではポジトロニウムが形成されないため、この手法が利用されてこなかった。今回われわれは、自由陽電子からの消滅寿命も、高分子の自由体積のような、空隙サイズに依存して変化することを温度依存性から示し、さらに照射効果が明確に観測できることを示すことで、これらの材料にも陽電子消滅寿命測定を利用可能であることを初めて示した。

論文

Positron lifetimes and mechanical properties of $$gamma$$-irradiated ultra high molecular weight polyethylene

小林 慶規*; 山脇 正人*; 岡 壽崇; 佐伯 誠一; Mohamed, H.*; 服部 兼久*; 渡邊 吉弘*

Materials Science Forum, 733, p.147 - 150, 2013/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:85.38

陽電子消滅寿命測定法は非破壊に材料中の空孔構造を分析可能な手法であり、広く使用されている。しかし、2種類の全く同じ測定用試料を材料から切り出す必要があるため、必ずしも「非破壊」であるといえなかった。そこで、われわれは試料を切り出すことなく、文字通り「非破壊」で陽電子消滅寿命測定を行う手法を開発した。本研究では、新規開発した非破壊陽電子消滅寿命測定法を用いて、$$gamma$$線照射を行った超高分子量ポリエチレンの陽電子寿命と力学特性の関係を調べた。超高分子量ポリエチレン内でのポジトロニウム形成割合は、高密度ポリエチレンや低密度ポリエチレンと同じように、低線量の$$gamma$$線照射によって著しく抑制された。通常、ポリエチレンに打ち込まれた陽電子は、陽電子によって形成されたブロッブ内の電子と対消滅するが、$$gamma$$線を照射した場合、照射によって形成された空隙に陽電子がトラップされてしまうためにポジトロニウムを形成し難くなったと考えられる。また、延伸した超高分子量ポリエチレンの陽電子寿命は破断強度と伸びに相関することが明らかになった。

論文

Lifetime of the unpaired electron species in calf thymus DNA thin films induced by nitrogen and oxygen K-shell photoabsorption

岡 壽崇; 横谷 明徳; 藤井 健太郎

International Journal of Radiation Biology, 88(12), p.884 - 887, 2012/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.72(Biology)

これまで、仔牛胸腺DNA薄膜に窒素及び酸素のK殻吸収端近傍のエネルギーの軟X線を照射し、照射中のみDNA中に誘起される短寿命の不対電子種を調べてきた。それは、この短寿命の不対電子が軟X線照射後のDNA変異に大きく寄与していると予想されるからである。この不対電子の挙動を明らかにするため、本研究では不対電子の寿命を見積もることとした。SPring-8のシンクロトロンの異なる2つの運転モード(バンチモード)を選んで軟X線を照射し、不対電子収量の軟X線エネルギー依存性を調べたところ、バンチモードにかかわらず不対電子種のEPRスペクトル形状,$$g$$値及び軟X線エネルギー依存性は完全に一致した。これは、どちらのバンチモードにおいても、同じだけの不対電子がEPR測定中に存在していることを示唆している。そこで、軟X線照射によって生成された不対電子が指数関数的に緩和すると仮定し、緩和時間$$tau$$を変えながら、すべてのバンチで生じる不対電子収量を積算し、2つのバンチモードで等しい不対電子収量になるかどうかを調べた。その結果、仔牛胸腺DNA中に軟X線照射中にのみ生じるこの不対電子種の寿命は、数十から数百マイクロ秒であることが見積もられ、かなり長い寿命を持つことがわかった。

論文

Unpaired electron species in thin films of calf-thymus DNA molecules induced by nitrogen and oxygen K-shell photoabsorption

岡 壽崇; 横谷 明徳; 藤井 健太郎; 福田 義博; 鵜飼 正敏*

Physical Review Letters, 109(21), p.213001_1 - 213001_5, 2012/11

 被引用回数:11 パーセンタイル:60.72(Physics, Multidisciplinary)

K殻イオン化によるDNA変異の物理化学過程の解明のため、仔牛胸腺DNA薄膜のEPR(Electron paramagnetic resonance)測定及びXANES(X-ray absorption near edge structure)測定を行った。軟X線照射中のみDNA中に誘起される不対電子の収量の窒素及び酸素のK殻吸収端近傍の軟X線エネルギー依存性を調べたところ、XANES強度を反映したピークが現れたが、EPRの結果はXANESの結果よりも約2倍大きく、特に、1s$$longrightarrow sigma^{*}$$で特異的に増感することがわかった。このEPR強度の特異的な増感の原因として、軟X線照射によって生じたAuger電子が、同照射によって生じた光電子を追い抜くことによってポテンシャルが変化し、光電子が再捕獲されるpostcollision interaction(PCI)が考えられた。その妥当性を評価するため、半古典的な計算を行ったところ、イオン化閾値以上のエネルギーにおいて、光電子の再捕獲断面積が著しく大きくなることが明らかとなった。さらに、再捕獲断面積の軟X線エネルギー依存性がEPRの軟X線エネルギー依存性とよく一致した。われわれはこれまで、シトシンの持つ電子の一時貯蔵庫としての働きによってEPR強度が増感すると考えていたが、本研究によってPCIもその要因の1つであることがわかった。

論文

分光学的アプローチによる放射線によるゲノム損傷と生体修復の研究

横谷 明徳; 藤井 健太郎; 岡 壽崇; 渡辺 立子

放射線, 38(2), p.55 - 60, 2012/08

It has been predicted by computer track simulation studies that complex DNA damage, so called clustered DNA damage sites, is produced along the tack particularly of high LET ions. The clustered DNA damage is thought to compromise DNA repair enzymes. We have revealed that the nucleobase lesions produced by He$$^{2+}$$ ion impact to simple model DNA (plasmid) are hardly processed by base excision repair enzymes. Using a synchrotron radiation facility (SPring-8), we have studied unpaired electron species or desorbed ions as intermediates of DNA damage using an EPR apparatus or mass spectrometer installed in a soft X-ray beamline. These aspects are compared with the yields of final products of DNA strand breaks or base lesions revealed biochemical techniques. Models of complex DNA damage induction will be proposed considering various modification factors of the damage induction, ionization of valence and inner-shell electrons, OH radicals, hydration layer and the impact of secondary electrons.

論文

T$$_{rm E}$$X入門,2; T$$_{rm E}$$Xスタイルファイルの使い方

岡 壽崇; 伊藤 賢志*

放射線化学(インターネット), (93), p.57 - 61, 2012/03

本連載記事では、日本放射線化学会・学会誌「放射線化学」への論文・解説記事執筆に必要なT$$_{rm E}$$X(日本語pL$$^{rm A}$$T$$_{rm E}$$X)の知識が習得できるよう、T$$_{rm E}$$Xのインストールや原稿の作成方法について解説した。第2回目は、学会誌版組用に提供されているT$$_{rm E}$$Xスタイルファイルを利用して原稿を執筆する方法を説明したものである。

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