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O/HO 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
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 DO/HO 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 DO/HO vapors. Additionally, the incorporation of the two-temperature method ensures accurate dew point control within a margin of 
0.2
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.
筋田 涼太*; 今井 彩帆里*; 大内 誠*; 青木 裕之; 寺島 崇矢*
Macromolecules, 56(23), p.9738 - 9749, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Polymer Science)Constructing ordered ionic nanostructures into bulk polymers and thin films is an important technique to create functional materials, such as polyelectrolytes and proton- and ion-conducting materials, for various applications. Herein, we report microphase separation of cationic homopolymers bearing alkyl ammonium bromides to create sub-4 nm lamellar materials, where an ionic phase is alternatingly layered with a hydrophobic alkyl phase and serves as a channel for water intercalation. We prepared cationic homopolymers with linear or branched alkyl pendants (octyl or 2-ethylhexyl group: C8-eicosyl or 2-octyldodecyl group: C20) via the free radical polymerization of 2-(dimethylamino)ethyl acrylate (DMAEA), followed by the quaternization of the polyDMAEA with corresponding alkyl bromides. The homopolymers carrying linear hexadecyl, octadecyl, and eicosyl groups were crystalline at room temperature, whereas the others were amorphous. The homopolymers bearing linear alkyl pendants longer than the decyl group or branched alkyl pendants larger than the 2-butyloctyl group formed lamellar structures by the self-assembly of the side chains. The domain spacing can be controlled between 2.5 and 3.7 nm by tuning the pendant structures and are smaller than that formed by the corresponding random copolymers. A cationic homopolymer bearing crystalline octadecyl groups maintained lamellar structures up to 
210 
C far beyond the melting temperature (50 C). The cationic homopolymer further formed a multilayered lamellar thin film on a silicon substrate, in which the cationic layers absorbed water under humid conditions and reversibly released the water therefrom in a N gas atmosphere.
今井 彩帆里*; 荒川 勝利*; 中西 洋平*; 竹中 幹人*; 青木 裕之; 大内 誠*; 寺島 崇矢*
Macromolecules, 55(20), p.9113 - 9125, 2022/10
被引用回数：2 パーセンタイル：27.19(Polymer Science)Microphase separation of copolymers is a key technique to produce polymer bulk materials or thin films with ordered nanostructures for applications in various research fields including nanotechnologies, electronic devices, among many others. Herein, we report water-assisted microphase separation of amphiphilic random copolymers bearing quaternary ammonium cations and hydrophobic alkyl or oleyl groups in the solid state and the thin films. We investigated the effects of sample preparation protocols and the hydrophobic pendants (a butyl group: C4 - octadecyl or oleyl group: C18), composition, and molecular weight of the copolymers on the microphase separation behavior. By annealing under humid conditions, the copolymers bearing alkyl groups longer than an octyl group (C8) formed sub-5 nm lamellar structures comprising cationic layers and hydrophobic layers. Water hardly remained in the resulting lamellar materials under ambient conditions. The domain spacing was controlled between 3.7 and 5.3 nm by tuning the length of the hydrophobic pendants and composition and was independent of the molecular weight and molecular weight distribution. The cationic random copolymers carrying amorphous hydrophobic pendants provided transparent or translucent polymer materials containing small lamellar structures. The random copolymers further formed multilayered lamellar thin films on silicon substrates by spin-coating the copolymer solutions, followed by a humid annealing process. The layered lamellae were directly observed as terrace structures with about 4-5 nm steps by atomic force microscopy.
福井 呂満*; 嵯峨 涼*; 松谷 悠佑; 富田 和男*; 桑原 義和*; 大内 健太郎*; 佐藤 友昭*; 奥村 一彦*; 伊達 広行*; 福本 学*; et al.
Scientific Reports (Internet), 12(1), p.1056_1 - 1056_12, 2022/01
被引用回数：10 パーセンタイル：91.34(Multidisciplinary Sciences)一回当たり2Gyの線量を30日以上にわたり分割照射する放射線療法では、照射後に生存したがん細胞が放射線耐性を獲得し、予後不良を引き起こすことが知られる。この放射線耐性は、照射後に増加する癌幹細胞数に起因すると実験的に解釈されている。しかし、細胞実験による測定手法は、癌幹細胞に係る放射線応答(DNA損傷や細胞死発生メカニズム)の解明に限界があり、放射線へ耐性を獲得するメカニズムは未だ不明である。そこで、分割照射により樹立した放射線への耐性を持つ細胞を使用した従来のin vitro試験に加え、癌幹細胞数とそのDNA損傷応答を理論的に考慮して腫瘍生存率を予測可能する数理モデルであるintegrated microdosimetric-kinetic (IMK) modelを開発し、分割放射線療法後に腫瘍が獲得する放射線耐性のメカニズムを研究した。その結果、照射後に獲得される放射線耐性には、癌幹細胞含有率の増加に加えて、非癌幹細胞のDNA修復能力の向上が深く関与していることがわかった。これら2つの応答をIMK modelに考慮することで、獲得した放射線耐性が異なる様々な細胞株において、様々な照射条件下で発生する細胞死の実測値の再現に成功した。本成果により、放射線照射後の腫瘍が獲得する放射線耐性獲得メカニズムに関する正確な理解、これに基づく治療効果の予測技術の高精度化が期待される。
Ikami, Takaya*; Watanabe, Yuki*; 小川 紘輝*; 竹中 幹人*; 山田 悟史*; 大内 誠*; 青木 裕之; 寺島 崇矢*
ACS Macro Lett (Internet), 10(12), p.1524 - 1528, 2021/12
被引用回数：7 パーセンタイル：48.3(Polymer Science)Making ordered nanostructures in polymers and their thin films is an important technique to produce functional materials. Herein, we report instant yet precise self-assembly systems of amphiphilic random copolymers to build multilayered lamellar structures in bulk materials and thin films. Random copolymers bearing octadecyl groups and hydroxyethyl groups induced crystallization-driven microphase separation via simple evaporation from the solutions to form lamellar structures in the solid state. The domain spacing was controlled in the range between 3.1 and 4.2 nm at the 0.1 nm level by tuning copolymer composition. Interestingly, just by spin-coating the polymer solutions onto silicon substrates, the copolymers autonomously formed thin films consisting of multilayered lamellar structures, where amorphous/hydrophilic parts and crystalline octadecyl domains are alternatingly layered from a silicon substrate to the air/polymer interface at regular intervals. The lamellar domain spacing was tunable by selecting hydrophilic pendants.
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
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 90C. 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.
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
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 5-85C. 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 1% RH at 85C 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.
宮尾 智章*; 三浦 昭彦; 川根 祐輔; 田村 潤; 根本 康雄; 青 寛幸*; 林 直樹; 小栗 英知; 大内 伸夫; 真山 実*; et al.
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1338 - 1341, 2015/09
J-PARCリニアックでは、イオン源で生成した負水素イオンビームを324MHzの加速周波数をもつ加速空洞で191MeVまで加速し、ACS(Annular Coupled Structure)空洞に入射し、400MeVまで加速している。ACS空洞の加速周波数は972MHzであるため、位相方向の不安定性の原因になる。このため、ビーム位相方向のプロファイルを測定するバンチシェイプモニタ(BSM)を開発した。ACS空洞をインストールする前のビームラインにインストールし、動作確認を行ったところ、そのプロファイル測定に関する性能は十分であることが確認されたが、測定時に発生するアウトガスによりBSM近傍の真空圧力が10
Pa台まで上昇した。これは、加速空洞内で放電を起こす原因となることが考えられるため、真空試験、ベーキングを実施してきた。さらに、ビームライン設置後の真空圧力を低下を加速するために、ビームライン上でのベーキングを行うとともに、BSM本体及び周辺のビームダクトを改造して真空ポンプを増設した。その結果、測定時のBSM近傍の真空圧力が10
Paまで改善された。本発表では、これまでの真空試験の経緯をまとめるとともに、ビームライン上で実施したベーキングの結果について報告する。
小栗 英知; 長谷川 和男; 伊藤 崇; 千代 悦司; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 篠崎 信一; 青 寛幸; 大越 清紀; 近藤 恭弘; et al.
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.389 - 393, 2014/10
J-PARCリニアックでは現在、ビームユーザに対する利用運転を行うとともに、リニアック後段の3GeVシンクロトロンにて1MWビームを加速するためのビーム増強計画を進めている。リニアックのビーム増強計画では、加速エネルギー及びビーム電流をそれぞれ増強する。エネルギーについては、181MeVから400MeVに増強するためにACS空洞及びこれを駆動する972MHzクライストロンの開発を行ってきた。これら400MeV機器は平成24年までに量産を終了し、平成25年夏に設置工事を行った。平成26年1月に400MeV加速に成功し、現在、ビーム利用運転に供している。ビーム電流増強では、初段加速部(イオン源及びRFQ)を更新する。イオン源はセシウム添加高周波放電型、RFQは真空特性に優れる真空ロー付け接合タイプ空洞をそれぞれ採用し、平成25年春に製作が完了した。完成後は専用のテストスタンドにて性能確認試験を行っており、平成26年2月にRFQにて目標の50mAビーム加速に成功した。新初段加速部は、平成26年夏にビームラインに設置する予定である。
青 寛幸; 浅野 博之; 田村 潤; 大内 伸夫; 高田 耕治*; 内藤 富士雄*
Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1124 - 1126, 2013/08
アイリスで導波管と結合した定在波形空洞にRF窓を取り付ける場合、RF窓の反射(VSWR)により、クライストロン側から見た負荷全体(RF窓と空洞)のVSWRが変化する。したがって、空洞単体で調整済みのVSWRを変化させないようにし、かつRF窓と空洞間の定在波の発生を抑えるため、RF窓の反射(VSWR)を小さく抑える必要がある。今回、同一のセラミック材(NTK HA95)を用いたにもかかわらず、RF窓のVSWRがセラミックの製作ロットに依存するということが明らかとなった。そこで、ピルボックス型RF窓のVSWRを小さく抑えるため、製作工程の途中でセラミックの誘電率を共振周波数を用いて直接測定することを考えた。今回は、同一のセラミック材(NTK HA95)を用いて3台のRF窓を製作し、この直接測定を用いてVSWRで1.05以下に抑えることができた。またこの測定結果から、誘電率と密度との相関が認められた。
田村 潤; 青 寛幸; 浅野 博之; 池上 雅紀*; 丸田 朋史; 三浦 昭彦; 森下 卓俊; 小栗 英知; 大内 伸夫; 澤邊 祐希*; et al.
Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.377 - 380, 2013/08
2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震によって、J-PARCリニアックでは加速器トンネルに深刻な変形が生じたため、ほぼ全数の加速空洞及び電磁石の精密アライメントが行われた。ドリフトチューブリニアック下流のビームトランスポート(MEBT2及びA0BT)については、精密アライメント後の電磁石に合わせてビームダクトを粗くアライメントした。ビーム運転再開後、MEBT2及びA0BTにおいて、震災前には見られなかったビームロスと残留放射線が確認された。ダクト位置を測量した結果、ロス発生箇所で10mmを超えるビーム軸中心からのずれがあることがわかった。ずれの大きい箇所を再アライメントすることによって、ビームロス及び残留線量が低下した。ここでは、ダクトのアライメント法による誤差及びミスアライメントによるビームロスについて報告する。
三浦 昭彦; 丸田 朋史; 佐甲 博之; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 五十嵐 前衛*; 宮尾 智章*; 池上 雅紀*
Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.1257 - 1259, 2011/09
J-PARCリニアックのビームロスの測定には、Arガスを封入した比例計数管が採用されているが、加速空洞の近傍ではRFに起因するX線が発生し、これによるノイズが小さなビームロス検出を阻害している。このため、X線のノイズを低減し、より正確にビームロスを測定するシステムの検討を開始した。この結果、高エネルギーの部分ではX線のノイズに影響を受けないビームロスの検出に成功した。同時に高い時間分解能を示すことから他のモニタリングにも使用できる可能性が示された。また、低エネルギーの部位においても同様に、X線のノイズに影響が少ないビームロスの検出に成功した。
三浦 昭彦; 丸田 朋史; 佐甲 博之; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 五十嵐 前衛*; 宮尾 智章*; 池上 雅紀*
Proceedings of 10th European Workshop on Beam Diagnostics and Instrumentation for Particle Accelerators (DIPAC 2011) (Internet), p.149 - 151, 2011/08
現在のJ-PARCリニアックで使用されているAr-CO
ガス比例計数管型のビームロスモニタは、空洞から放出されるX線にも感度があることから、新たに設置される加速空洞の近傍では、小さなビームロスを正確に測定することが難しくなることが考えられる。このため、計算機シミュレーションを用いて、ビームロスによって発生する放射線の線種を推定し、これに適した検出器を選定し、この検出器によるビームロスの測定を行った。その結果、空洞からのX線ノイズが抑制されたビームロスの信号を検出することができ、シミュレーションの検証も行うことができた。
青 寛幸; 浅野 博之; 田村 潤; 大内 伸夫; 長谷川 和男; 森下 卓俊; 高田 耕治*; 内藤 富士雄*; 山崎 良成
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), 3 Pages, 2011/08
Annular-ring Coupled Structure (ACS)型加速空洞は2009年から量産が始められた。本計画では加速モジュール18台、デバンチャーモジュール2台を3年間で製作する。現状、工程は順調に推移し、加速モジュール10台の製作が完了した。またデバンチャーを除く大半の加速モジュールの周波数調整は終了し、加速モジュールで14台分までのロウ付けが完了している。量産で製作したモジュールのうち1台については、1.6MWまでの大電力試験を完了した。この電力は加速電場の設計値4.2MV/mに比べて15%増しのマージンを持つ値に相当する。
三浦 昭彦; 丸田 朋史; 佐甲 博之; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 五十嵐 前衛*; 宮尾 智章*; 池上 雅紀*
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), 3 Pages, 2011/08
J-PARCリニアックのビームロスの測定には、Arガスを封入した比例計数管が採用されている。ロスモニタは加速空洞近傍のドリフトスペースに設置する必要があるが、空洞の近傍ではRFに起因するX線が発生し、これによるノイズが小さなビームロス検出を阻害している。このため、X線のノイズを低減し、より正確にビームロスを測定するシステムの検討を開始した。
青 寛幸; 浅野 博之; 大内 伸夫; 坪田 直明; 長谷川 和男; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 高田 耕治*; 内藤 富士雄*; 山崎 良成
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.552 - 554, 2010/08
平成20年3月よりJ-PARC LINACのエネルギー増強が始まり、本計画ではAnnular Coupled Structure(ACS)空洞20台を製作する。ACS空洞では組立前に機械加工により共振周波数を調整する。この調整のためのデータ取得を目的として、試作セル(寸法決定用セル)を製作した。この結果をもとに量産寸法の決定,周波数調整を行い、完了した5台分については目標値(971.930.05MHz)の範囲内に調整することができた。現在、ロウ付け、全体組立を進めており、平成22年秋には量産の1号機が完成する予定である。
青 寛幸; 浅野 博之; 大内 伸夫; 坪田 直明; 長谷川 和男; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 高田 耕治*; 内藤 富士雄*; 山崎 良成
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.618 - 620, 2010/05
2009年3月より181MeVから400MeVへのリニアックエネルギー増強に向け、ACS加速空洞の量産が開始された。本計画ではACS形加速モジュール18台、ACS形デバンチャー空洞2台を3年間で製作する必要がある。本工程には時間的な余裕が少ないため、製作過程の最適化が必要となる。そこで初期設計と周波数調整手順を事前に確認するため、それぞれのエネルギーに対応した加速モジュールごとにテストセルを製作することにした。本論文では、これら量産に向けた取り組みの現状について報告する。
武井 早憲; 大内 伸夫; 佐々 敏信; 濱口 大; 菊地 賢司*; 倉田 有司; 西原 健司; 大林 寛生; 斎藤 滋; 菅原 隆徳; et al.
Proceedings of International Topical Meeting on Nuclear Research Applications and Utilization of Accelerators (CD-ROM), 11 Pages, 2009/05
原子力機構は長寿命放射性核種の核変換処理を目指した加速器駆動未臨界システム(ADS)の研究開発を進めている。原子力機構が提案するADSは、超伝導陽子加速器で熱出力800MWの鉛ビスマス冷却タンク型未臨界炉を駆動するものである。将来のADSの設計研究としては、超伝導陽子加速器用クライオモジュールの製作と試験、現存する加速器の運転データに基づく陽子加速器の信頼性評価などを行っている。J-PARCプロジェクトの核変換実験施設計画については、マイナーアクチノイド燃料を取り扱うための実験装置を含めた設計研究を進めている。
-FeSi山田 洋一; 若谷 一平*; 大内 真二*; 山本 博之; 朝岡 秀人; 社本 真一; 鵜殿 治彦*
Surface Science, 602(18), p.3006 - 3009, 2008/09
被引用回数：6 パーセンタイル：30.34(Chemistry, Physical)-FeSi薄膜は1.5
m帯域で発光し、フォトニック結晶などへの応用が期待される。高品位の-FeSiエピタキシャル薄膜成膜用の基板として、よく定義されたバルク単結晶表面が必須であるが、その成長が困難であることからこれまで十分に研究がなされていなかった。本研究では、-FeSiバルク単結晶表面の構造を走査型トンネル顕微鏡(STM),低エネルギー電子線回折(LEED)を用いて評価し、清浄表面の調整手法を確立することを目的とした。超高真空下において850C程度の熱処理により得られた清浄表面から、明瞭なLEED像が観察された。得られた回折像から、清浄な(100), (101)及び(110)表面のユニットセルはバルクと同一の周期性をもち、長周期の表面再構成は生じないことが明らかとなった。しかしながら、STM像から清浄表面上には多数の欠陥が存在することも明らかとなった。今後材料応用のためにはこれらの欠陥の制御が必要となると考えられる。
武井 早憲; 辻本 和文; 大内 伸夫; 大井川 宏之; 水本 元治*; 古川 和朗*; 小川 雄二郎*; 矢野 喜治*
Proceedings of 5th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators (HPPA-5), p.181 - 194, 2008/04
現存する高出力陽子加速器では経験上頻繁にビームトリップが起こるため、加速器駆動核変換システム(ADS)を構成する機器に対して熱疲労損傷を生じる可能性がある。このビームトリップが未臨界炉の各要素に与える影響を調べるため熱過渡解析を実施した。その結果、許容ビーム停止頻度はビームトリップ時間に依存して年間5025,000回の範囲となった。次に、ADS用高出力加速器のビームトリップを減少させる方法を探るため、許容ビーム停止頻度と現状の加速器運転データから求められるビーム停止頻度を比較した。その結果、ある条件の下ではビームトリップ時間が10秒以下の停止頻度は許容ビーム停止頻度を満足していることがわかった。一方、10秒を超えるビームトリップについては、熱応力条件を満足するには停止頻度を約30分の1に減少させる必要があることがわかった。
