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論文

New polymer gel dosimeters consisting of less toxic monomers with radiation-crosslinked gel matrix

廣木 章博; 山下 真一; 佐藤 裕一*; 長澤 尚胤; 田口 光正

Journal of Physics; Conference Series, 444, p.012028_1 - 012028_4, 2013/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:91.14

ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)ゲルと2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)とポリエチレングリコールジメタクリレート(9G)のような低毒性メタクリル酸系モノマーから成るポリマーゲル線量計を作製した。本研究では、作製したポリマーゲル線量計の線量応答性に及ぼすモノマー組成の影響について検討した。まず、20%HPC水溶液への電子線照射によりポリマーゲル線量計のマトリクスであるHPCゲルを作製した。洗浄・乾燥後のHPCゲルをモノマー溶液に浸漬後、膨潤したゲルを真空パックしてポリマーゲル線量計を作製した。得られたポリマーゲル線量計に$$gamma$$線を照射すると白濁した。その白濁度合いは、10Gyまでの徐々に増加した。同じ線量で比較すると、9G濃度の高いほど白濁度合いが増加し、線量応答性はHEMAと9Gの組成比に依存することがわかった。

口頭

Time-shearing measurements of soft matter using J-PARC/TAIKAN (BL15)

富永 大輝; 高田 慎一; 鈴木 淳市*; 篠原 武尚; 奥 隆之; 中谷 健; 稲村 泰弘; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

no journal, , 

近年、ナノ科学の発展や複雑多相系・多成分系、非平衡系などの研究の進展により、中性子小角散乱法にはさらに高い空間分解能や時間分解能での高効率測定という機能が求められるようになってきている。このような科学的要請及び中性子源性能の向上という技術的背景の下、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)でパルス中性子小中角散乱装置「大観」の開発が進められている。一般に、白色パルス中性子ビームを利用するパルス中性子小角散乱法は単色定常中性子ビームを利用する定常中性子小角散乱法と比べて広いq領域の同時測定の点で有利とされる。これを活かした広いq領域(約5$$times$$10$$^{-3}$$ 10A$$^{-1}$$)の同時測定を高効率かつ高精度に実現する「大観」を用いた研究の開発について、その時分割測定への応用へ向けた最近の高強度乾燥ゲルを用いた研究を報告する。

口頭

Wide-q measurement of protein in solution using the small and wide angle neutron scattering instrument TAIKAN of J-PARC

高田 慎一; 鈴木 淳市*; 篠原 武尚; 奥 隆之; 富永 大輝; 中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳*; 岩瀬 裕希*; 大石 一城*

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)のBL15に設置された小中角中性子散乱装置「大観」は、平成24年度より本格的に始動した装置であり、q=約0.005から10[$$AA $$$$^{-1}$$]の広い空間領域の構造情報を高強度で効率よく測定可能な装置である。そのため、金属や蛋白質等を含む種々のナノ粒子、さらに、これらのナノ粒子が形成する高次構造系や非平衡系、ナノ粒子を内在する工学材料の構造と機能を解明し、新奇機能材料の開発指針を与える装置となることが期待されている。本発表では、大観で行っているデータリダクション及び解析手法を紹介するとともに、典型的な蛋白質であるミオグロビン, $$beta$$ラクトグロブリン,ヘモグロビンを広q空間領域で測定した結果について報告する。これらの蛋白質の概形サイズはほぼ等しいが内部構造は異なっており、結晶構造解析より決定された原子の3次元座標データから計算される散乱関数は 約0.2から1[$$AA $$$$^{-1}$$]の領域で大きく異なることがわかっている。これらの測定結果と計算結果を比較検討することで大観の装置性能についても議論する。

口頭

Small-angle neutron scattering study on neodymium-iron-boron (Nd-Fe-B) sintered magnets

武田 全康; 鈴木 淳市*

no journal, , 

We performed small-angle neutron scattering (SANS) measurements of the Nd-Fe-B sintered magnets to get information on the averaged internal inhomogeneous structure including the interfacial structures. Such information is a clue to achieve the high-coercivity Dy-free Nd-Fe-B sintered magnet.

口頭

Contrast variation small-angle neutron scattering study of the structure of hydrocarbonate polymer electrolyte membrane; Microphase separation and ionic cluster distribution

Zhao, Y.; 小泉 智; 陸川 政弘*; 吉田 実留*

no journal, , 

We employed contrast variation small-angle neutron scattering method to investigate the morphologies of a newly designed polymer electrolyte membrane, made of multi-block copolymer poly(sulphonate phenylene)-b-poly(arylene ether ketone), which is denoted by S-6H (n) x:y, where x:y means a ratio of the hydrophilic to the hydrophobic blocks. Two scattering maximums were observed at low q and high q regions for wet membranes, where q is a magnitude of scattering vector. The low q maximum is attributed to the formation of microdomains upon swelling, whereas the high q maximum is due to the formation of ionic clusters in the swollen microdomain. These morphologies could be clarified by the contrast variation method, which results in a matching in the scattering contrast either between water mixture (H$$_{2}$$O/D$$_{2}$$O) and the swollen microdomains, or between the water mixture and ionic clusters. The further analysis of the scattering profiles indicates that the microdomains are spherical and percolated with each other. Moreover, the ionic clusters distribute homogenously inside the hydrophilic domains.

口頭

In-situ observation of operating polymer electrolyte fuel cell (PEFC) by neutron small-angle scattering; Contrast variation by using deuterium gas

小泉 智; Putra, A.; 山口 大輔; Zhao, Y.

no journal, , 

中性子小角散乱で作動中の燃料電池内部の水履歴を定量的に評価するために重水素ガスを燃料とする固体高分子形燃料電池を考案した。中性子小角散乱はプロトン交換膜(ナフィオン)中の重水/軽水混合比を決定するのに対して、IR分光法は流路から排出される水に関して重水/軽水混合比を決定できる。両手法を相補的に活用することで燃料電池内部の水履歴を定量化したのでこれを口頭発表で報告する。

口頭

Proton spin contrast variation approaches; From basic polymer to fuel-efficient tire rubber

能田 洋平; 山口 大輔; 橋本 竹治; 社本 真一; 小泉 智; 湯浅 毅*; 冨永 哲雄*; 曽根 卓男*

no journal, , 

これまで開発を進めてきた水素核スピン偏極コントラスト変調法によって得られた成果を発表する。われわれは重水素化が困難である樹脂やゴムといった固体高分子材料への応用を目論んできた。それらの材料は、電子スピン源である安定ラジカルTEMPOの蒸気を吸収する性質を有する。これをうまく活用することで、動的核スピン偏極法が適用でき、高い水素核スピン偏極度を得ることができる。ポリエチレンやブロックポリマーといった、素性の明らかな高分子を対象とした実証実験を経て、低燃費タイヤゴム材料であるシリカ充填SBRゴムへと本手法を適用することに成功した。その結果、シリカのみに由来する散乱を分離でき、そのゴム中での分散性を高い精度で評価できた。得られた情報は低燃費性能発現のメカニズム理解に利するものである。

口頭

Small-angle neutron scattering study of polymer electrolyte fuel cell; Ionomer and water adsorption in the membrane electrode assembly

Putra, A.; 山口 大輔; 小泉 智

no journal, , 

SANS was used to study the ionomer and water adsorption in the MEA of PEFC. Scattering maximum is so called the ionomer peak appeared at q = 0.17${AA}$ $$^{-1}$$ which is correspond to ion cluster of nafion in the dry real MEA. In the H$$_{2}$$O-hydrated condition, the ionomer peak position shifted to the lower q, and the peak-high increased indicating adsorption of water in ion cluster. In the operating PEFC, hydrogen, H$$_{2}$$ and deuterated, D$$_{2}$$ gas was employed as a fuel to perform a contrast variation as for Nafion. By changing the fuel gas from H$$_{2}$$ to D$$_{2}$$, SANS quantitatively detected decreasing of scattering intensity at scattering maximum originating from the ion-channel in the electrolyte. In a stationary state of fuel cell operation using D$$_{2}$$, the scattering intensity rhythmically oscillates.

口頭

Current status of ultra-small-angle polarized neutron scattering equipment (SANS-J-II)

菊地 亮二; 山口 大輔; 能田 洋平; 小泉 智*

no journal, , 

本発表では、日本原子力研究開発機構研究用原子炉3号機(JRR-3)ガイドホールの、中性子ビーム利用実験装置SANS-J-IIの最新の情報を紹介する。SANS-J-IIは試料の階層構造とダイナミクスをマイクロメートルからナノメートルスケールで観察するために用いられる。これまでにタイヤなどのゴム材料、燃料電池の高分子電解質膜、マイクロエマルジョンやゲル、合金やシリコン単結晶の不純物、磁気材料など、産学官のさまざまな研究目的を持ったユーザーがSANS-J-IIを訪れた。最近の話題として、並列に配置された96本の1次元位置敏感型検出器(PSD)で構成された広範囲の検出器を新たに導入した。その他2011年には、Niがコーティングされた中性子ガイド管を3QCスーパーミラーのものに更新したので、さらに強化された中性子束が期待される。われわれはJRR-3の再稼動の後に、向上されたパフォーマンスの確認を計画している。

口頭

Anisotropic shape and power law behavior of the scattering peak observed on the layered phase of colloidal platelike particles

山口 大輔; 宮元 展義*; 中戸 晃之*; 小泉 智*; 太田 昇*; 八木 直人*; 橋本 竹治; 川勝 年洋

no journal, , 

板状粒子コロイドであるニオブ酸化物が剥離して生成する単層(以下、ナノシートと記述)が水中に分散して形成する層状構造から発現する異方的な散乱ピークについて詳細な解析を行った結果を報告する。実験から得られている散乱ピークをナノシートが周期的に配列している法線方向(q$$_{z}$$)とそれに垂直な方向(q$$_{x}$$)とに分離して解析し、q$$_{x}$$方向のピーク強度の減小がq$$_{z}$$方向の減小よりも約2倍大きいことを見いだした。これは、シートの曲げ弾性率と圧縮弾性率の関係から、理論的にも予測されている。本研究では、理論式を計算機で積分することにより、2次元の散乱関数を数値的に求め、実験結果との比較を検討した。そして少なくとも定性的には、両者が同様の散乱挙動を示すことを確認した。

口頭

Hierarchical structure analysis of poly(ethylene-co-tetraflouroethylene)-based graft-type polymer electrolyte membranes by small angle X-ray scattering

Tran, D. T.; 澤田 真一; 長谷川 伸; 吉村 公男; 大場 洋次郎*; 大沼 正人*; 勝村 庸介*; 前川 康成

no journal, , 

燃料電池用高分子電解質膜の発電性能、耐熱性、機械特性の向上には、そのナノ-マイクロメートルに及ぶ階層構造を明らかにすることで、電解質特性を支配する構造を明確にすることが重要である。そこで、放射線グラフト重合法を利用して作製したグラフト型電解質膜の中で、導電率,機械特性や発電性能に優れたエチレン-テトラエチレン共重合体にポリスチレンスルホン酸をグラフトしたプロトン伝導膜について、X線小角散乱(SANS)測定によりその階層構造を詳細に調べた。物質材料研究機構所有の2台のSAXS装置とSPring-8の超小角散乱装置を使用し0.5nm-1.6$$mu$$m範囲の構造解析を実施した結果、相関長1.5nmのイオンチャンネル内構造、29nmのラメラ構造を反映したイオンチャンネル構造、及び390nmのイオンチャンネルのドメイン構造の3つの異なる階層構造を初めて明らかにした。今後、各階層構造のグラフト率依存性などを詳細に検討することで、電解質膜特性を支配する構造を明らかにしていく予定である。

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