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春山 保幸; 瀧澤 春喜; 細野 雅一; 水橋 清*; 中村 義輝*; 兼谷 聡*; 浅井 孝博*; 川畑 道子*; 今井 浩二*
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 177, 2014/03
2012年度のサイクロトロンにおけるビームタイムは2243.5時間であった。そのうち、バイオテクノロジーや医療分野の利用時間が最も多く、全体の1/4の利用時間を占める。外部への利用提供は17%であった。一方、静電加速器における利用日数は490日であった。そのうち、基盤技術分野の利用が46%と半分近くの利用割合を占めたが、宇宙材料の照射と原子炉材料の照射利用も多く、それぞれ18%, 15%の利用割合を占めた。外部への利用提供は8%程度であった。
-SiO
and 4H-SiC(11-20)宮下 敦巳; 吉川 正人
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 11, 2014/03
4H-SiC基板に形成したトレンチゲートMOS-FETでは、側壁に相当する(11-20)面(A面)のチャンネル移動度が、(0001)面(Si面)に比べ高いことが知られている。そこで、A面で高いチャネル移動度が得られる理由を調べるため、アモルファスSiO(-SiO)とA面の4H-SiCとの界面原子構造モデルを、従来通り加熱・急冷法を用いた計算機シミュレーションで生成し、これまでの研究で得られていた、Si面上の界面での原子・電子構造の解析結果と比較した。得られたA面モデルについて電子構造を解析した所、Si面モデルではバンドギャップ中に現れていた界面Siに起因する欠陥準位の幾つかが、A面モデルでは生成されないことがわかった。特に、SiC層中のSiを源とし、結合長の伸展したSi-C結合に起因する欠陥は、Si面モデルでは欠陥準位のエネルギーが伝導帯下端付近にあるため、チャネル移動度を大きく低下させる原因となるが、A面モデルではSi-C結合が界面に露出するため歪が緩和され、欠陥準位が顕在化しないことがわかった。欠陥準位のエネルギーが伝導帯下端付近にあり、チャネル移動度を大きく低下させる欠陥準位が顕在化しないことが、A面において高い移動度が実現される原因である可能性が示唆された。
宮脇 信正; 倉島 俊; 柏木 啓次; 奥村 進; 吉田 健一; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 158, 2014/03
A phase bunching effect in the central region of the JAEA AVF cyclotron has been investigated to obtain a narrow beam phase width necessary for extraction of a low energy spread beam. Simulation of a beam trajectory in the central region indicated that phase bunching was generated for the acceleration harmonic number (
) 2 and 3. The beam phase distribution of a 260 MeV 
Ne
( = 2) beam in the cyclotron was measured in order to experimentally confirm the phase bunching effect. As a result, reduction of the phase distributions from 
18.9 to 4 RF degrees was observed as consistent with the calculation results.
山田 圭介; 齋藤 勇一; 石井 保行; 的場 史朗; 千葉 敦也; 横山 彰人; 薄井 絢; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 宇野 定則
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 159, 2014/03
TIARA静電加速器において平成24年度に行った技術開発の成果を報告する。タンデム加速器ではクラスターイオン用荷電変換ガスの探索のために、0.24V
-0.34(V: Borh velocity)のエネルギー範囲でAuクラスターイオンとHe及びNガスとの衝突によるクラスターイオンの解離断面積を評価した。その結果、解離断面積は実験の範囲ではエネルギー依存性がなく、クラスターサイズ及びガスの種類に依存することがわかった。シングルエンド加速器では、平成23年度までに開発したエミッタンス測定装置を用いて、RFイオン源の引出電圧とエミッタンスの関係を測定した。その結果、1MeVプロトンビームでは、引出電圧が8.4kVのときに最も良いエミッタンスが得られることがわかった。イオン注入装置では、クラスターイオン用ファラデーカップ(FC)の小型化のため、底面に針を敷き詰めることで等価的にアスペクト比を高くしたFCを試作した。本FCを用いてフラーレンイオンの電流測定試験を行った結果、高いアスペクト比を有するFCと同等の測定値が得られたことから、本手法がクラスターイオン用FCの小型化に有用であることがわかった。
横山 彰人; 加田 渉*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 山本 春也; 神谷 富裕; 横田 渉
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 164, 2014/03
サイクロトロンでは、数百MeV以上の重イオンマイクロビームを用いたシングルイオンヒット技術が生物細胞などの照射実験で利用されており、高精度位置検出が必要とされている。しかし、現状の固体飛跡検出器では照射後の薬品による表面処理と顕微鏡による照射位置の観察に時間を要し、リアルタイムの検出が困難であった。そこで、これにかわりビームモニタに利用されているZnS等発光体を検出器として試用したが発光強度や位置分解能が十分ではなかった。本研究では、単結晶サファイアに賦活剤として注入するEuイオンの量や熱処理条件等の調整により、強いイオンルミネッセンス(Ion Luminescence: IL)を発する試料を開発できると考え、試料の調製を行った。調製試料の評価には、予備実験として試料表面にレーザー照射することにより、ILと同様に電子励起過程を伴って発光するフォトルミネッセンス(Photoluminescence: PL)測定を実施した。この結果、表面から30nm-70nmにEuを7.5ions/nm
を注入した後、600
Cで30分間熱処理した試料のPL強度が最大だった。また、同試料を用いた酸素イオン照射によるIL検出実験では、200cps未満ではILを検出できなかったが、それ以上の照射から検出することができた。しかしながら、一般的なシングルイオンヒット実験におけるビーム電流量は数cps程度と低いことから、不十分であり、今後感度の向上のために賦活剤の濃度の調整などの改良を行う。
横田 渉; 佐藤 隆博; 奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 吉田 健一; 江夏 昌志; 横山 彰人; 加田 渉*; et al.
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 160, 2014/03
原子力機構のTIARAサイクロトロンのHXコースに設置された重イオンマイクロビーム用高速シングルイオンヒットシステムにおいて、マイクロビーム及びシングルイオンヒットの質や利便性を向上させる技術開発を継続して行った。シングルイオンヒット位置のリアルタイム検出技術の開発では、増幅率8
10
の超高感度EMCCD(Electron Multiplying CCD)カメラと光学顕微鏡とを組合せて感度と集光率の双方を高めた検出システムを構築して、シングルイオンによるCaFのシンチレーションの位置検出をリアルタイムで可能にし、目的を達成した。また、SEM(Secondary Electron Microprobe)を用いた従来方式では2次電子放出率が低いために計測できない320MeV-Cビームの大きさを、本システムを用いた調整により10
m10mに集束することに初めて成功した。
佐々木 一郎; 山田 圭一*; 渡辺 茂樹; 花岡 宏史*; 須郷 由美; 奥 浩之*; 石岡 典子
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 96, 2014/03
Radioisotope (RI)-labeled peptide with high affinity to receptors overexpressing on the surface of tumor cells are promising for applications in nuclear medicine such as diagnostic radiography and radiotherapy. MARSGL (H-Met
-Ala
-Arg-Ser
-Gly-Leu
-OH), a linear peptide consisting of six amino acids, has high affinity to HER2/neu receptor overexpressing in various cancer cells. Radiohalogens (radionuclides) such as radioiodine and radiobromine are versatile for clinical imaging and therapeutic applications. Thus, radiohalogenated MARSGL may have potential for clinical applications to HER2 overexpressing tumors. In this study, in order to achieve the labeling of radiohalogen for MARSGL, we design a radioiodinated peptide, F(
-
I)MARSGL, in which phenylalanine labeled with I (t
= 8.0 d) at the 
position of the aromatic ring is introduced into the N-terminal of MARSGL and report a new technique to prepare radiohalogen of peptide via electrophilic destanylation.
渡辺 智; 橋本 和幸; 石岡 典子
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 97, 2014/03
As basic studies of bifunctional chelating agent for 
Lu -labeled antibodies, Lu complexation of DOTA and DTPA was investigated by the addition of competing metals, Ca(II), Fe(II) and Zn(II). From comparison of competing metals, the inhibition by competing metals on the Lu complexation was in the order of Ca(II)
Fe(II)Zn(II) and Ca(II)Zn(II)Fe(II) as DOTA and DTPA, respectively. For comparison between DOTA and DTPA, the susceptibility to the inhibition on Lu complexation by all the three competing metals was DTPADOTA. Therefore, it was found that DTPA is advantageous for Lu complexation compared with DOTA in the presence of Ca(II), Fe(II) and Zn(II), and that the elimination of Fe from Lu solution is especially effective because the Lu complexation of DTPA is highly inhibited by Fe(II).
N-labeled nitrogen gas tracer for the imaging of nitrogen fixation in soybean nodules石井 里美; 井倉 将人*; 尹 永根; Hung, N. V. P.*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 小柳 淳*; 大山 卓爾*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 98, 2014/03
Nitrogen is the most important nutrient for the plants. Soybean can utilize nitrogen from atmospheric N fixed by nodules which are symbiotic organs of leguminous plants with rhizobia. In the beginning of this research project, we set our methodological goal to visualize and analyze the nitrogen fixation in the nodules and subsequent nitrogen transport to the aerial part in a plant using N and PETIS. Previously, we have developed a method of production of highly purified N-labelled nitrogen gas tracer using gas chromatography and successfully visualized nitrogen fixation in intact nodules. However, the yields of the tracer were only a few ten megabecquerels and too low to visualize the transport of fixed nitrogen to the aerial part. Therefore, we have been trying to improve the production method to gain much higher radioactivity with consideration of the very short half-life of [N]N. In this study, we tested a new technique to turn the main by-product [N]NO into the desired product [N]N directly.
partial pressure on nitrogen fixation in soybean plant using positron-emitting tracerHung, N. V. P.; 石井 里美; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 尹 永根; 小柳 淳; 大山 卓爾*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 99, 2014/03
ダイズの根粒における共生的窒素固定に対する周辺空気の組成、とくに酸素分圧の及ぼす影響について解析するために、ポジトロンイメージング(PETIS)による画像化と解析を行った。窒素13ガスを製造、精製し、所定の酸素分圧となるようにトレーサガスを調製した。これをダイズ根粒に10分間投与し、PETISによりイメージングを行った。減衰を待ち、同一個体を対象に、酸素分圧を変えて(0%, 10%, 20%)実験を繰り返し、合計3回の実験を行った。各実験回において根粒が窒素を固定する動画像が得られ、これらのデータを解析したところ、酸素分圧が通常の20%から10%に低下した場合、窒素固定活性も顕著に低下するが、その程度は0%の場合とさほど変わりないことが明らかになった。
植木 悠二; 瀬古 典明
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 53, 2014/03
量子ビームを活用して開発したバイオディーゼル燃料(BDF)製造用繊維状グラフト触媒は、市販の粒子状樹脂よりも、高効率にBDFを製造可能な触媒である。本研究では、繊維状グラフト触媒のトリグリセリド(TG)に対するエステル交換反応速度について検討を行った。トリグリセリド, エタノール(EtOH)、及び、補助溶媒であるデカンからなる標準試料を用いたバッチ式撹伴反応試験を実施したところ、いずれの反応時間においても反応溶液中には副生成物であるモノグリセリドやジグリセリドは存在せず、トリグリセリド及び主生成物であるBDFしか存在しなかった。これにより、本触媒を用いた際のBDF生成反応は二次不可逆反応に一致した。また、繊維状グラフト触媒の速度定数(k
)は、市販の粒子状樹脂の速度定数の約2.5倍となることが分かった。この速度定数の差は、反応物質の輸送機構の違いに起因するものである。
-ray irradiation facilities上松 敬; 春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 金子 広久; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 181, 2014/03
電子加速器及び線照射施設を年間計画に基づいて照射利用に供した。電子線の利用件数では2011年度に比べ変化はなく、線照射施設の利用件数は幾らかの減少が見られた。福島第一原子力発電所の事故に対する復興対応関連の課題については、電子加速器では14件、線照射施設においては93件の利用があった。
-ray irradiation facilities上松 敬; 春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 金子 広久; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 180, 2014/03
電子・線照射施設は大きなトラブルはなく順調に稼動した。2012年度における運転時間は、電子加速器では910時間、コバルト第1棟では15738時間、コバルト第2棟では10537時間、食品棟では7871時間であった。主要なトラブル,メンテナンスは次の通りである。電子加速器ではSF
ガス回収装置が故障し空気の混入があった。コバルト第1棟では定期整備と線源の補充を行った。古くなった
Co30cm棒状線源15本、Co球状線源12個及び
Cs線源5個の処分をアイソトープ協会を通して行った。
千葉 敦也; 鳴海 一雅; 山田 圭介; 的場 史朗; 齋藤 勇一
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 167, 2014/03
クラスターイオンと物質と相互作用において、反応初期に生じるクーロン爆発は、その後の反応過程に大きな影響を与える。そのため、クラスターイオンによる照射効果の発現機構を理解するためには、クーロン爆発について詳細に調べる必要がある。そこで、ガス標的との衝突でクーロン爆発したC
の構成イオンの電荷と空間分布をイベントごとに測定し、それらの軌道を解析した。その結果、標的原子との衝突後、励起からクーロン爆発に至るまでに、原子間距離が約1.5倍に広がることがわかった。
須郷 由美; 佐々木 祐二; 石岡 典子
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 17, 2014/03
The mutual separation of Am/Cm/Ln is quite difficult to establish due to their very similar chemical behavior, same oxidation state, and similar ionic radii. We have developed a new technique using the combination of the hydrophilic and lipophilic ligands dissolved in aqueous and organic phases. This technique is very useful for the mutual separation of Am/Cm/Ln, due to the multiplier effect. In this study, several kinds of hydrophilic and lipophilic derivatives of diglycolamide (DGA), dioxaoctanediamide (DOODA), and nitrilotriacetamide (NTA) were synthesized and dissolved in water or n-dodecane. These aqueous and organic solutions were irradiated with Co -rays. It was found that the radiolytic stabilities are not correlated with the differences in the alkyl chain length at the amidic N and in the structure of the central framework.
宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 薄井 絢; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 奈良 孝幸; et al.
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 179, 2014/03
平成24年度の3台の静電加速器は、ユーザのキャンセルを除きほぼ年間計画に沿って運転された。運転日数はタンデム加速器で171日、イオン注入装置で149日、シングルエンド加速器で168日であり、年間の運転時間は各々2,073時間, 1,847時間, 2,389時間で例年と同水準の運転時間であった。平成21年度から新たに創設され、実施機関として採択された文部科学省補助事業の「先端研究施設共用促進事業」では、11日の利用があった。タンデム加速器では故障による停止はなかったが、イオン注入装置ではイオンの生成不良で1日、シングルエンド加速器ではタンク内のイオン源ガス流量調整バルブの故障により4日停止した。イオン注入装置では、高速クラスターイオン研究開発グループからの要望で水素化ヘリウム(HeH)の分子イオンの生成試験を実施し、ビーム強度は200kVで50nAであった。タンデム加速器では、核融合炉構造材料開発グループからの要望でタングステン(W)イオンの加速試験を行い、15MeV、4価で20nAのビームが得られた。
Cd distribution using positron-emitting tracer imaging system鈴井 伸郎; 尹 永根; 井倉 将人*; 石井 里美; 河地 有木; 石川 覚*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 101, 2014/03
We have conducted noninvasive imaging of cadmium (Cd) in intact plants using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS) and Cd for the purpose of understanding the mechanism of Cd translocation in plants. In our typical imaging experiment, Cd tracer has been fed to the root of large plants such as rice, and obtain the serial images of Cd distribution in the underground parts (roots and culture solutions) or the aerial parts (shoots or grains). However, whole-plant images of Cd distribution in both underground and aerial parts have not been obtained because the field of view (FOV) of PETIS is limited. In this study, we fed Cd to dwarf plants, 
and visualized Cd dynamics in a whole plant within the FOV of PETIS. As a result, the whole physiological process, i.e., uptake from culture solution, translocation from root to shoot and accumulation in shoot, were successfully visualized in the single imaging experiment. The time courses of Cd amounts demonstrated that the half amount of Cd fed to the solution was taken up by the root within 2 hours, and the two-thirds amount was accumulated in the shoot after 30 hours. These results imply the whole-plant imaging represents a reliable tool for the quantitative analysis of Cd dynamics.
河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 100, 2014/03
Because of the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant of the Tokyo Electric Power Company, Inc., an extensive area of agricultural fields was contaminated with radioactive materials. Cs-137 is the most of soil contaminant, which was reported to have a 16 - 18 years half-life in agricultural fields affected by physical decay and soil erosion. Therefore, further research is required on the behavior of radiocesium and its transfer from contaminated soil to agricultural products. In this study, we have developed a gamma camera for ray imaging of Cs-137 emitting at 662 keV. A pinhole collimator was fabricated with heavy metal of tungsten to avoid the penetration and scattering of rays, since high-energy incident ray originates from Cs-137 tracer inside a test plant. A gadolinium oxyorthosilicate (GSO) scintillator and a flat panel position sensitive photomultiplier tube were adapted to the gamma camera to obtain adequate high sensitivity. Giant knotweed, which has potential as a cleanup plant with high uptake capacity for cesium, was grown in hydroponic solutions. After exposed to approximately 400 kBq of Cs-137, images were taken for 15 h. Sequential images reveal the changing distribution of cesium into the plant from the hydroponic solutions via the root system. We have indicated real-time visualization of uptake of radiocesium within an intact plant in the first time successfully.
菊地 正博; 亀谷 宏美*; 下山 雄平; 鵜飼 光子*; 小林 泰彦
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 85, 2014/03
In this study, the relaxation times of radiation-induced radicals in fructose crystals were directly measured using pulsed ESR to reveal the strength of interaction with the neighboring dipoles. ESR spectra of the irradiated fructose by CW ESR were essentially same at tested dose levels. While, ESR spectra by pulsed ESR were drastically different according to dose levels. Furthermore, relative heights of side peaks increased as the increasing of dose levels. It is suggested that CW ESR can measure all of the unpaired electrons, while pulsed ESR can detect the interactions based upon neighboring unpaired electrons as the electron-spin echo swept in magnetic field. The relationship between the dose level and the relaxation times showed T of the side peaks were longer than those of the main peaks in fructose, indicating that radicals of the side peaks interact less with neighboring dipoles than do those of the main peak.
箱田 照幸; 山本 春也; 有谷 博文*; 吉川 正人
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 127, 2014/03
放射線還元法は水中の貴金属イオンを還元析出させて微粒子を作製できる方法である。われわれは、これまでに試みられたことのなかった低エネルギー電子線を用いて、エタノールを含む水中の貴金属イオンの放射線還元を試行したところ、その水溶液表面に貴金属微粒子からなる薄膜が形成されることを初めて見いだした。本研究では、この薄膜の原子組成,生成量,化学組成をラザフォード後方散乱法で、その構造を電子顕微鏡により調べ、薄膜の形成条件、原子組成や構造の解明を目指した。1mmol/Lの塩化白金酸イオンとOHラジカル捕捉剤である0.5-20v%のエタノールを含む水溶液に、電子の水中飛程が20mの低エネルギー電子線を2kGy照射して得た薄膜を調べた結果、薄膜形成には低濃度エタノールが不可欠であった。また、得られた薄膜が2-5nmの金属Pt粒子が互いに接合して連なった網目状構造物であることが初めてわかった。このことから、低エネルギー電子線による放射線還元法が、蒸着法でしか形成できなかった薄膜状貴金属の新規作製法となる可能性があることがわかった。
