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論文

放射線とスピントロニクス

家田 淳一

放射線と産業, (146), p.48 - 52, 2019/06

スピントロニクス研究の現状について、「何ができて何が課題なのか」、「国内外の研究動向は」といった側面を紹介し、最後に「放射線や量子ビームとの接点」について検討する。

論文

Northwestern大学John Rogers研究室留学体験記

関根 由莉奈

放射線と産業, (143), p.51 - 54, 2017/12

2017年1月より1年間、Northwestern大学John Rogers研究室への留学体験を記述した記事である。Northwestern大学があるイリノイ州エバンストンでの暮らしや研究活動を紹介する。著者の留学先であるRogers研究室はフレキシブルエレクトロニクスやセンサーで著名であり、研究室の様子や行っている研究内容についての詳細を記述している。

論文

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構における量子ビーム利用の研究開発について

武田 全康

放射線と産業, (142), p.34 - 37, 2017/06

日本原子力研究開発機構(原子力機構)から量子ビーム応用研究の一部と核融合研究の業務を分離し、放射線医学総合研究所に移管統合することで発足した量子科学技術研究開発機構(量研機構)が動き出して約1年が過ぎた。本稿では量研機構に移管されずに原子力機構に残った量子ビーム応用研究の現状を紹介する。

論文

低エネルギーイオンドーピングによるカーボンアロイ形成とその吸着脱硫への応用

下山 巖

放射線と産業, (141), p.7 - 11, 2016/12

化石燃料の脱硫は水素製造における必須のプロセスである。従来の水素化脱硫に代わる新たな手法として提案されている吸着脱硫では安定で高機能の活性炭吸着材の開発が求められているため、発表者は低エネルギーイオンビームでヘテロ原子ドーピングを行った炭素材料(カーボンアロイ)に対しチオフェン吸着特性のドーパント依存性を調べた。15族の窒素とリンをグラファイト表面にドーピングした場合、窒素よりもリンの方がチオフェン吸着に対して優れた効果を持つこと、及び室温と高温のグラファイトにリンドーピングを行うと室温ドーピングした試料の方が10倍以上優れたチオフェン吸着能を示すことを見いだした。X線吸収分光法を用いた局所構造解析により両者のリンの構造が異なることを明らかにし、室温ドーピングでは曲面構造が形成されたことにより高い吸着特性を持つことを示した。以上の結果は低エネルギーイオンビームによるカーボンアロイ開発の可能性を示している。

論文

共用促進事業を活用した高崎量子応用研究所における最近の成果

広田 耕一

放射線と産業, (139), p.33 - 36, 2015/12

文部科学省の補助事業「先端研究施設供用・プラットフォーム形成事業」を活用した高崎量子応用研究所のイオンビーム照射研究施設、$$gamma$$線照射施設、電子線照射施設の利用概要及びその研究成果について解説する。具体的には、各照射施設の特徴や専任の指導員による技術サポートが受けられる三つの戦略分野(有用遺伝子資源創成研究、分析技術利用、材料開発)の内容について紹介するとともに、同事業により得られた最近の成果(既存品種にない花色や花びらを有する花の作出、高性能リチウムイオン電池の開発に役立つリチウムイオンの濃度分布の分析、耐変形性を付与したフッ素ゴムの開発など)について述べる。

論文

ポジトロニウム化学とその応用

平出 哲也

放射線と産業, (139), p.23 - 28, 2015/12

ポジトロニウムは電子と陽電子の結合状態である。このポジトロニウムに関連した化学研究とその応用について解説した。ポジトロニウム形成機構は半世紀以上の時間を要し、Hiradeによる低温における現象の解明で、全体が明らかとなり、研究者間の対立も消え、同じ考えの上で議論できるようになった。現在ではスパー反応モデルが再び受け入れられ、ポジトロニウム形成を利用した放射線化学研究、特に、ピコ秒領域の過剰電子の挙動や電子の移動度に関する研究を紹介した。また同時に、自由体積モデルが間違いであることが示され、その結果、高分子の微視的自由体積研究などで、三重項ポジトロニウムの消滅寿命のみで議論できることを解説した。また、最新の研究として、液体中においてポジトロニウムが作るサブナノメートルのバブルがイオン液体中で振動していることが見出され、ナノサイズの物性研究で期待されるものであることを示した。

論文

スピン偏極陽電子ビームの応用研究

河裾 厚男

放射線と産業, (139), p.18 - 22, 2015/12

スピン偏極陽電子ビームを用いた強磁性材料のバンド構造に関する研究、及び、最表面における電流誘起スピン蓄積に関する研究について平易に解説する。スピン偏極陽電子をハーフメタルとして期待されるCo$$_{2}$$MnSiとCo$$_{2}$$MnAlに打込み、消滅$$gamma$$線のドップラー拡がりスペクトルを観測した。その結果、これら合金のバンド構造がCo-Mn間の無秩序化に対して安定であることが知られた。また、バンド理論との比較からCo$$_{2}$$MnSiが高いハーフメタル性を持っていることが分かった。Au, Cu, Pt, Pd, TaそしてW薄膜表面における電流誘起スピン蓄積をポジトロニウム消滅法により観測した。その結果、AuとCuではスピン蓄積が非常に小さいのに対して、それら以外の薄膜については数%オーダーのスピン蓄積が見られた。また、PtとPd対WとTaでは、同じ電流の向きに対して誘起されるスピン偏極の方向が異なることが分かった。これらは電流誘起スピン蓄積が、スピン軌道相互作用によってもたらされていることを示唆している。

論文

ポジトロンビーム回折法による表面研究

深谷 有喜; 兵頭 俊夫*

放射線と産業, (139), p.13 - 17, 2015/12

物質の諸性質は構成原子の種類と配置で決まる。バルクの物質の原子配置はX線回折で確定され、その他の機能や性質はそれぞれ適切な他の手段で測定される。すなわち、構造解析と機能解析は物質研究の独立な二本柱である。固体表面についても、構造解析と電子状態や機能の解析は独立な二本柱のはずであるが、残念ながら、構造解析の決定版が存在しない。X線や電子線の回折は、バルク部分も同時に見てしまうので、その部分の構造も同時に決めなくてはならない難しさがある。これに対して、電子の反粒子である陽電子の回折は、最表面と表面直下双方の原子配置に敏感であり、しかも、表面から注目する深さより深い領域からのバックグラウンドを含まないという、際だった特徴がある。このため、表面科学における二本柱のうち、構造解析を担う決定版となる可能性が高い。本稿では、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)を中心に、表面研究における陽電子回折法の有用性を議論する。

論文

ワシントン大学(シアトル)留学記

渡辺 茂樹

放射線と産業, (138), p.52 - 54, 2015/06

本稿は、2013年3月から1年間アメリカ合衆国ワシントン州シアトルにあるワシントン大学へ留学中の研究成果と生活を報告したものである。

論文

イオンビーム育種技術による植物・微生物のセシウム吸収特性の改変

大野 豊; 長谷 純宏; 佐藤 勝也; 野澤 樹; 鳴海 一成*

放射線と産業, (138), p.17 - 20, 2015/06

イオンビーム育種技術は、近年植物や微生物の改変に活発に利用され、有用品種の作出に成果をあげている。東京電力福島第一原子力発電所の事故対応のためにイオンビーム育種でなにができるのか。日本原子力研究開発機構量子ビーム応用センターでは、高崎量子応用研究所のサイクロトロンを利用し、セシウム高・低吸収植物やセシウム高濃縮菌の開発に取り組み、変異体の候補を得ることに成功した。

論文

水域に飛散したセシウムを捕集する材料の開発

瀬古 典明; 柴田 卓弥; 笠井 昇; 植木 悠二; 佐伯 誠一; 保科 宏行

放射線と産業, (138), p.9 - 12, 2015/06

福島の原子力発電所災害以降、環境資源材料研究グループでは環境中の水域に飛散した放射性物質のうち、特にセシウムに対して効果のある捕集材料の開発を進めてきた。これまでの実績から水に対して接触効率が良好で、取り扱いの簡便な不織布繊維を基材に用い、これにセシウムに対して親和性のある吸着基を量子ビーム技術を活用した放射線グラフト重合技術により導入した。材料の評価では、福島被災地の各所で実施したフィールドテストで評価を重ね、最終的には井戸水, 沢水を対象にした飲用水向けのモニター試験を進め、その良好な結果から給水器の発売に繋げた経緯について紹介する。

論文

福島原発事故対応についての放射線利用が果す役割

伊藤 久義

放射線と産業, (138), p.2 - 3, 2015/06

福島第一原子力発電所事故で飛散した放射性物質による環境汚染を修復するため、放射線加工・計測技術を活用して、環境モニタリングや除染技術の開発が精力的に進められ、着実に成果が創出されている現況を概説するとともに、科学技術イノベーションを産み出すための基盤技術としての放射線技術の重要性・必要性を論述する。

論文

国際会議報告; 8th International Conference on Isotopes and Expoに参加して

河地 有木

放射線と産業, (138), p.48 - 51, 2015/06

アメリカ合衆国イリノイ州シカゴのハイヤットリージェンシー国際会議場において、2014年8月24日から28日まで、アイソトープの応用研究の発表とそれに関連した企業展示が行われる国際会議(8th International Conference on Isotopes and Expo: ICI8)がアメリカ原子力学会主催のもと開催された。国際会議ICI8全体の様子、さらに著者が口頭発表を行ったアイソトープによる農学・植物科学分野の研究発表セッション「Isotopes in Plant Biology: Future Sustainability in Energy and Agriculture」の様子について報告した。

論文

放射性セシウムの植物体内移行のガンマカメラによる解析

藤巻 秀

放射線と産業, (138), p.25 - 28, 2015/06

放射性セシウムが、植物体においてどのように吸収され、移行・集積するのかという動態とそのメカニズム、あるいはその動態を変化させるような栽培条件や遺伝的条件は、ほとんど未解明である。こうした問題に対し我々は、従来、植物ポジトロンイメージング技術を用いて関心元素の動態解明を行ってきたが、セシウム137はポジトロン放出核種ではないため、この技術を適用することができなかった。そこで我々は、植物研究用の感度や解像度を持ち、セシウム137からのエネルギーの高い$$gamma$$線を画像化することのできる、世界初のガンマカメラを開発した。これにより、福島県をはじめとする複数の県で基準値超えの収穫物が見つかったことが問題となっているダイズを対象に、セシウム137の動きを追ったところ、予想された葉にではなく、成長中の莢(種子)に集中して移行することが明らかになった。このことは、ある種の輸送メカニズムが働いていることを示唆している。今後、そのメカニズムを司る遺伝子が明らかになり、さらにそれを品種改良などで人為的に変えられれば、より安心なダイズ栽培ができると考えている。

論文

照射が向きそうな食品向きそうにない食品

千葉 悦子*; 飯塚 友子*; 市川 まりこ*; 鵜飼 光子*; 菊地 正博; 小林 泰彦

放射線と産業, (137), p.29 - 32, 2014/12

世界では食品照射が実用化されているが、日本では照射じゃがいも以外は食品衛生法で禁止され体験的な判断が難しい状況にある。本稿では我々の体験実験から、食品照射の良さを伝えやすい具体例を挙げ、健全なリスコミを推進したい。ニンニク, 次郎柿(甘柿), 白桃(モモ), ぶどう(4種), グリーンピース, 筍, 梨(新高・幸水), リンゴ(つがる・ふじ・シナノスイート), 乾燥果実(ブルーベリー・イチジク), 栗, ちりめんじゃこ, 茶(緑茶・紅茶・ウーロン茶), 牛乳, おつまみ昆布, かつお節削り節, 香辛料の保存性と食味の観点から照射の向き・不向きについて紹介した。りんごやぶどうは品種により向き不向きが異なる。乾燥果実では、脱酸素剤なしのブルーベリーは異臭がしたが、イチジクは問題なかった。照射時の酸素の有無等の条件や、料理の種類を含む使い方等により照射の向き不向きは異なり、限定的にしか使えない食品が多い。結果がばらつき向き不向きが判然としないものも多い。これまでの体験から、照射が非常に向くものは限られ、消費者は「今後、照射を許可される食品が増えても、適用対象は限定的」と冷静に考えられるだろう。

論文

原子炉を用いた$$^{177}$$Luおよび$$^{186}$$Re, $$^{188}$$Reの大量製造法の開発

橋本 和幸; 藤崎 三郎*

放射線と産業, (136), p.17 - 21, 2014/06

RIを用いたがん治療薬の開発研究を効率よく実施するためには、半減期が数日程度であるために輸入が難しい当該RIを、国内において大量に製造する技術の開発が不可欠である。本稿では、がん細胞への致死効果を持つ$$beta$$線を放出し、かつ核医学イメージングに適した$$gamma$$線を同時に放出するなど優れた特性を持つ$$^{177}$$Luおよび$$^{186}$$Re, $$^{188}$$Reの研究用原子炉を用いた大量製造技術の開発について、文部科学省原子力基礎基盤戦略イニシアティブ(平成20$$sim$$22年度)のもとで日本原子力研究開発機構と千代田テクノルが共同で実施した内容を簡単に紹介する。

論文

D体アミノ酸を利用した新規PET診断薬の開発

大島 康宏; 対馬 義人*

放射線と産業, (136), p.9 - 12, 2014/06

3-[$$^{18}$$F]フルオロ$$alpha$$メチルLチロシン(L-[$$^{18}$$F]FAMT)は、癌特異性が非常に高く、L-[$$^{18}$$F]FAMT-PETによる癌の正確な診断が可能である。しかし、L-[$$^{18}$$F]FAMTには高度な腎集積・滞留が認められ、体内クリアランス遅延により生ずる癌-正常組織間のコントラスト低下によって、癌と正常組織の境界は分かりづらい。我々は癌をより明瞭に把握できるようにするため、D体アミノ酸の正常組織集積が少なく、腎臓から尿中排泄されやすい特徴に着目し、3-[$$^{18}$$F]フルオロ$$alpha$$メチルDチロシン(D-[$$^{18}$$F]FAMT)を新たに合成して、その有用性を検討した。$$^{20}$$Ne(d,$$alpha$$)$$^{18}$$F反応により製造した$$^{18}$$F$$_{2}$$ガスを酢酸-酢酸カリウム溶液中に吹き込み、CH$$_{3}$$COO$$^{18}$$Fとした後、$$alpha$$メチルDチロシンと反応させてD-[$$^{18}$$F]FAMTを合成した。担癌マウスにおける体内分布を検討した結果、D-[$$^{18}$$F]FAMTはL-[$$^{18}$$F]FAMTに比べ、正常組織集積が少なく、素早く血中から消失した。特に腎集積・滞留は、D-[$$^{18}$$F]FAMTで顕著な低下が認められた。D-[$$^{18}$$F]FAMTの癌への集積量はL-[$$^{18}$$F]FAMTに比べ低かったものの、D-[$$^{18}$$F]FAMTは正常組織に比べ、癌に十分な集積・滞留を示した。小動物用PET撮像装置によるPET撮像を行った結果、D-[$$^{18}$$F]FAMTによってL-[$$^{18}$$F]FAMTよりも癌を明瞭にイメージングすることができた。以上より、D-[$$^{18}$$F]FAMTの新規PET診断薬としての有用性が示唆された。

論文

量子ビームを活用したがんの精確な診断と治療に役立つRI薬剤の開発

石岡 典子

放射線と産業, (136), p.4 - 8, 2014/06

「放射線と産業」136号にて特集する「RIを用いたがんの診断・治療薬開発の最前線」において、RI薬剤が可能にする精確ながん診断やQOLの高いがん治療について、イオンビームや中性子を利用したRIの製造から標識化合物の合成、薬剤化に向けた生物学的検討を示し、RI薬剤開発の全貌について研究成果を中心に解説する。

論文

「高分子系材料・機器の耐放射線性データベース」に関する紹介

島田 明彦

放射線と産業, (136), p.33 - 35, 2014/06

原子炉施設,加速器施設での作業を支援するため、機能性セラミック材料研究グループでは、これまで原子力機構等が実施した高分子系材料・機器の耐放射線性試験等の結果878件を収録した「高分子系材料・機器の耐放射線性データベース(Database of Radiation Resistance on Polymer Materials and Equipments: DRRPME)」を整備、公開した。本データベースには、高分子材料423件、機器・部品223件、油脂・塗料103件、有機複合材料129件が収録されており、高分子系材料や機器の名称、分類、放射線の種類等による検索ができるよう設計されており、放射線環境下で試験された高分子系材料や機器にはどのような種類があるのか、あるいはそれらがどの程度の放射線量に耐えるのか、といった情報を簡単な操作で取り出すことができる。このデータベースの作成に至る背景、入手方法、使用方法等をわかりやすく解説した。

論文

イオン励起発光顕微イメージング分光と大気マイクロPIXEを組み合わせたシステムによる大気中微粒子の分析

加田 渉*; 横山 彰人; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 神谷 富裕

放射線と産業, (136), p.40 - 45, 2014/06

イオンビーム照射により、試料から発生する可視光領域の発光(イオン誘起発光、Ion Luminescence: IL)を分光分析する測定装置に、両面凸レンズの顕微集光レンズを開発して付加することで、ILに対する感度が従来よりも3桁程度向上した。この分光技術を既存の大気マイクロPIXE(Particle Induced X-ray Emission)分析技術と組み合わせることにより、化学組成と元素組成を高感度に測定可能なILの顕微イメージング分光(Ion Luminescence Microscopic Imaging and Spectroscopy: ILUMIS)システムを開発した。本システムを用いて、大気中から採取した直径数$$mu$$mのエアロゾル粒子を個別に測定した結果、10分程度で粒子の元素組成と化合物の二次元イメージングの取得に成功した。今後は、大気中を長期間浮遊して越境汚染の伝播媒体となっているエアロゾルの固着・伝播メカニズムを解き明かす重要な情報が得られると考えられる。

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