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論文

Induction of apoptosis in plant cells by ion beam irradiation

川合 真紀; 小林 泰彦; 大野 豊; 渡辺 宏; 内宮 博文

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, P. 56, 1999/10

細胞が自ら死ぬ能力(プログラム細胞死)は多細胞生物が有する基本的な生命活動の一つである。中でもアポトーシスと称される細胞死現象は、近年、特に注目され盛んに研究が行われている。放射線によって引き起こされるDNAの損傷に対して、細胞は自己修復機構を活性化させるが、修復不可能な傷に対しては自殺機構を起動する。これらは厳密に制御されたシグナル伝達系を介しており、障害による受動的な死とは区別される。植物においてもプログラムされた細胞死は形態形成等に重要な役割を担っているが、詳細は知られていない。今回、われわれはイオンビームを植物細胞に照射することによって、動物のアポトーシスと類似の形態的変化を伴う細胞死が誘引されることを見いだした。人為的に細胞死を誘発するシステムを確立することによって、植物のアポトーシスの機構解明への大きな足がかりになると考えられる。

論文

Renewal of the computer control system for JAERI AVF cyclotron

上松 敬; 荒川 和夫; 居城 悟*

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.257 - 258, 1999/10

原研サイクロトロンの制御用計算機及びマンマシンインターフェース機器は、10年以上稼動してきたが、メンテナンスができなくなってきたことと、新イオン源の増設にともなう容量不足の理由により、更新を行った。計算機は、DEC社製ミニコンピュータをWindows NTのパソコンに置き換えた。

論文

Size-exclusion property of bare ion track membranes for separation of polyetylenglycols

浅野 雅春; 前川 康成; 吉田 勝

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.87 - 88, 1999/10

イオン穿孔膜自身の物質分離機能を評価することを目的として、種々の分子量をもつPEGを用い、その透過性に及ぼすイオン穿孔膜の種類及び共重合膜の組成比の影響について検討した。CR-39膜(38$$mu$$m)、CR-39/A-ProOMe共重合膜(38$$mu$$m)は3%IPPを重合開始剤として、70$$^{circ}C$$、24時間の条件によってキャスト重合によって得た。重イオン照射は450MeVのエネルギーをもつ$$^{129}$$Xeイオンを10$$^{3}$$ions/cm$$^{2}$$のフルエンスで照射することによって行った。化学エッチング処理は60$$^{circ}C$$の6N NaOH水溶液を用いて任意の時間処理することによって行った。イオン穿孔膜にCR-39膜、PET膜、CR-39/A-ProOMe(50/50)共重合膜を用いた時の40$$^{circ}C$$での種々の分子量をもつPEGの透過は分子量が70,000から300までは分子量の増加とともに緩やかに上昇し、106で急激に増加した。この傾向は3つの膜に共通して観察されたが、PEGの透過量はCR-39/A-ProOMe(50/50)共重合膜、CR-39膜、PET膜の順に高くなった。この透過量の違いの原因として、膜の親水性、あるいは官能基(CR-39:-CH2OH,PET:-COOH,CR-39/A-ProOMe:-CH2OH,-COOH,-ProOMe)などが考えられる。次に、イオン穿孔膜にCR-39/A-ProOMe共重合膜を用いた時の40$$^{circ}C$$でのPEGの透過に及ぼす組成比の影響について検討したところ、PEGの透過が共重合膜の組成に強く影響を受け、20%のA-ProOMe組成を含む共重合膜で最大になることがわかった。

論文

Precipitates of vanadium oxide formed by ion implantation and heat treatment, 2

鳴海 一雅; 山本 春也; 楢本 洋

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.155 - 157, 1999/10

化学的に不活性なサファイア中に酸化バナジウム相を生成することを目的として、サファイアに酸素とバナジウムを注入し、熱処理の際の基板及び注入元素の挙動をラザフォード後方散乱法(RBS)で観察した。還元雰囲気中での800$$^{circ}C$$-1000$$^{circ}C$$の焼鈍に対してはバナジウムの量がほとんど変化しないのに対し、空気中に焼鈍した試料は800$$^{circ}C$$以上の温度でバナジウムの量が減少した。これに伴い、RBSにおけるチャネリング条件とランダム条件の収量の比が大きく減少した。これらの結果より、焼鈍雰囲気(酸素の有無)によってサファイア中でのバナジウムの挙動の違い、すなわち生成する酸化バナジウム相が異なることを明らかにした。

論文

Chemical effect on X-ray spectra induced by multiple inner-shell ionization, 2

川面 澄*; 竹島 直樹*; 寺澤 昇久*; 青木 康; 山本 春也; 梨山 勇; 鳴海 一雅; 楢本 洋

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.188 - 190, 1999/10

MeV/uの軽イオン及び重イオンをNi, NiO, Cu, CuOに照射して、放出されるLX線の微細構造を調べ、内殻電子の励起過程及び外殻電子の内殻空孔への脱励起過程に対する化学結合効果の影響を調べた。得られたLX線スペクトルはイオン種によって異なり、重イオンの多重電離による衛星線及び超衛星線によるスペクトルの変化が観測された。また、L$$alpha_{1,2}$$, L$$beta_{1,2}$$X線スペクトルは明らかに標的に依存する違いが見いだされた。これは、最外殻の3d電子が遷移に関与するために大きな化学結合結果が現れる結果だと考えられる。

論文

Reweldability test of austenitic stainless steels irradiated with helium ion

土谷 邦彦; 河村 弘; 三輪 幸夫; 浜田 省三

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.111 - 113, 1999/10

核融合炉(ITER)用ブランケット冷却枝管においては、中性子照射されたものと中性子照射されていないものを溶接することが必要となる。したがって、補修・交換を考えた場合、溶接継手の機械的性質に対するHe生成量依存性、すなわち、溶接補修・交換を行ううえで許容されるHe生成量のしきい値を明らかにすることが重要になる。このための第1段階として、本研究では、サイクロトロンを利用してステンレス鋼(SUS316LN-IG: ITER用構造材の候補材)にHeを最大で20appmまで比較的均一に注入した後、TIG溶接を行い、溶接継手の組織観察を行った。この結果、約20appmまでヘリウムを注入したステンレス鋼の溶接が可能である見通しを得た。

論文

Study of unstable nuclides using the TIARA-ISOL; Development of a laser ion source and separation of unstable Na isotopes with a thermal ion source

長 明彦; 小泉 光生; 関根 俊明; 桂川 秀嗣*; Jin, W.*; 涌井 崇志*

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.203 - 205, 1999/10

TIARA-ISOLでは中性子欠損側の希土類元素不安定核の$$beta$$壊変研究を行ってきた。近年、核物性研究のプローブとしての不安定核ビームが必要となってきた。表面電離型イオン源を用いたNa不安定核の生成分離とレーザーイオン源開発の現状について報告する。

論文

Ion beam analysis of precipitation process in immiscible system prepared by ion implantation

楢本 洋; 山本 春也; 鳴海 一雅

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.191 - 192, 1999/10

互いに固溶しない物質系は、結晶成長・組織化制御による新しい機能性を付与する観点からも、興味ある対象である。本研究では、イオン注入法により非固溶物質系(過飽和)を作成するとともに、MeVイオンを用いて結晶析出過程を解析して、以下の結論を得た。(1)過飽和な系が、結晶か非結晶かにより、その後の析出過程に大きく影響する。(2)Nb/Cu等の金属系では、低温でも、イオン照射下での欠陥輸送の助けにより、例えばCu原子はNb表面に拡散して、整合形析出物を形成する。(3)Ir中の炭素原子の存在状態は、水素原子の存在によって影響され、高温(数百$$^{circ}C$$)では、Ir中に保持できない。

論文

Site determination of the binary metal adsorbates on a single crystalline surface by means of the transmission channeling technique

森田 健治*; 石川 大*; 柚原 淳司*; 中村 大輔*; 曽田 一雄*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 楢本 洋; 斉藤 和雄*

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.179 - 181, 1999/10

イオン注入と化学エッチングにより作成したSi(111)自己支持薄膜に、Au及びAgを1原子層程度蒸着後、6MeV $$^{7}$$Liイオン等を入射させ、透過チャネリング解析を行った。その結果、以下の結論を得た。(1)Au原子は、Si(111)原子列から0.83${AA}$離れた位置にあり、Si(111)-2($sqrt{3}$)$$times$$2($sqrt{3}$)(Au, Ag)構造をとっている可能性が高い。(2)Ag原子については、2つの可能性がある。1つはチャネリング軸の中心であり、もう一方は軸からずれた成分である。しかしその割合等は、本実験だけでは決定できない。

論文

Effects of Pb depositon on pre-covered Ag/Ni(111) surface; Manipulation of growth mode and growth orientation

伊藤 孝彦*; 中西 繁光*; 梅澤 憲司*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 楢本 洋

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.182 - 184, 1999/10

あらかじめAg原子をNi(111)表面に蒸着した系に、さらにPb原子を吸着した場合の表面吸着Ag,Pb原子の再配列の様子を、低速イオン散乱法によって調べ以下の結論を得た。(1)Pbを蒸着すると、Ag原子は2次元配列から、3次元配列へと変化した。方位関係はAg[112]//Ni[112]。一方その間Pbの配列の特性は変化しなかった。(2)高温で熱処理(570$$^{circ}C$$)すると、Agの配列がAg[112]//Ni[112]からAg[112]//Ni[112]へと反転した。

論文

Formation of AgCl nanocluster by sequential implantation

高広 克巳*; 永田 晋二*; 山本 春也; 山口 貞衛*; 楢本 洋

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.143 - 145, 1999/10

Ag及びClイオンをSiO$$_{2}$$$$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$に室温で注入して、その存在状態を、RBS、X線回折、光吸収で調べた研究であり、以下の結論を得た。(1)室温注入でも、AgとClは固相反応して、AgClの超微粒子を形成した。(2)Clは、AgClの形成に関係するだけでなく、Ag自身の析出過程にも影響する。

論文

Chemical effect on X-ray spectra induced by multiple inner-shell ionization, 2

川面 澄*; 竹島 直樹*; 寺澤 昇久*; 青木 康*; 山本 春也; 梨山 勇; 鳴海 一雅; 楢本 洋

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.188 - 190, 1999/10

MeV領域の$$^{1}$$H$$^{+}$$, $$^{4}$$He$$^{+}$$, $$^{12}$$C$$^{+}$$イオンをCu, CuO, Ni, NiOに入射して、内殻多重電離過程で誘起されるX線スペクトルの精密測定を行い以下の結論を得た。(1)Cu原子からのLX線の測定では、たとえばターゲットがCuとCuOとの場合に、L$$beta$$線, L$$alpha$$線のエネルギー領域で顕著な違いが見られた(2.5MeV $$^{4}$$He$$^{+}$$入射の場合)が、定量的評価が必要。(2)入射イオンの原子番号が増すと、エネルギー/核子をそろえた場合でも、特性X線のほかにいわゆる衛星線の発生によりスペクトルが複雑化する。そこで多重電離過程を利用した化学シフトの研究では、ターゲットとの組合せを考慮した入射イオンの選択が重要になる。

論文

Secondary electron emission from overlaid crystal targets bombareded with hundred-keV light ions

工藤 博*; 中村 直樹*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 楢本 洋

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.185 - 187, 1999/10

チャンネル条件下で、準表面層で生成する2次電子の収量と2次電子の回折効果を確認するため、Si単結晶表面に非晶質層を形成した後、$$sim$$100keV/uのHe$$^{+}$$イオンを入射して、2次電子スペクトル(0.2$$sim$$1.0keV)を調べた。その結果、以下の結論を得た。(1)2次電子の回折効果は、この実験の誤差範囲内では明確には現れないので、イオン入射時の結晶学的情報を直接的に反映した表面解析が可能である。(2)2次電子の発生、表面への反跳過程の実験結果は、計算結果とよく対応する。したがって、イオン誘起2次電子分光法は、高感度な表面解析法と有用になる。特にオージェ電子分光と組合せることにより、重元素マトリックス上の軽元素の結晶学的解析が可能になり、ほかに類を見ない貴重な手法となろう。

論文

Present status and beam acceleration test on cyclotron

荒川 和夫; 中村 義輝; 横田 渉; 福田 光宏; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 石堀 郁夫; 田村 宏行

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.254 - 256, 1999/10

原研サイクロトロンは、1992年に本格的なビームを提供して以来、23,200時間を運転した。昨年度は、3,216時間運転し、28種類のイオンを実験に提供した。また、サイクロトロンの経年劣化対策としてローカルパネルのスイッチ4,000個の交換、RF共振器冷却配管の更新及び既設ECRイオン源のクライストロン電源を更新した。また、高度化対策として制御系計算機を更新し、機能の向上を図った。カクテルビーム加速技術の開発では、M/Q=4シリーズの異種イオン混入防止のためのガス導入系の改造とイオン分離技術を開発した結果について述べた。また、新たにM/Q=2のフルストリップイオンのカクテルビーム加速試験結果について示した。

論文

A Factorization of LET effects of ion induced photostimulated luminescence

阿部 健*; 斎藤 究*; 藤 健太郎; 小嶋 拓治; 酒井 卓郎

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.103 - 105, 1999/10

イメージングプレート(IP, 組成BaFBr:Eu$$^{2+}$$)を用いてサイクロトロンから得られるイオンビームの線種、エネルギー弁別測定技術を開発するため、輝尽発光のLET特性の機構に関する研究を行った。この結果、IPの励起スペクトル応答における線種・エネルギー依存性が、入射イオンの蛍光体層への侵入深さによるものだけでなく、特に重イオンでは入射イオンのLET効果にもよることが、スペクトル成分の分離解析によりわかった。また、このLET効果は、IP中のBr及びFのF$$^{-}$$センターのレベルに相当するスペクトルに現れていることが明らかになった。さらに、1kGy以上の線量域における輝尽発光量の低下は、基材のポリエチレンテレフタレートの劣化でなく、輝尽発光体の損傷によることがわかった。これらにより、IP応答のLET特性及びその機構をほぼ明らかにした。

論文

Dosimetry systems for characteristics study of thin film dosimeters, 4; Fluence measurement and LET characteristics study of film dosimeters

小嶋 拓治; 須永 博美; 瀧澤 春喜; 橘 宏行

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.100 - 102, 1999/10

3$$sim$$45MeV/amuのイオンビームのフルエンス測定について、これまでに総電荷量5nc/cm$$^{2}$$以上では$$pm$$2%の高い精度が得られている。これに基づき、ファラデーカップのサプレッション電圧の最適化や非照射時の暗電流評価を行い、これ以下の電流域についても$$pm$$2%以内の精度が得られることを明らかにした。また、4種のフィルム線量計のLET特性を低LET放射線の場合に規格化して整理することにより、低LET放射線で得られる校正曲線への補正係数を$$pm$$4%以内で与えた。これにより、これまで着色量等の分布でしかなかった情報を線量分布として表すことが可能となった。このため、積層フィルム中の深度線量分布測定などの応用を進めている。

論文

フェニルアラニン水溶液への重イオン照射効果,2

田口 光正; Xu, Y.; 小林 泰彦; 森山 正洋*; 平塚 浩士*

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.25 - 27, 1999/10

L-フェニルアラニンを超純水に濃度13mMで溶解させ、Heガスで飽和し207MeV Cイオンを照射した。HPLC測定したところ、フェニルアラニン自身、さらにp-,m-,o-チロシンのシグナルが観測された。クロマトグラム上のピーク面積からチロシンの生成量を求めたところ、チロシン生成のG値は$$gamma$$線、イオン照射ともに0.30$$pm$$0.03と見積もられた。つまり無酸素状態では、$$gamma$$線でもCイオンでもOHラジカルは同程度生成したと考えられる。次にN$$_{2}$$Oガスを飽和した試料に放射線照射し、同じくチロシンの生成量を調べた。N$$_{2}$$Oは水和電子を素早くスキャベンジしほぼ同量のOHラジカルを生成する。そこでチロシン生成のG値とOHラジカル、水和電子のG値とは次の関係式が成り立つ; G(Tyr)=f$$times$$G$$_{total}$$(OH)$$doteq$$f$$times$$(G(OH)+G(e$$_{aq}^{-}$$))。fは生成した全OHラジカルのうちチロシン生成で消費される割合を示す。N$$_{2}$$O飽和した試料へ$$gamma$$線及びCイオン照射した場合、チロシン生成のG値は0.58$$pm$$0.04及び0.39$$pm$$0.02と見積もられた。$$gamma$$線照射した場合のOHラジカル及び水和電子のG値は2.8及び2.7であることから、fは0.105と求められた。この値を用いることによりCイオン照射での水和電子のG値は0.9(0.39=0.105$$times$$(2.8$$pm$$G(e$$_{aq}^{-}$$)))と見積もられた。

論文

イオンビームトラック内での高分子架橋

小泉 均*; 市川 恒樹*; 田口 光正

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.93 - 94, 1999/10

イオンビームはその飛跡にそって高密度にエネルギー付与する。これまでの結果からイオントラック内では数十kGyから数MGyが局所的に照射された効果が引き起こされていることがわかった。この線量は、放射線架橋型高分子のゲル化線量に達している。イオントラック内の高線量の部分ではゲル化が起こり、イオントラックに沿ってゲルの曲線が生成する。この細線の形状からイオントラック内の化学反応に関する情報が得られるはずである。ポリジメチルシロキサンを脱気後6$$mu$$mのハーバーフォイル窓付きの金属製セルに入れ、窓を通して350MeV Ne,175MeV Ar,520MeV Krイオン照射した。照射後の試料をヘキサンに溶解し、メンブランフィルターでろ過した。ろ紙上に残ったものを洗浄後、ろ紙をヘキサンに浸し超音波洗浄器にかけることで不溶成分を分散させ、マイカ上に滴下した。不溶物は、原子間力顕微鏡及び走査電子顕微鏡で観察したところ、幅数十nmの不溶物が観測された。

論文

Arイオン飛跡周りのエネルギー付与分布の測定

田口 光正; 古川 勝敏; 森山 正洋*; 大野 新一*

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.91 - 92, 1999/10

重イオン照射の特徴は物質への高密度かつ空間的に不均一なエネルギー付与であり、このことが高LET放射線の特異的な照射効果(化学反応、生物への致死効果など)を誘発すると考えられている。175MeV Ar$$^{8+}$$イオンを窒素ガス(約215Torr)に照射し、異なる励起状態からの発光を$$pm$$1mm程度の空間分解能を有する光学系によって測定した。337nmの発光はthe second positive systemと呼ばれる遷移(C$$^{3}Pi_{u}$$B$$^{3}Pi_{g}$$に相当し、この遷移は20eV程度の極めて低いエネルギーの電子によって高効率に誘導される。また、429nmの発光は窒素分子の全イオン化量に比例する発光強度を示す。それぞれの波長の発光強度についてイオン飛跡からの距離依存性を見積もったところ、距離100~1000nmの範囲において全イオン化量は距離の約2乗に反比例したが、低エネルギー電子は2.8乗とそれよりも急峻な距離依存性を示すことがわかった。

論文

Effects of heavy ion microbeams on embryogenesis in the silkworm, ${{it Bombyx mori}}$; Morphological changes of the nuclei and cells after spot irradiation

木口 憲爾*; 島 拓郎*; 金城 雄*; Tu, Z. L.*; 山崎 修平*; 小林 泰彦; 田口 光正; 渡辺 宏

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.53 - 55, 1999/10

日本原子力研究所高崎研究所の細胞局部照射装置を用いてさまざまな生物の受精卵や胚子を重イオンで局部照射することによって、発生過程の解析が可能である。カイコは、その遺伝学的バックボーンや形態的・生理的な特徴から、この実験目的には理想的な材料の一つである。そこで、重イオン局部照射がカイコの初期発生過程に及ぼす影響を調べるために、受精直後の卵及び細胞性胞胚期卵に炭素イオンを局部照射し、照射された分裂核及び細胞の形態変化を観察したところ、照射を受けた分裂核は、その後分裂できずに肥大化し、その多くは正常に移動を続けて周辺細胞質に到達するが、一部は脱落して周囲の正常核と置換する場合があることがわかった。また受精直後卵を局部照射した場合は、発生した胚子には照射による影響が見られなかったのに対し、細胞性胞胚期卵への局部照射では、照射部位に対応した形態異常が胚子に誘導された。

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