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 理学部 物理学科 原子過程科学教室
 Atomic Process Science Laboratory

教授:
  酒井 康弘
■ 概要
概要
原子過程は,宇宙空間における分子の生成から,身近にある燃焼や化学反応など,そして核融合プラズマ中の反応においても重要な過程の1 つであり,それらを取り巻く物理学のキーを司っている。それらのうち本研究室では,主に電子衝撃による原子や分子の励起や電離,そして解離の過程を中心に研究を行っている。これらは電気通信大学レーザー新世代研究センターや中華人民共和国の中国科学技術大学(合肥)とも共同研究を行うなど積極的な外部協力体制を敷いている。また,その実験技術を活かし,新しい先端的な化学計測装置の開発にも取り組んでおり,これまでにもいくつかの助成金を受けてフラグメントフリー質量分析装置を開発し,これを呼気分析装置として完成させるべく研究を行っている。この研究については,本学医学部および薬学部との共同研究を模索中である。さらに,核融合科学研究所,原子分子データセンターとの共同研究により多価イオン衝突、イオン-表面衝突の実験的研究も行っていて,核融合研究の基礎研究として位置づけられる電荷移行の断面積の絶対測定、スパッタリング粒子の運動量測定に挑戦している。このほか、放射線医学総合研究所との共同研究によりX線蛍光分析法をアクチニド検出、分析に応用する開発研究も行っている。
1.原子・分子の励起,電離,解離過程に関する研究
電子衝撃による水素,メタン,アンモニア,さらには水など簡単な分子の解離性イオン化の実験を行っている。これらの研究には、最近完成させた散乱電子‒生成イオンの同時測定実験装置を用い、散乱電子のエネルギー分析により励起状態を選択し、その状態からイオン化解離するフラグメントイオンの種類や並進運動エネルギー、そして解離断面積を測定することで,解離過程についての知見を得ている。また、電気通信大学のレーザー新世代研究センター,及び中国合肥の中国科学技術大学,上智大学との共同研究としても行われていて、これまでに,一酸化窒素(NO)の励起微分断面積と一般化振動子強度の測定を行うとともに,希ガスの副殻励起領域,He の2 電子励起領域におけるFano効果に注目した散乱実験を行っている。
2.イオン付着飛行時間法による呼気分析の研究
一般の質量分析では試料をイオン化する必要があるため,その際に親分子を壊してしまうフラグメンテーション(イオン化解離)がおきることがある。本研究では試料のイオン化にイオン付着法を用い,飛行時間型質量分析器を利用したフラグメントフリー(標的親分子を壊さない)分析装置の開発を行っている。これまでの研究で,質量分解能等には不満が残るもの,フラグメントフリー計測に成功し,気相を対象としたフラグメントフリー計測法としての可能性を示すことができた。その結果を踏まえて、我々は本装置を呼気分析のための装置として本格的な開発に着手し、プロトタイプといえる装置の開発に成功した。
3.イオン衝撃による固体表面からの発光分光の研究
本研究は核融合科学研究所との共同研究である。同研究所の大強度イオン源ビームラインで実験を行っている。イオンビームを固体表面に入射させ、スパッタリングあるいは後方散乱された粒子からの発光を観測する実験で、表面からの距離を変えた実験を行っている。固体表面としてはタングステンを選んでいるが、これはタングステンが核融合炉の炉壁材料として期待されているからである。我々は、発光強度の距離依存性とスペクトルのドップラー形状から粒子の速度を求め、スパッタリングの基本的なメカニズムについての情報を得た。
4.蛍光X線分析法による創傷部アクチニド汚染評価法の開発
原子炉の廃炉現場等で想定されるアクチニドによる被ばく事故に対して,迅速,正確に体表面汚染状況を評価する方法の開発が必要である.現在は、同じ重金属である鉛を試料とし,蛍光X線分析法を用いた評価方法の研究を行っている。また、239Pu密封線源を用いて、XRFによってPuを検出可能か否か,可能ならばどのくらいの精度で測定できるかを検討している。
■ Keywords
電子衝突,イオン化解離,解離過程,同時計測,質量分析,フラグメントフリー,呼気分析,多価イオン衝突, スパッタリング
■ 当該年度の研究費受入状況
1.  平成26年度科学研究費 基盤研究(C)  (研究課題番号:26400536)
 研究課題:電子衝撃によるプラズマプロセシングガスの励起およびフラグメント生成断面積の測定  (研究代表者:酒井康弘)
 研究補助金:2200000円  (代表)
2.  平成26年度核融合科学研究所共同研究  (研究課題番号:NIFS12KBAF008)
 研究課題:イオン衝撃により金属表面からスパッタされた励起原子の発光分光でさぐるプラズマ原子過程  (研究代表者:酒井康弘)
 研究補助金:330000円  (代表)
3.  平成26年度核融合科学研究所共同研究
 研究課題:ステンレス薄板を透過する水素の電子衝撃脱離法による計測  (研究協力者:酒井康弘)
 研究補助金:0円  (協力)
■ 教授・准教授・講師の公的役職
1.  酒井康弘 :核融合科学研究所共同研究員, 電気通信大学レーザー新世代研究センター共同研究員
■ 教授・准教授・講師の学会・研究会の役員
1.  酒井康弘 :日本物理学会物理教育委員会委員・JABEE委員会委員, JABEE物理・応用物理学関係分野審査委員会委員, 原子衝突学会会計監査, TMS研究会運営委員
■ 当該年度研究業績数一覧表
研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表
和文英文 和文英文 国内国際
















酒井 康弘   教授
   1 5          
 10
 1
 2
(1)
 
 
 0 1  0 0  0  0
(0)
 1
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研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表














酒井 康弘   教授
  1       
 1
 
 0 1  0 0  0  0
(0)
 1
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 0
(0)
(  ):発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会 (  ):発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
■ 刊行論文
原著
1. Takaya Kazunari, Takahashi Karin, Deguchi Yuri and Sakai Yasuhiro:  Development of a time-of-flight mass spectrometer combined with an ion-attachment method for multicomponent gas analysis.  Japanese Jpurnal of Applied Physics  53 (10) :106602 -(6) , 2014
2. Kato D, Sakaue H-A, Kenmotsu T, Sakai Y, Motohashi K.:  Alignment in magnetic sub-level populations of excited atomic hydrogen formed by singleelectron capture from metal surfaces.  Journal of Physics: Conference Series  488 :132012 , 2014
3. Yoshii H, Yanagihara K, Imaseki H, Hamano T, Yamanishi H, Inagaki M, Sakai Y, Sugiura N, Kurihara O, Sakai K:  Methodology Using a Portable X-Ray Fluorescence Device for On-Site and Rapid Evaluation of Heavy-Atom Contamination in Wounds: A Model Study for Application to Plutonium Contamination.  PLoS one  9 (7) :e101966 -+7 , 2014
4. Takahashi K, Sakata Y, Hino Y, and Sakai Y:  Doubly excited states of molecular hydrogen by scattered electron-ion coincidence measurements.  The European Physical Journal D  68 (4) :83 -6 , 2014
その他
1. Takagi S., Sakai Y., Suzuki S., Murase Y., Tosa M., Itakura A., Sakaue H.A., Kato D.:  Measurement of Hydrogen Permeation of Stainless Steel by Electron Stimulated Desorption(ESD) Method.  Annual Report of NIFS April 2013–March 2014  :358 , 2014
2. Sakai Y., Furuya K., Kaga S., Kato D., Kenmotsu T., Motohashi K., Suzuki S.,
Sakaue H.A.,:  Plasma Atomic Processes Explored by Optical Emission Spectroscopy of Excited Atoms Sputtered from the Metal Surface by Ion Bombardment.  Annual Report of NIFS April 2013–March 2014  :463 , 2014
■ 学会発表
国内学会
1. ◎伊豆本幸恵,吉井裕,柳原孝太,松山嗣史,今関等,濱野毅,栗原治,酒井一夫,酒井康弘: 蛍光X線分析による創傷部ウラン汚染迅速評価;(1)吸い取り法による汚染の検出.  日本原子力学会「2015年春の年会」,  日立市,  2015/03
2. ◎吉井裕,伊豆本幸恵,柳原孝太,松山嗣史,今関等,濱野毅,栗原治,酒井一夫,酒井康弘: 蛍光X線分析による創傷部ウラン汚染迅速評価;(2)直接測定による定量評価に向けたファントム実験.  日本原子力学会「2015年春の年会」,  日立市,  2015/03
3. ◎松山嗣史,吉井裕,柳原孝太,伊豆本幸恵,今関等,濱野毅,栗原治,酒井一夫,酒井康弘: 全反射蛍光X線分析によるウラン汚染水の迅速分析.  日本原子力学会「2015年春の年会」,  日立市,  2015/03
4. ◎吉井裕, 伊豆本幸恵, 柳原孝太, 松山嗣史, 今関等, 濱野毅, 山西弘城, 稲垣昌代, 酒井康弘, 栗原治, 酒井一夫: 重金属汚染創傷部の拭き取りを想定した汚染血液の蛍光X線分析による評価.  第50回X線分析討論会,  仙台,  2014/10
5. ◎柳原孝太, 吉井裕, 伊豆本幸恵, 松山嗣史, 今関等, 濱野毅, 山西弘城, 稲垣昌代, 酒井康弘, 栗原治, 酒井一夫: 重金属汚染創傷部模擬ファントムの構築とその蛍光X線分析による評価.  第50回X線分析討論会,  仙台,  2014/10
6. ◎伊豆本幸恵,吉井裕,柳原孝太,松山嗣史,今関等,濱野毅,山西弘城,稲垣昌代,酒井康弘 ,栗原治,酒井一夫: 可搬型および据え置き型蛍光X線分析装置を用いた血中重金属ふき取り測定法の開発.  日本保険物理学会、第47回研究発表会,  岡山県苫田郡鏡野町,  2014/06
7. ◎吉井裕,伊豆本幸恵,柳原孝太,松山嗣史,今関等,濱野毅,山西弘城,稲垣昌代,酒井康弘,栗原治,酒井一夫: 創傷部鉛汚染ファントムの蛍光X線分析.  日本保険物理学会、第47回研究発表会,  岡山県苫田郡鏡野町,  2014/06
8. ◎宇都木萌,池田時浩,泉雅子,平野智也,小林知洋, 阿部知子,酒井康弘: ガラスキャピラリーを使ったマイクロビーム細胞照射法の開発:出射ビーム特性.  第15回放射線プロセスシンポジウム,  東京,  2014/06
9. ◎Matsuyama T, Yoshii H, Izumoto Y, Yanagihara K, Migita, Y. Imaseki H, Hamano T, Yamanishi H,Inagaki Kurihara M-O, Sakai K, and Sakai Y: Development of analytically-equivalent blood substitute in XRF.  原子衝突学会第39回年会,  仙台,  2014/10
10. ◎Yamaguchi Y, Kaneoya N, Suzuki M, Takahashi K, and Y. Sakai ,: Mixed gas method for determinations of differential cross sections.  原子衝突学会第39回年会,  仙台,  2014/10
国際学会
1. ◎Murakami I, Kato D, Suzuki C, Sakaue H-A, Funaba H, Nogami K, Kenmotsu T, Sakai Y, Furuya K, Motohashi K, Goto M, Tamura N, Sudo S, Morita S, and LHD esperimental group: Spectroscopic modeling for high Z impurities with their atomic processes and
transport from wall to core plasma in LHD.  Plasma Conference2014,  Niigata, Japan,  2014/11
2. ◎Sakaue H-A, Kato D, Murakami I, Mineta S, Sakai Y, Furuya K, Kenmosu T, Sasaki Y, Miyamoto T, Sakurai M, Motohashi K: Polarization measurements of Hα radiation from backscattered H* atoms by proton impact on polycrystalline tungsten surface.  Plasma Conference 2014,  Niigata, Japan,  2014/11
3. ◎Sakai Y, Kato D, Kenmotsu T, Nogami K, Furuya K, Mineta S, Murakami I, Motohashi K, Sakaue H-A: Light emission from sputtered or backscattered atoms on tungsten surfaces by ion bombardment.  24th International Toki Conference,  Toki、Japan,  2014/11
  :Corresponding Author
  :本学研究者