理学部 物理学科 原子過程科学教室
Atomic Process Science Laboratory
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■ 概要
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概要
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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。
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1．原子・分子の励起，電離，解離過程に関する研究
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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。
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2．イオン付着飛行時間法による呼気分析の研究
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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。
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3．イオン衝撃による固体表面からの発光分光の研究
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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。
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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
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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。
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■ Keywords
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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, 蛍光X線分析法, スパッタリング
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■ 教授・准教授・講師の公的役職
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1.
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酒井康弘
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：習志野市長期計画審議会委員, 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
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■ 教授・准教授・講師の学会・研究会の役員
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1.
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酒井康弘
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：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
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■ 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 |
筆
頭 | 共
著 | 筆
頭 | 共
著 |
筆
頭 | 共
著 | 筆
頭 | 共
著 |
筆
頭 | 共
著 |
演
者 | 共
演 | 演
者 | 共
演 |
演
者 | 共
演 |
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酒井 康弘
教授
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| | 1 | 3 |
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14
(1)
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2
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| 計 |
0 | ／ | 1 | ／ |
0 | ／ | 0 | ／ |
0 | ／ |
0
(0) | ／ |
0
(0) | ／ |
0
(0) | ／ |
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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 |
和
文 | 英
文 |
和
文 | 英
文 |
国
内 | 国
際 |
筆
頭 | 筆
頭
| 筆
頭 | 筆
頭
| 筆
頭 |
演
者 | 演
者
| 演
者 |
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酒井 康弘
教授
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| 1 |
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| 計 |
0 | 1 |
0 | 0 |
0 |
0
(0) |
0
(0) |
0
(0) |
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( )：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
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( )：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
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■ 刊行論文
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原著
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1.
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Nogami K.†, Sakai Y.†, Mineta S., Kato D., Murakami I., Sakaue H-A., Kenmotsu T., Furuya K., Motohashi K.：
Level-energy-dependent mean velocities of excited tungsten atoms sputtered by
krypton-ion bombardment.
Journal of Vacuum Science & Technology A
33
：061602
-7
, 2015
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その他
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1.
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Sakaue, H.A., Kato, D., Furuya, K., Minata, S., Kenmotsu, T., Motohashi, K., Sakai, Y†.：
The Spatial Distribution of Hα Radiation Intensity by Proton Impact on Polycrystalline Tungsten Surface.
Annual Report of NIFS April 2014–March 2015
：302
, 2015
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2.
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Takagi, S.†, Sakai, Y.†, Hirata, K.†, Murase, Y., Tosa, M., Itakura, A., Sakaue, H., Kato, D：
Measurement of Hydrogen Permeation through Stainless Steel Membrane by
Electron Stimulated Desorption Method.
Annual Report of NIFS April 2014–March 2015
：314
, 2015
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3.
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Sakai, Y.†, Furuya, K., Kato, D., Kenmotsu, T., Mineta, S., Motohashi, K.,
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 2014–March 2015
：420
, 2015
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■ 学会発表
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国内学会
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1.
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◎坂上裕之, 加藤太治, 村上泉, 峯田翔太, 李冠億, 酒井康弘†, 古屋謙治, 剣持貴弘, 本橋健次：
タングステン金属表面へのプロトン照射による反射水素Hα線強度及び偏光度の空間分布測定Ⅱ.
日本物理学会第71回年次大会,
仙台市,
2016/03
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2.
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◎伊豆本幸恵, 吉井裕†, 松山嗣史†, 右田豊紀恵†, 酒井康弘†, 栗原治, 藤林康久：
核壊変後に放出される特性X線の計測と蛍光X線分析との比較.
日本分析化学会X線分析研究懇談会 第51回X線分析討論会,
姫路市,
2015/10
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3.
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◎吉井裕†，伊豆本幸恵，松山嗣史†，右田豊紀恵†，濱野毅，酒井康弘†，栗原治，藤林康久：
創傷部プルトニウム汚染の定量における蛍光X線分析の優位性.
日本分析化学会X線分析研究懇談会 第51回X線分析討論会,
姫路市,
2015/10
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4.
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◎松山嗣史†, 吉井裕†, 伊豆本幸恵, 濱野毅, 酒井康弘†, 栗原治, 藤林康久：
反射蛍光X線分析法を用いたウラン汚染水の高感度分析.
日本分析化学会X線分析研究懇談会 第51回X線分析討論会,
姫路市,
2015/10
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5.
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◎右田豊紀恵†，吉井裕†，福津久美子，伊豆本幸恵，濱野毅，酒井康弘†，栗原治，藤林康久：
ろ紙内のプルトニウム分布とα線エネルギースペクトル.
原子衝突学会第40回年会,
八王子市,
2015/09
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6.
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◎吉井裕†，伊豆本幸恵，松山嗣史†，右田豊紀恵†，山田隼也,福津久美子，濱野毅，酒井康弘†，栗原治，
藤林康久：
高空間線量率環境下でのX線計測.
原子衝突学会第40回年会,
八王子市,
2015/09
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7.
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◎高橋果林†、長谷川徹†、荒巻佑介、宮内直弥†、酒井康弘†、加藤太治、坂上裕之：
散乱電子‐イオン同時計測による重水素分子の二電子励起状態の研究.
原子衝突学会第40回年会,
八王子市,
2015/09
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8.
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◎松山嗣史†，吉井裕†，伊豆本幸恵，濱野毅，酒井康弘†，栗原治，藤林康久：
全反射蛍光X線分析法を用いたウラン汚染水の放射能測定.
原子衝突学会第40回年会,
八王子市,
2015/09
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9.
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◎茂木善行†，武内康平，高橋果林†、酒井康弘†：
ゲート法によるイオン付着飛行時間型質量分析装置の試験運用.
原子衝突学会第40回年会,
八王子市,
2015/09
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10.
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◎坂上裕之, 加藤太治, 村上泉, 峯田翔太, 李冠億, 酒井康弘†, 古屋謙治, 剣持貴弘, 佐々木康二，宮本貴裕, 櫻井誠, 本橋健次：
タングステン金属表面へのプロトン照射による反射水素Hα線強度及び偏光度の空間分布測定.
日本物理学会2015年秋季大会,
吹田市,
2015/09
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11.
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◎長谷川徹†, 高橋果林†, 酒井康弘†,：
散乱電子‐イオン同時計測による窒素分子の二電子励起状態の研究.
日本物理学会2015年秋季大会,
吹田市,
2015/09
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12.
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◎伊豆本幸恵，吉井裕†，松山嗣史†，濱野毅，酒井康弘†，沼子千弥，栗原治，藤林康久：
蛍光X線分析による創傷部ウラン汚染の迅速な検出法.
日本分析化学会第64回年会,
福岡市,
2015/09
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13.
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◎吉井裕†，伊豆本幸恵，松山嗣史†，右田豊紀恵†，山田隼也，福津久美子，濱野毅，酒井康弘†，栗原治，藤林康久：
創傷部プルトニウム汚染モデルの迅速分析―XRFとα線計測の比較―.
日本分析化学会第64回年会,
福岡市,
2015/09
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14.
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◎松山嗣史†，吉井裕†，伊豆本幸恵，濱野毅，酒井康弘†，栗原治，藤林康久：
ウラン汚染水の全反射蛍光Ｘ線分析.
日本分析化学会第64回年会,
福岡市,
2015/09
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国際学会
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1.
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◎Hasegawa T.,† Takahashi K.,† Sakai Y.†：
Doubly excited states of molecular nitrogen by scattered electron-ion coincidence measurements.
XIX International Symposium on Electron-Molecule Collisions and Swarms (POSMOL2015),
LISBOA, PORTUGAL,
2015/07
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2.
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◎Bereczky R.J., Ikeda T., Kobayashi T., Utsugi M, Izumi W., Hirano T., Sakai Y†., Abe T.：
A method to estimate the divergence of microbeam produced with glass capillaries for biological use.
The 12th International Workshop on Microbeam Probes of Cellular Radiation Response (IWM2015),
Fukui,
2015/05
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