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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：JABEE物理・応用物理学関係分野審査委員会委員, 原子衝突学会幹事, 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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| | 3 | 5 |
| | | |
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1
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10
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1
(1)
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1
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| 計 |
0 | ／ | 3 | ／ |
0 | ／ | 0 | ／ |
0 | ／ |
1
(0) | ／ |
1
(1) | ／ |
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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| 3 |
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1
|
1
(1)
|
|
| 計 |
0 | 3 |
0 | 0 |
0 |
1
(0) |
1
(1) |
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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Sakai. Y.†, Takahashi K†, Hasegawa T.†, Miyauchi N.†, Kato D., Murakami I, Sakaue H.A.：
Isotope effect in dissociation processes of deuterated molecules from doubly excited states.
Research Report NIFS-PROC-103
：26
-29
, 2017
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2.
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Sakaue H-A., Kato D., Murakami I., Mineta S., Motohashi K. and Sakai Y.：
Intensity and polarization measurements of Hα radiation from backscattered H* atoms
by proton impact on polycrystalline tungsten surface.
Research Report NIFS-PROC-103
：68
-71
, 2017
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3.
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Takahashi K†., Hasegawa T†, and Sakai Y†：
Doubly excited states of molecular nitrogen by scattered electron-ion coincidence measurements.
The European Physical Journal D
71
：48
-p5
, 2017
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|
その他
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1.
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Sakai, Y.†, Takahashi, K.†, Kato, D., Miyauchi, N.†, Murakami, I., Sakaue, H.A.：
Isotope Effect in Dissociation Processes of Deuterated Molecules.
Annual Report of NIFS April 2015–March 2016
：196
, 2016
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2.
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Sakaue, H.A., Kato, D., Murakami, I., Furuya, K., Takahashi K., Lee, G., Sakai, Y.†, Minata, S., Kenmotsu, T., Motohashi, K.：
The Incidence Ion Angle dependence of Hα Radiation Intensity Distribution by Proton Impact on Polycrystalline Tungsten Surface.
Annual Report of NIFS April 2015–March 2016
：276
, 2016
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3.
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Takagi, S.† , Miyauchi, N.† , Sakai, Y.† , Hirata, K.† , Murase, Y., Tosa, M.,
Itakura, A., Sakaue, H., Kato, D：
Measurement of Hydrogen Permeation through Stainless Steel Membrane by
ESD Method.
Annual Report of NIFS April 2015–March 2016
：293
, 2016
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4.
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Sakai, Y.†, Lee, G., Takahashi, K.†, Moegi, Y.†, Furuya, K., Kenmotsu, T.,
Motohashi, K., Kato, D., Murakami, I., Sakaue, H.A.：
Plasma Atomic Processes on Metal Surface by Ion Bombardment.
Annual Report of NIFS April 2015–March 2016
：409
, 2016
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5.
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Ikeda T, Bereczky, Kobayashi T, Sakai Y†, and Abe T.：
Microbeam divergence from glass capillaries compared with simulation for biological use.
RIKEN ACCELERATOR PROGRESS REPORT 2015
49
：267
-267
, 2017
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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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◎酒井康弘†, 高橋果林†, 長谷川徹†, 本間謙太郎, 宮内直弥†, 加藤太治, 村上泉, 坂上裕之：
重水素化分⼦の解離反応における同位体効果.
日本物理学会第72回年次大会(2017年),
豊中市,
2017/03
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2.
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◎松山嗣史†, 吉井裕†, 伊豆本幸恵, 石井康太†, 酒井康弘†：
溶液中ウランの高感度蛍光X線計測.
日本物理学会第72回年次大会(2017年),
豊中市,
2017/03
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3.
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◎高橋果林†，長谷川徹†，本間謙太郎，大森祥太，宮内直弥†，酒井康弘†，加藤太治，村上泉，坂上裕之：
散乱電子－イオン同時計測で探る分子の解離性イオン化過程.
原子衝突学会第41回年会,
富山市,
2016/12
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4.
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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：
表面-イオン照射における発光線の空間分布及び偏光度測定.
原子衝突学会第41回年会,
富山市,
2016/12
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5.
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◎武内康平†，茂木善行†，森千陽，高橋果林†，酒井康弘†：
呼気分析に向けたイオン付着飛行時間分析.
原子衝突学会第41回年会,
富山市,
2016/12
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6.
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◎高橋果林†, 長谷川徹†, 宮内直弥†, 加藤太治, 村上泉, 坂上裕之, 酒井康弘†：
重水素分⼦の解離性イオン化における同位体効果.
日本物理学会2016年秋季大会,
金沢市,
2016/09
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7.
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◎右田豊紀恵†, 福津久美子, 石井康太†, 酒井康弘†, 吉井裕：
α線エネルギースペクトルの解析によるろ紙内プルトニウム分布の推定.
日本原子力学会「2016年秋の年会」,
久留米市,
2016/09
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8.
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◎松山嗣史†, 伊豆本幸恵, 酒井康弘†, 吉井裕：
コロジオン薄膜試料台を用いた全反射蛍光 X線測定による排水中ウランの分析.
日本原子力学会「2016年秋の年会」,
久留米市,
2016/09
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9.
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◎吉井裕†, 伊豆本幸恵, 松山嗣史†, 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の迅速な検出法.
日本保険物理学会、第49回研究発表会,
弘前市,
2016/06
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10.
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◎吉井裕†, 伊豆本幸恵, 松山嗣史†, 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におけるプルトニウムの特性X線測定と蛍光X線測定.
日本保険物理学会、第49回研究発表会,
弘前市,
2016/06
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11.
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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：
コロジオン薄膜試料台を用いたウラン排水の全反射蛍光Ｘ線分析.
日本保険物理学会、第49回研究発表会,
弘前市,
2016/06
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国際学会
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1.
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◎Sakaue H-A, Kato D, Murakami I, Mineta S, Motohashi K, and Sakai Y†：
Intensity and polarization measurements of Hα radiation from backscattered H* atoms by proton impact on polycrystalline tungsten surface.
The 6th China-Japan-Korea Joint Seminar on Atomic and Molecular Processes in Plasma (AMPP2016),
Chengdu, China,
2016/07
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2.
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◎Sakai Y†, Takahashi K†, Hasegawa T†, Miyauchi N†, Kato D, Murakami I, and Sakaue H-A：
Isotope effect in dissociation processes of deuterated molecules from doubly excited states.
The 6th China-Japan-Korea Joint Seminar on Atomic and Molecular Processes in Plasma (AMPP2016),
Chengdu, China,
2016/07
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