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

■ 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．分子の負イオンを対象としたポアンカレ蛍光の精密分光

3．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。

4．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。

5．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, ポアンカレ蛍光, 解離過程, 同時計測, 精密分光, 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

■ 教授・准教授・講師の公的役職

酒井康弘

：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

■ 教授・准教授・講師の学会・研究会の役員

1.	酒井康弘	：JABEE物理・応用物理学関係分野審査委員会委員, TMS研究会運営委員
2.	古川武	：日本物理学会・領域運営委員（領域1、原子・分子分科）

■ 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

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国内

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酒井　康弘教授

古川　武講師

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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	その他	国内	国際	その他発表
	筆頭	筆頭	筆頭	筆頭	筆頭	演者	演者	演者
酒井　康弘教授
古川　武講師						1
計	0	0	0	0	0	1 (0)	0 (0)	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

■ 刊行論文

原著
1.	Imamura K, Matsuo Y, Kobayashi W, Egami T, Sanjo M, Takamine A, Fujita T, Tominaga D, Nakamura Y, Furukawa T^†, Wakui T, Ichikawa Y, Nishibata H, Sato T, Gladkov A, Chun Tao L, Kawaguchi T, Baba Y, Iijima M, Gonda H, Takeuchi Y, Nakazato R, Odashima H, and Ueno H： Absolute optical absorption cross-section measurement of Rb atoms injected into superfluid helium using energetic ion beams. Applied Physics Express 12 (1) ：016502-1 -016502-5 , 2018
2.	Matsuyama T, Izumoto Y, Ishii K, Sakai Y^† and Yoshii H： Development of Methods to Evaluate Several Levels of Uranium Concentrations in Drainage Water Using Total Reflection X-Ray Fluorescence Technique. Frontiers in Chemistry 7 ：152 -161 , 2019
3.	Izumoto Y, Matsuyama T^†, Mizuhira M, Imaseki H, Hamano T, Sakai Y^†, Oguri Y, Yoshii H,： Rapid detection of heavy elements in blood extracted from wounds using x-ray fluorescence analysis. Journal of radiological protection : official journal of the Society for Radiological Protection 38 ：1384 -1392 , 2018
4.	Ichikawa Y, Nishibata H, Tsunoda Y, Takamine A, Imamura K, Fujita T, Sato T, Momiyama S, Shimizu Y, Ahn D-S, Asahi K, Baba H, Balabanski D-L, Boulay F, Daugas J-M, Egami T, Fukuda N, Funayama C, Furukawa T^†, Georgiev G, Gladkov A, Inabe N, Ishibashi Y, Kawaguchi T, Kawamura T, Kobayashi Y, Kojima S, Kusoglu A, Mukul I, Niikura M, Nishizaka T, Odahara A, Ohtomo Y, Otsuka T, Ralet D, Simpson G-S, Sumikama T, Suzuki H, Takeda H, Tao L-C, Togano Y, Tominaga D, Ueno H, Yamazaki H, Yang X-F： Interplay between nuclear shell evolution and shape deformation revealed by the magnetic moment of ⁷⁵Cu. Nature Physics 15 ：321 -325 , 2019
5.	Chen F-Q, Kono N, Suzuki R, Furukawa T^†, Tanuma H, Ferrari P, Azuma T, Matsumoto J, Shiromaru H, Zhaunerchyk V, Hansen K^＊： Radiative cooling of cationic carbon clusters, C_N⁺, N = 8, 10, 13–16. Physical Chemistry Chemical Physics 21 (3) ：1587 -1596 , 2018
6.	Kono N, Suzuki R, Furukawa T^†, Matsumoto J, Tanuma H, Shiromaru H, Azuma T, Hansen K： Electronic and vibrational radiative cooling of the small carbon clusters C₄^- and C₆^-. Physical Review A 98 (6) ：063434-1 -063434-7 , 2018
7.	Yoshii H, Izumoto Y, Matsuyama T^†, Ishii K^†, Sakai Y^†,： Evaluation of total-reflection X-ray fluorescence measurements for the prospective determination of uranium in the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant reactor. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 148 ：183 -187 , 2018
8.	Matsuyama T^†, Izumoto Y, Ishii K^†, Sakai Y^†, Yoshii H： Determination of uranium in immersion liquid of demolition waste using total reflection X-ray fluorescence analysis. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 149 ：35 -41 , 2018
総説及び解説
1.	城丸春夫, 河野直子, 古川武^†, 東俊行：再帰けい光放出による分子イオンの冷却. Molecular Science 12 (1) ：A0100-1 -A0100-10 , 2018

■ 学会発表

国内学会
1.	◎伊豆本幸恵, 松山嗣史^†, 石井康太^†, 高村晃大^†, 永井宏樹, 酒井康弘^†, 吉井裕：ウラン汚染がれき酸溶出液の全反射蛍光X線分析(1) 可搬型装置によるスクリーニング. 日本原子力学会2019年春の年会, 水戸市, 2019/03
2.	◎吉井裕, 伊豆本幸恵, 松山嗣史^†,　石井康太^†, 酒井康弘^†：ウラン汚染がれき酸溶出液の全反射蛍光X線分析(2) 試料の前処理と卓上型装置による分析. 日本原子力学会2019年春の年会, 水戸市, 2019/03
3.	◎栗山みさき, 古川武^†, 松本淳, 飯田進平, 田沼肇, 東俊行, 城丸春夫： TMU E-ringにおける多環芳香族炭化水素負イオンの冷却過程. 日本物理学会第74回年次大会, 福岡, 日本, 2019/03
4.	◎三條真, 今村慧, 小林航, 竹内由衣花, 高峰愛子, 古川武^†, 上野秀樹, 松尾由賀利：超流動ヘリウム中Rb原子の超微細構造間隔測定のための観測原子数補正システム. 日本物理学会第74回年次大会, 福岡, 日本, 2019/03
5.	◎小林航, 今村慧, 三條真, 藤田朋美, 高峰愛子, 古川武^†, 上野秀樹, 松尾由賀利：超流動ヘリウム中Ag原子に対する二重共鳴分光実験. 日本物理学会第74回年次大会, 福岡, 日本, 2019/03
6.	◎吉井裕, 石井康太^†, 伊豆本幸恵, 松山嗣史^†,　高村晃大^†,　酒井康弘^†, 小栗慶之：アクチニドの⾼感度蛍光X線分析を可能にする⼀次X線フィルターの開発. 日本物理学会第74回年次大会(2019年), 福岡市, 2019/03
7.	◎松山嗣史^†，伊豆本幸恵、石井康太^†、酒井康弘^†、吉井裕：蛍光X線スペクトルに対する共存元素の影響. 日本物理学会第74回年次大会(2019年), 福岡市, 2019/03
8.	◎古川武, 市川弘起, 松崎美月, 森大樹, 河野直子, 吉田茉生, 城丸春夫, 東俊行：孤立分子が放つ『ポアンカレ蛍光』. 第 12 回東邦大学複合物性研究センターシンポジウム, 千葉, 日本, 2018/12
9.	◎吉井裕, 伊豆本幸恵, 松山嗣史^†,　石井康太^†, 高村晃大^†,　酒井康弘^†, 永井宏樹：バッテリー駆動ポータブルTXRF装置の開発. 第54回X線分析討論会, 東京都, 2018/10
10.	◎松山嗣史^†, 伊豆本幸恵, 石井康太^†, 菅史明^†, 酒井康弘^†, 吉井裕：簡易濃縮した排水中極微量ウランの高感度全反射蛍光X線分析法. 第54回X線分析討論会, 東京都, 2018/10
11.	◎石井康太^†, 松山嗣史^†, 伊豆本幸恵, 酒井康弘^†, 小栗慶之，吉井裕：一次X線フィルターによる入射X線の疑似単色化. 第54回X線分析討論会, 東京都, 2018/10
12.	◎菅史明^†，松山嗣史^†，石井康太^†，伊豆本幸恵，酒井康弘^†，吉井裕：分光素子で簡易的に単色化されたX線の金属箔フィルターによる単色性向上. 原子衝突学会第43回年会, 宇治市, 2018/10
13.	◎吉井裕，松山嗣史^†，伊豆本幸恵，石井康太^†，酒井康弘^†：蛍光X線スペクトルにおけるピークフィッティング法の開発. 原子衝突学会第43回年会, 宇治市, 2018/10
14.	◎本間謙太郎^†，高橋果林，金杉優希^†，加藤太治，村上泉，坂上裕之，古川武^†，酒井康弘^†：重水素化水素分子の二電子励起状態からの崩壊における同位体効果Ⅱ. 日本物理学会2018年秋季大会, 京田辺市, 2018/09
国際学会
1.	◎Matsuyama T^†, Izumoto Y, Ishii K^†, Sakai Y^†, and Yoshii H： Total reflection X-ray fluorescence analysis of uranium in immersion liquid of demolition waste using benchtop-type device. European Conference on XRay Spectrometry (EXRS2018), Ljubljana, Slovenia, 2018/06
2.	◎Yoshii H, Izumoto Y, Matsuyama T^†, Ishii K^†, and Sakai Y^†： TXRF analysis of uranium in acid elution solution model of soil. European Conference on XRay Spectrometry (EXRS2018), Ljubljana, Slovenia, 2018/06
3.	◎Ishii K^†, Matsuyama T^†, Izumoto Y, Sakai Y^†, Oguri Y, and Yoshii H： Development of a primary X-ray filter for XRF analysis of uranium and plutonium. European Conference on XRay Spectrometry (EXRS2018), Ljubljana, Slovenia, 2018/06
4.	◎Izumoto Y, Matsuyama T^†, Ishii K^†, Sakai Y^†, Oguri Y, and Yoshii H： Rapid detection of uranium in blood extracted from wounds using X-ray fluorescence analysis. European Conference on XRay Spectrometry (EXRS2018), Ljubljana, Slovenia, 2018/06

^＊：Corresponding Author
^†：本学研究者