Development of high power THz TDS system for investigation of protein dynamics

• Project/Area Number: 26286083
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Quantum beam science
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kuroda Ryunosuke 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ, ラボチーム長 (70350428)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 真人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 主任研究員 (30386643) ; 平 義隆 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 研究員 (60635803) ; 坂上 和之 早稲田大学, 高等研究所, 助教 (80546333)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000); Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2015: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2014: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
• Keywords: テラヘルツ / 光源技術 / 超短パルス電子ビーム / 分光技術 / 水和タンパク質 / 高性能レーザー / 時間領域分光 / 加速器 / 小型加速器

Outline of Final Research Achievements

We have developed the high-power THz spectroscopy system for investigation of the hydrated protein on the basis of S-band compact electron linac. We have also performed the high-power THz-TDS system with EO sampling method. In case of the THz spectroscopy with THz band-pass filters (0.1-1.5 THz), the absorption coefficient measurements of the liquid protein solutions were successfully carried out with different concentrations. As a result, the hydration layer was estimated by assuming the hydration model.

Research Products

• [Int'l Joint Research] BARC(インド)
• [Int'l Joint Research] バーバー原子力研究センター(インド)
• [Journal Article] Generation of a coherent Cherenkov radiation by using electron bunch tilting (2016)
  • Author(s): K. Sakaue, M. Nishida, M. Washio, R. Kuroda, Y. Taira, J. Urakawa
  • Journal Title: Proceedings of IPAC2016 Volume: 1 Pages: 1870-1872
  • DOI: 10.18429/JACoW-IPAC2016-TUPOW047
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 電子線傾き制御によるコヒーレントテラヘルツ放射の生成 (2016)
  • Author(s): 坂上和之、西田万里子、鷲尾方一、黒田隆之助、平義隆、浦川順治
  • Journal Title: Proceedings of the 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan Volume: 1 Pages: 606-608
  • Open Access
• [Journal Article] Generation of radially polarized high energy mid-infrared optical vortex by use of a passive axially symmetric ZnSe waveplate (2015)
  • Author(s): Toshitaka Wakayama, Hiroki Oikawa, Atsushi Sasanuma, Goki Arai, Yusuke Fujii, Thanh-Hung Dinh, Takeshi Higashiguchi, Kazuyuki Sakaue, Masakazu Washio, Taisuke Miura, Akihiko Takahashi, Daisuke Nakamura, Tatsuo Okada, Motoki Yonemura and Yukitoshi Otani
  • Journal Title: Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Volume: 107 Issue: 8 Pages: 081112-081112
  • DOI: 10.1063/1.4929686
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ultra-short electron bunch generation using Energy-Chirping-Cell attached RF electron gun (2014)
  • Author(s): K. Sakaue, Y. Koshiba, M. Mizugaki, M. Washio, T. Takatomi, J. Urakawa, R. Kuroda
  • Journal Title: Proceedings of International Particle Accelerator Conference (IPAC 2014) Volume: 1 Pages: 685-687
• [Presentation] 電子線の傾き制御を用いたコヒーレントテラヘルツ放射 (2017)
  • Author(s): 坂上和之、筧田知慶、西田万里子、ブラメルド真理、柳沢稜、鷲尾方一、浦川順治、平義隆、黒田隆之助
  • Organizer: 第23回FELとHigh-Power Radiation研究会・第14回高輝度高周波電子銃研究会
  • Place of Presentation: 東北大学三神峯ホール（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2017-02-23
• [Presentation] 光とレーザーとプラズマと加工について (2017)
  • Author(s): 黒田 隆之助
  • Organizer: サイエンス・アソシエーション・プロジェクト基礎講演会
  • Place of Presentation: 松本工業高校（長野県松本市）
  • Year and Date: 2017-01-19
  • Invited
• [Presentation] 次世代バイオ計測に向けた分光分析手法の開発と応用 (2016)
  • Author(s): 田中 真人
  • Organizer: TIAかけはし第2回ナノバイオ・コンソーシアム討論会
  • Place of Presentation: 筑波大学（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2016-10-14
  • Invited
• [Presentation] 電子線傾き制御によるコヒーレントテラヘルツ放射の生成 (2016)
  • Author(s): 坂上和之、西田万里子、鷲尾方一、黒田隆之助、平義隆、浦川順治
  • Organizer: 第13回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市美浜区）
  • Year and Date: 2016-08-08
• [Presentation] Generation of a coherent Cherenkov radiation by using electron bunch tilting (2016)
  • Author(s): K. Sakaue, M. Nishida, M. Washio, R. Kuroda, Y. Taira, J. Urakawa
  • Organizer: International Particle Accelerator Conference (IPAC 2016)
  • Place of Presentation: BEXCO, Busan, South Korea
  • Year and Date: 2016-05-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 産総研Sバンド小型リニアック施設における高強度テラヘルツ波を用いた利用研究 (2016)
  • Author(s): 黒田 隆之助、平 義隆、田中 真人、豊川 弘之
  • Organizer: 分子研研究会「高輝度・高強度赤外光源の現状と今後の展開」
  • Place of Presentation: 岡崎市
  • Year and Date: 2016-02-11
• [Presentation] テラヘルツ波パワーの絶対値測定による電子ビーム診断 (2016)
  • Author(s): 平義隆、飯田仁志、木下基、坂上和之、黒田隆之助
  • Organizer: 分子研研究会「高輝度・高強度赤外光源の現状と今後の展開」
  • Place of Presentation: 岡崎市
  • Year and Date: 2016-02-11
• [Presentation] Development of the high-power THz spectroscopy and imaging systems on the basis of an ultra-short electron linac (2016)
  • Author(s): R. Kuroda
  • Organizer: APSRC-TSRP-2016
  • Place of Presentation: ムンバイ（インド）
  • Year and Date: 2016-01-06
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 加速器における実用フォトカソード電子源とその応用 (2015)
  • Author(s): 黒田 隆之助
  • Organizer: 第11回励起ナノプロセス研究会
  • Place of Presentation: 淡路市
  • Year and Date: 2015-12-21
• [Presentation] コヒーレントテラヘルツ放射パワーの絶対値測定による電子ビーム診断 (2015)
  • Author(s): 平義隆
  • Organizer: ビーム物理研究会2015、
  • Place of Presentation: 東海村、いばらき量子ビーム研究センター
  • Year and Date: 2015-11-27
• [Presentation] Intense THz Generation by a Coherent Cherenkov Radiation (2015)
  • Author(s): K. Sakaue, M. Mizugaki, M. Nishida, M. Washio, R. Kuroda, Y. Taira
  • Organizer: WIRMS2015
  • Place of Presentation: ニューヨーク（アメリカ）
  • Year and Date: 2015-10-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 傾き制御電子バンチによるコヒーレントテラヘルツ光発生 (2015)
  • Author(s): 坂上和之、西田万里子、水柿将貴、鷲尾方一、浦川順治、黒田隆之助、平義隆
  • Organizer: 第12回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 敦賀
  • Year and Date: 2015-08-05
• [Presentation] K. Sakaue, M. Washio, J. Urakawa. (2015)
  • Author(s): Recent progress in photo-cathode rf electron gun as a pulsed radiation source
  • Organizer: ICRR2015
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2015-05-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] テラヘルツ領域におけるコヒーレント遷移放射及び回折放射の偏光状態 の測定 (2015)
  • Author(s): 平義隆、黒田隆之助, 田中真人, 豊川弘之, 冨澤宏光
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田キャンパス、早稲田大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-24
• [Presentation] 電子バンチ傾き制御によるコヒーレントチェレンコフ放射に関す る研究 (2015)
  • Author(s): 坂上和之
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田キャンパス、早稲田大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-22
• [Presentation] 高周波電子銃による極短バンチ生成と今後の展望 (2015)
  • Author(s): 坂上和之
  • Organizer: 第12回高輝度高周波電子銃研究会
  • Place of Presentation: 55号館S棟2階 第4会議室、早稲田大学（東京）
  • Year and Date: 2015-01-21
• [Presentation] Non-invasive electron beam position monitorusing coherent diffraction radiation from a slit (2014)
  • Author(s): Y. Taira, R. Kuroda, M. Tanaka, H. Toyokawa, K. Sakaue, H. Tomizawa
  • Organizer: 3rd International Beam Instrumentation Conference (IBIC2014)
  • Place of Presentation: Portola Hotel & Spa at Monterey Bay、Monterey、アメリカ
  • Year and Date: 2014-09-16
• [Presentation] 先端加速器と産業応用 (2014)
  • Author(s): 黒田隆之助
  • Organizer: ２０１４年加速器夏期セミナー
  • Place of Presentation: タイム（株）会議室、タイム（株）、広島
  • Year and Date: 2014-08-23
• [Patent(Industrial Property Rights)] 電磁波発生装置及びその方法 (2015)
  • Inventor(s): 坂上 和之 他
  • Industrial Property Rights Holder: 坂上 和之 他
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2015-177795
  • Filing Date: 2015-09-09