エアロゾルの大気中環境動態を解明するためのイオンビーム顕微動態分析法の開発

• 研究課題/領域番号: 26706025
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 加田 渉 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (60589117)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
• キーワード: IBIL / 荷電粒子誘起発光 / イオンマイクロビーム / 化学形態分析 / イメージング / PIXE / エアロゾル / イオンビーム誘起発光 / スペクトロスコピー / 環境動態解析

研究成果の概要

本研究では、荷電粒子誘起発光(Ion beam induced luminescence: IBIL)を利用した微粒子試料の化学組成分布分析技術を開発した。照射対象の化学組成により、IBILの波長に差異が生じる。このため、IBILを顕微分光することで、数マイクロメートル程度の試料の化学組成が分析できる。さらに、集束ビームの高速な走査時間に対応する光子検出器を開発することで、微粒子試料表面の化学組成分布を取得可能とした。実際の微粒子試料を大気取り出し集束イオンビームを利用して分析することで、通常大気環境下での微粒子表面の微量化学組成分布の可視化やその動態解析がIBIL顕微分光により可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a high-speed wavelength-dispersive IBIL analysis and imaging system using a multi-channel photon-counting spectrometer (2017)
  • 著者名/発表者名: Wataru Kada, Shunsuke Kawabata, Takahiro Satoh, Raj Kumar Parajuli, Naoto Yamada, Masashi Koka, Kenta Miura, Osamu Hanaizumi, Tomihiro Kamiya
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of changes in ion beam induced luminescence spectra from organics during focused microbeam irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Wataru Kada, Shunsuke Kawabata, Takahiro Satoh, Makoto Sakai, Raj Kumar Parajuli, Naoto Yamada, Masashi Koka, Kenta Miura, Osamu Hanaizumi, Tomihiro Kamiya
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 印刷中 ページ: 100-105
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2017.01.025
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Micro-PIXE analysis and imaging of radio-photoluminescence glass bead microdosimeters (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kawabata, W. Kada, Y. Matsubara, T. Satoh, M. Sakai, R.K. Parajuli, N. Yamada, M. Koka, K. Miura, O. Hanaizumi, T. Kamiya
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 印刷中 ページ: 139-143
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2017.04.017
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrode Spacing Effect on Ultraviolet Photoconductivity of Metal-Semiconductor-Metal Detectors with ZnO Nanorod Arrays Grown by Hydrothermal Method (2016)
  • 著者名/発表者名: R. K. Parajuli, W. Kada, S. Kawabata, Y. Matsubara, M. Sakai, K. Miura, T. Satoh, M. Koka, N. Yamada, T. Kamiya, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 28 ページ: 1
  • DOI: 10.18494/SAM.2016.1242
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 鉱物内部の微視的な化学組成分布可視化のためのイオンマイクロビーム誘起 発光分析法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加田 渉, 川端駿介, Parajuli Raj Kumar, 江夏昌志, 山田尚人, 横山彰人, 佐藤隆博, 三浦健太, 神谷富裕, 花泉修
  • 雑誌名: Geo-Pollution Science, Medical Geology and Urban Geology 巻: 12 ページ: 5-9
  • NAID: 40021464907
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ionoluminescence analysis of glass scintillators and application to single-ion-hit real-time detection (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Yokoyama, W. Kada, T. Satoh, M. Koka, K. Shimada, Y. Yokoata, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 371 ページ: 340-343
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2015.10.024
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of Radio-photoluminescence Spectra of Copper-doped Phosphate Glass Dosimeter Irradiated with Ionized Particles (2016)
  • 著者名/発表者名: R. K. Parajuli, W. Kada, S. Kawabata, Y. Matsubara, K. Miura, A. Yokoyama, M. Haruyama, M. Sakai, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Key Engineering and Materials 巻: 698 ページ: 163-170
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.698.163
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In situ ion-beam-induced luminescence analysis for evaluating a micrometer-sized radio-photoluminescence glass dosimeter (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kawabata, W. Kada, R. K. Parajuli, Y. Matsubara, K. Miura, T. Satoh, M. Koka, N. Yamada, T. Kamiya, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Continuous observation of ion beam induced luminescence spectra from organic standard targets (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Kada, A. Yokoyama, M. Koka, K. Miura, T. Satoh, O. Hanaizumi and T. Kamiya
  • 雑誌名: International Journal of PIXE 巻: 25 号: 01n02 ページ: 127-134
  • DOI: 10.1142/s0129083515500138
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Continuous Observation of Ion Beam Induced Luminescence Spectra from Organic Standard Targets (2015)
  • 著者名/発表者名: Wataru Kada, Akihito Yokoyama, Masashi Koka, Kenta Miura, Takahiro Satoh, Osamu Hanaizumi, and Tomihiro Kamiya
  • 雑誌名: International Journal of PIXE 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] イオンビーム励起発光を利用した分析技術の開発とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加田 渉、 横山 彰人、江夏 昌志、佐藤 隆博、神谷 富裕
  • 雑誌名: 自動制御連合講演会講演論文集 巻: -
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] イオン励起発光顕微イメージング分光と大気マイクロPIXEを組み合わせたシステムによる大気中微粒子の分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加田 渉, 横山 彰人, 佐藤 隆博, 江夏 昌志, 神谷 富裕
  • 雑誌名: 放射線と産業 巻: 136 ページ: 40-46
  • NAID: 40020125409
• [学会発表] 荷電粒子誘起発光分析を利用したミクロスケール粒子からの蛍光連続取得と大気中微粒子分析への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加田渉, 川端 駿介, 佐藤 隆博, 江夏 昌志, 山田 尚人, 三浦 健太, 花泉修, 神谷 富裕
  • 学会等名: 第10回大気バイオエアロゾルシンポジウム
  • 発表場所: 金沢大学サテライト・プラザ
  • 年月日: 2017-02-19
• [学会発表] 微粒子や鉱物微小領域評価のためのイオンマイクロビーム発光連続分析技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加田渉, 川端駿介, 佐藤隆博, 江夏昌志, 山田尚人, 三浦健太1 神谷富裕, 村尾智, 花泉修
  • 学会等名: 第26回環境地質学シンポジウム
  • 発表場所: 日本大学文理学部
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] 荷電粒子誘起発光多波長同時分析・イメージングを目的とした フォトンカウンティング型分光器の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加田 渉, 川端 駿介, 佐藤 隆博, 江夏 昌志, 山田 尚人, 三浦 健太, 花泉修, 神谷 富裕
  • 学会等名: 第32回PIXEシンポジウム
  • 発表場所: サン・リフレ函館（函館市勤労者総合福祉センター）
  • 年月日: 2016-11-09
• [学会発表] Development of combined focused ion beam microprobe analysis and imaging techniques for chemical composition characterization of microscopic targets (2016)
  • 著者名/発表者名: Wataru Kada, Shunsuke Kawabata, Takahiro Satoh, Masashi Koka, Naoto Yamada, Makoto Sakai, Parajuli Raj Kumar, Kenta Miura, Osamu Hanaizumi, and Tomihiro Kamiya
  • 学会等名: International Conference on Advanced Engineering and Its Education in 2016 (ICAEE16)
  • 発表場所: Kiryu Chamber of Commerce and Industry, Keivick Hall
  • 年月日: 2016-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of the changes in IBIL spectra from organics during focused microbeam irradiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Wataru Kada, Shunsuke Kawabata, Takahiro Satoh, Makoto Sakai, Parajuli Raj Kumar, Naoto Yamada, Masashi Koka, Kenta Miura, Osamu Hanaizumi, and Tomihiro Kamiya
  • 学会等名: 15th International Conference on Nuclear Microprobe Technology and Applications (ICNMTA2016)
  • 発表場所: Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences (IMP-CAS) , Lanzhou, China
  • 年月日: 2016-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] Development of high-speed wavelength-dispersive IBIL analysis and imaging system using multi-channel photon-counting spectrometer (2016)
  • 著者名/発表者名: Wataru Kada, Shunsuke Kawabata, Takahiro Satoh, Parajuli Raj Kumar, Naoto Yamada, Masashi Koka, Kenta Miura, Osamu Hanaizumi, and Tomihiro Kamiya
  • 学会等名: 12th European Conference on Accelerators in Applied Research and Technology (ECAART12)
  • 発表場所: University of Jyvaskyla
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] Micro-PIXE analysis and imaging of Radio-photoluminescence glass beads dosimeter designed for micro-dosimetry (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Kawabata, Wataru Kada, Yoshinori Matsubra , Takahiro Satoh, Makoto Sakai, Parajuli Raj Kumar, Naoto Yamada, Masashi Koka, Kenta Miura, Osamu Hanaizumi, and Tomihiro Kamiya
  • 学会等名: 12th European Conference on Accelerators in Applied Research and Technology (ECAART12)
  • 発表場所: University of Jyvaskyla
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] 集束イオンビームを利用した光材料開発と その場分析技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加田渉
  • 学会等名: 荷電粒子ビームの工業への応用第１３２委員会 第２２３回研究会
  • 発表場所: 東京理科大学森戸記念館
• [学会発表] Fabrication and in situ evaluation of integrated micro-optical devices by a focused proton microbeam technique (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Kada, R. Saruya, H. Kato, K. Miura, S. Kawabata, Y. Matsubara, P. Raj Kumar, A. Yokoyama, M. Koka, T. Satoh, Y. Ishii, T. Kamiya, H. Nishikawa, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: International Symposium on Innovative Material Technologies Utilizing Ion Beams, The 25th annual meeting of MRS-J
  • 発表場所: Industrial & trade center building, Yokohama, Japan
  • 年月日: 2015-12-08
  • 招待講演
• [学会発表] Complex System of MicrometerSized Material Modification and In-Situ Elemental and Luminescence Analysis Using Proton Microbeam Probe (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kawabata, W. Kada, Y.Matsubara, K. Miura, T. Satoh, M. Koka, N. Yamada, T. Kamiya, and O. Hanaizumi,
  • 学会等名: 28th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2015)
  • 発表場所: Toyama International Conference Center, Toyama, Japan
  • 年月日: 2015-11-10
  • 国際学会
• [学会発表] イオンマイクロビーム誘起発光分光装置を利用したβSiAlON:Euシンチレータの荷電粒子モニタとしての評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加田 渉、Raj Kumar Parajuli、川端 駿介、松原 良典、江夏 昌志、山田 尚人、 神谷 富裕、三浦 健太、 花泉 修
  • 学会等名: 第31回 PIXEシンポジウム
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所、群馬
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] イオンマイクロビーム誘起発光分光装置の開発とこれを利用した新規シンチレータの評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加田 渉，佐藤 隆博,川端 駿介, 江夏 昌志, 山田 尚人, 横山 彰人, 神谷 富裕, 三浦 健太, 花泉 修
  • 学会等名: 第 9 回次世代先端光科学研究会
  • 発表場所: 静岡大学、静岡
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] イオンマイクロビーム誘起発光分析による自作ガラス線量計素子の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川端 駿介、加田 渉、松原 良典、三浦 健太、佐藤 隆博、江夏 昌志、山田 尚人、 神谷 富裕、花泉 修
  • 学会等名: 2015 年(平成27 年) 第76 回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Radiation tolerability evaluation of SiAlON scintillator using Ion Beam Induced Luminescence (IBIL) Analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: R. K. Parajuli, S. Kawabata, Y. Matsubara, W. Kada, M. Sakai, K. Miura, T. Satoh, M. Koka, N. Yamada, T. Kamiya, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 2015 年(平成27 年) 第76 回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Continuous observation of IBIL spectra obtained from microscopic targets (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Kada, T. Satoh, S. Kawabata, A. Yokoyama, M. Koka, N. Yamada, K. Miura, O. Hanaizumi ,and T. Kamiya
  • 学会等名: 22nd International Conference on Ion Beam Analysis(IBA2015)
  • 発表場所: Milenij Grand Hotel 4 opatijska cvijeta, Opatija, Croatia
  • 年月日: 2015-06-14
  • 国際学会
• [学会発表] In-situ luminescence analysis and imaging of G2000 glass scintillator fabricated for real-time measurement of heavy ion microbeam (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Yokoyama, W. Kada, T. Satoh, M. Koka, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 22nd International Conference on Ion Beam Analysis(IBA2015)
  • 発表場所: Milenij Grand Hotel 4 opatijska cvijeta, Opatija, Croatia
  • 年月日: 2015-06-14
  • 国際学会
• [学会発表] イオンマイクロビーム励起発光を利用した分析技術の開発とその応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加田渉，横山彰人，江夏昌志，佐藤隆博，神谷富裕
  • 学会等名: 第57回自動制御連合講演会
  • 発表場所: ホテル天坊,群馬県渋川市
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-12
• [学会発表] イオン誘起発光分光による微量有機物分析の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 加田 渉, 佐藤 隆博,横山 彰人, 山田 尚人, 江夏 昌志, 神谷 富裕, 花泉 修
  • 学会等名: 第30 回PIXE シンポジウム
  • 発表場所: 岩手医科大学附属循環器医療センター,岩手県盛岡市
  • 年月日: 2014-10-22 – 2014-10-24
• [学会発表] 陽子マイクロビームプローブによるイオン誘起発光顕微分光分析 を可能にする高分解能顕微光学系の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加田渉，横山彰人 ,江夏昌志, 山田 尚人, 佐藤隆博, 神谷富裕
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学,北海道札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [産業財産権] 荷電粒子放射線計測方法および荷電粒子放射線計測装置 (2017)
  • 発明者名: 加田渉,三浦健太,花泉修,山田鈴弥,須崎純一,田中基
  • 権利者名: 加田渉,三浦健太,花泉修,山田鈴弥,須崎純一,田中基
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-036154
  • 出願年月日: 2017-02-28
• [産業財産権] 荷電粒子放射線計測方法および荷電粒子放射線計測装置 (2016)
  • 発明者名: 加田渉,三浦健太,花泉修,神谷富裕,佐藤隆博,須崎純一,山田鈴弥
  • 権利者名: 加田渉,三浦健太,花泉修,神谷富裕,佐藤隆博,須崎純一,山田鈴弥
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-08-25
  • 外国
• [産業財産権] 荷電粒子放射線計測方法および荷電粒子放射線計測装置 (2015)
  • 発明者名: 加田渉 三浦健太 花泉修 神谷富裕 佐藤隆博 須崎純一 山田鈴弥
  • 権利者名: 加田渉 三浦健太 花泉修 神谷富裕 佐藤隆博 須崎純一 山田鈴弥
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-08-28