2015 Fiscal Year Annual Research Report
高エネルギークラスターイオンを用いた新しい顕微質量分析法
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26246025
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
木村 健二 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50127073)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中嶋 薫 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80293885)
鳴海 一雅 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (90354927)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | フラーレンイオン / 二次イオン質量分析 / 分子イメージング / 熱スパイク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒化シリコンの自己支持膜上にペプチド（ロイシンエンケファリンおよびアンジオテンシンⅡ）の薄膜を形成する方法を検討した。作成したペプチド薄膜を用いて、日本原子力機構高崎量子応用研究所において、5MeVのC60イオンビームによる二次イオン質量分析を行い、前方放出時と後方放出時の違いを調べた。その結果、前方・後方ともに無傷のペプチド分子イオンとともに、ペプチドが分解して生成したフラグメントイオンが観測された。前方放出の二次イオン収率と後方放出の二次イオン収率の比が二次イオンの質量が小さくなると急激に低下して、前方放出では分子イオンの分解が抑制されることが分かった。
これらの研究と並行して、昨年度完成した超高真空散乱槽に光電子顕微鏡を設置した。水銀ランプ照射により生じる光電子像の観察によりこの光電子顕微鏡の性能の確認を行った。また、飛行時間型質量分析器の製作を進めて、分子イメージング装置がほぼ完成した。この装置を京都大学の量子理工学教育研究センターの加速器に接続した。
高速のC60イオン照射による二次イオン放出のメカニズムを解明するために、C60イオン照射時にピコ秒程度の短時間だけ生じる試料表面の温度上昇を測定する方法を提案して、実際に温度の測定が可能であることを示した。この方法を用いて、窒化シリコンの自己支持膜にC60イオンを照射したときにはイオンの照射点周りの温度分布は、出射表面では入射表面に比べて、温度のピークが低くより広い範囲に広がっていることがわかった。このことが、前方放出において、無傷の分子イオンの収率が高くフラグメントイオンの収率が低いことを定性的に説明できると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
分子イメージング装置の設計・製作がほぼ完了して、実際に加速器に接続した状態での２次電子顕微鏡の性能評価を行い、100nmよりも良い分解能を得ることができた。また、高速のC60イオン照射による二次イオン放出のメカニズムを解明して前方放出と後方放出の違いを理解するために、C60イオン照射時の試料表面の温度上昇を測定する方法を提案した。提案した方法でイオンの照射点周りの温度分布を測定したところ、出射表面と入射表面では異なっていることを明らかにすることができた。このように、研究はほぼ予定通り進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、当初の予定通り二次電子顕微鏡と二次イオン質量分析装置を結合した分子イメージング装置を用いて、まず京都大学の量子理工学教育研究センターの加速器を利用して、分子イメージングのための動作確認と調整を行う。その後、量子科学技術研究開発機構の高崎量子応用研究所に装置を搬入して、C60イオンビームの加速が可能な3MVタンデム加速器に接続して、5MeVのC60イオンビームを用いて装置の調整を行う。装置の調整後に、作成した標準試料を用いて、二次イオンの質量分析と二次電子の放出位置測定の同時計測により分子イメージングが実際に可能であることを確認する予定である。
なお、二次電子顕微鏡のピント調整には、水銀ランプ照射による光電子像を用いる予定であった。ところが、実際の薄膜試料に水銀ランプを照射すると、自己支持膜が破れることが判明した。このため、薄膜試料と同じ位置にシリコンウエファーを置いてピント調整を行った後に実際の薄膜試料と交換して、分子イメージングの測定を行う予定である。
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[Journal Article] Formation of ion tracks in amorphous silicon nitride films with MeV C60 ions2015
Author(s)
T. Kitayama, Y. Morita, K. Nakajima, K. Narumi, Y. Saitoh, M. Matsuda, M. Sataka, M. Tsujimoto, S. Isoda, M. Toulemonde, and K. Kimura
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B
Volume: 356-357
Pages: 22-27
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Temperature measurement of thermal spike using desorption of nanoparticles2015
Author(s)
T. Kitayama, H. Hayashi, K. Nakajima, K. Narumi, Y. Saitoh, M. Matsuda, M. Sataka, M. Tsujimoto, M. Toulemonde, S. Bouffard and K. Kimura
Organizer
21th International Workshop on Inelastic Ion Surface collisions
Place of Presentation
San Sebastian, Spain
Year and Date
2015-10-18 – 2015-10-23
Int'l Joint Research
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[Presentation] Measurement of local temperature around the impact points of fast ions2015
Author(s)
H. Hayashi, T. Kitayama, K. Nakajima, K. Narumi, Y. Saitoh, M. Matsuda, M. Sataka, M. Tsujimoto, M. Toulemonde, K. Kimura
Organizer
9th International Symposium on Swift heavy Ions in Matter
Place of Presentation
Darmstadt, Germany
Year and Date
2015-05-18 – 2015-05-21
Int'l Joint Research
