Transcript Lバンド電子ライナック - 大阪大学 産業科学研究所

量
子
ビ
ー
ム
科
学
研
究
施
設
電子加速器・ガンマ線照射装置の共同利用と量子ビームを用いた共同研究の推進
ライナック棟
主要装置
コバルト棟
強力超短時間パルス放射線発生装置
Lバンド電子ライナック
パルスラジオリシスへの利用
光源開発
テラヘルツ波の生成・利用
短パルス電子ビームの利用
SバンドRF電子銃ライナック
高輝度電子ビームの生成・利用
超極短パルス電子ビームとレー
ザーとの同期システムの利用
Sバンド150MeV電子ライナック
陽電子ビームの生成・利用
高エネルギー電子ビームの利用
沿革
1957年
大阪大学の附属施設としてホットラボ（放射線研究施設）設置
1964年
国立大学校設置法施行規則の改正により「大阪大学産業科
学研究所附属放射線実験所」と変更
1968年
大阪大学統合計画に基づき堺地区より吹田地区へ移転
1975年
1978年
「強力極超短時間パルス放射線発生装置」の設置
ライナック棟が完成
「強力極超短時間パルス放射線発生装置」の設置が完了し運
転を開始
「Ｓ-バンド電子ライナック」の設置が完了し運転を開始
産業科学研究所附属産業科学ナノテクノロジーセンター・加速
器量子ビーム実験室発足
1978年
1999年
2002年
コバルト６０γ線照射装置
γ線の利用
2003年
「SバンドRF電子銃ライナック」の設置が完了
2009年
産業科学研究所附属量子ビーム科学研究施設発足
強力超短時間パルス放射線発生装置
共同利用の状況
医学系研究科 2%
微生物研究科 1%
ＲＩセンター 2%
コバルト60ガンマ線
H24年度利用実績
H20-H24利用申し込み件数
薬学研究科 1%
基礎工学研究科 1%
と
RIセンター 2%
基礎工学研究科 2%
工学研究科 4%
レーザー研 2%
工学研究科 10%
5年間の共同利用推移
理学研究科 6%
レーザー研 2%
理学研究科 5%
拠点
11%
コバルト60照射利用状況
産研
41%
合計
220件
拠点
26%
テーマ数47件
延べ2613人
産研
41%
年度
総回数
2008(H20) 2009(H21) 2010(H22) 2011(H23) 2012(H24)
219
151
100
172
92
年度
2008(H20) 2009(H21) 2010(H22) 2011(H23) 2012(H24)
総運転時間
2392
1033
2491
2902
1525
3500
250
3000
200
他機関
24%
2500
他機関
17%
150
2000
1500
100
H25申し込み件数
1000
50
500
ＲＩセンター 2%
基礎工学研究科 2%
工学研究科 5%
レーザー研 3%
理学研究科 7%
産研
37%
拠点
23%
合計
43件
＜H24年度・学内利用＞
・工学研究科
・RI総合センター
・理学研究科
・レーザーエネルギー学研究
センター
・基礎工学研究科
0
0
Lバンドライナック利用状況
年度
総日数
2008(H20) 2009(H21) 2010(H22) 2011(H23) 2012(H24)
190
193
198
208
217
250
年度
2008(H20) 2009(H21) 2010(H22) 2011(H23) 2012(H24)
総運転時間
2470
2609
2605
2729
2745
3000
2500
200
2000
150
1500
100
他機関
21%
1000
50
＜H24年度・学外利用＞
・ 福井大学
・ 高エネルギー加速器研究機
構
・ 核融合科学研究所
・ 北海道大学
・ 摂南大学
・立教大学
・ 大阪市立大学
・ 兵庫県立大学
・ 京都工芸繊維大学
・ 群馬大学
＜H24年度・学外利用＞
・ 東北大学
・ 奈良先端科学技術大学
・ 京都大学
・ 九州大学
・ 九州工業大学
・ 産総研
・ 大阪府立大学
・ 宮崎大学
・ 東京工業大学
・ その他10外国機関
0
＜H24年度・拠点利用＞
・広島国際大学
・群馬大学
・北海道大学
・神戸大学
・日本原子力研究開発機構
・東北大学
・摂南大学
・大阪大学基礎工学研究科
・早稲田大学
・日本電気株式会社
・金沢大学
500
0
RF電子銃ライナック利用状況
年度
総日数
2008(H20) 2009(H21) 2010(H22) 2011(H23) 2012(H24)
29
41
134
113
116
年度
2008(H20) 2009(H21) 2010(H22) 2011(H23) 2012(H24)
総利用時間
301
429
2156
1600
1635
RF電子銃総理用日数
RF電子銃総利用時間
160
2500
140
2000
120
100
1500
80
1000
60
40
500
20
0
0
2008(H20)
2009(H21)
2010(H22)
2011(H23)
2012(H24)
2008(H20)
2009(H21)
2010(H22)
2011(H23)
2012(H24)
採択テーマ一覧
（合計43件）
学内（他部局）共同利用テーマ ・・計8件
学内（産研）共同利用テーマ ・・計16件
テーマ名
装置
所属
テーマ名
装置
所属
産研
Ｌバンドライナックを用いた氷物質のパルスラジオリシス
Lバンドライナック
理学研究科
産研
Lバンドライナック/コバル
ト
レーザー研
Lバンドライナック
高輝度電子ビームの発生と特性測定
Lバンドライナック
産研
電子線パルスおよび60Co線源を用いた、レーザー核融合γ
線スペクトロメーター校正実験、並びにγ線遮蔽中性子計測
器の開発
赤外FELによるテラヘルツ波源開発
Lバンドライナック
産研
放射線を利用したソフトマテリアルの機能化
コバルト/施設利用
工学研究科
ＯＴＲによるウェーク場とバンチ構造の評価
Lバンドライナック
産研
電離放射線の生体影響の解析
コバルト
RIセンター
EB/EUV用 レジスト高感度化のための高速時間反応研究
Lバンドライナック/コバルト
産研
電子スピン共鳴（ESR）法によるγ線照射効果の研究
コバルト
理学研究科
放射線照射による遺伝子損傷の分子機構
Lバンドライナック/コバルト
産研
放射線反応場を利用したナノ粒子材料の合成
コバルト
工学研究科
放射線化学反応活性種
Lバンドライナック/コバルト
産研
極低温下でのKu帯パルスESR実験用石英へのγ線照射
コバルト
ラジカルイオン光励起状態
Lバンドライナック/コバルト
産研
基礎工学研究
科
ラジカルイオンの反応性
Lバンドライナック/コバルト
産研
RF電子銃ライナック
理学研究科
放射線化学反応中間体
Lバンドライナック/コバルト
産研
ミューオン電子転換過程探索実験 DeeMe 計画のための電子
飛跡検出用極小セルガスチェンバーのプロトタイプ検出器の
ビーム試験
水溶液の放射線誘起スパー反応研究
Lバンドライナック/コバルト/RF電
子銃ライナック
産研
フォトカソードＲＦ電子銃ライナックによるフェムト秒・アト秒電子
パルスの発生
RF電子銃ライナック
産研
フェムト秒アト秒パルスラジオリシスの研究
RF電子銃ライナック
産研
陽電子消滅法を用いた高分子電解質膜の研究
コバルト/施設利用
産研
Sバンドライナックを用いた陽電子ビーム生成の検討
施設利用
産研
マイクロ秒ミリ秒パルスラジオリシス法における放射線化学の
研究
Lバンドライナック
ナノ秒領域での量子ビーム誘起化学反応基礎過程
学外共同利用テーマ ･･ 計9件
テーマ名
物質・デバイス領域共同研究拠点テーマ ･･ 計10件
装置
所属
テーマ名
装置
所属
集束型ウイグラー開発の基礎研究
Lバンドライナック
東北大・KEK
テラヘルツカメラを用いたISIR THｚ-FELの特性評価
Lバンドライナック
日本電気（株）
サブピコ秒パルスラジオリシスによるナノ空間反応初期過程の
研究
Lバンドライナック
北大
極微細加工材料の反応機構の解明
Lバンドライナック
北大
Lバンドライナック
摂南大
テラヘルツ領域における癌凍結組織の透過スペクトル計測の
試み
Lバンドライナック
福井大
大強度THz FELを用いた円偏光赤外分光法による固体電子
状態の研究（Ⅱ）
Lバンドライナック
神戸大
Lバンド電子ライナックにおけるTHz-FEL光特性評価および利用
発展の研究
Lバンドライナック
摂南大
レドックス機能を付与したリポソーム内での反応活性種のダ
イナミクス
イオン液体中での電子およびホールのダイナミクス
Lバンドライナック
金沢大
Lバンド電子ライナックによる偏光高強度THz光を用いた固体電
子状態の研究
Lバンドライナック
摂南大
高強度赤外光照射による物性制御
Lバンドライナック
阪大（基礎工）
パルスラジオリシス法による軟X線顕微鏡用レジストの高感度
化研究
Lバンドライナック
早大
高分子系飛跡検出器内の放射線損傷形成構造
Lバンドライナック/コバル 神戸大
ト
超分子の放射線化学
Lバンドライナック/コバルト Konkuk大
ラジカルイオンの結合解離過程の研究
Lバンドライナック/コバル 群馬大
ト
ナノエレクトロニクス用高分子材料の反応素過程
Lバンドライナック/コバルト 北大
施設利用
Lバンドライナック/RF電
子銃ライナック
原子力機構
陽電子による大環状ポリエーテルの物性評価
パルスラジオリシス法を用いた非均質反応場での過渡現象
に関する研究
高精度放射線治療のためのナノ・マイクロ線量計開発
Lバンドライナック/RF電
子銃ライナック
広島国際大
京大
強力超短時間パルス放射線発生装置
Lバンドライナックの利用状
況
研究の手法と目指す方向
放射線計測
クリーンエネルギー
触媒化学
ライフサイエンス
環境評価
産業利用
燃料電池
物質・材料科学
半導体
DNA損傷
基礎・応用科学研究と共同利用の推進
材料評価 生体・機能発現
新型レジスト開発
ラジカル反応機構の解明・利用
原子・分子の動力学的解析
赤外ラマン分光
赤外吸収分光
時間分解電子線回折
材料加工
電解質膜評価
THz波光源開発
EUV光源開発
パルスラジオリシス
陽電子源
時間分解電子顕微鏡
電子加速器
ガンマ線源
維持・管理
Lバンドライナックの研究テーマ
• Aマイクロ秒ミリ秒パルスラジオリシ
ス法における放射線化学の研究
• ナノ秒領域での量子ビーム誘起化学
反応基礎過程
• 高輝度電子ビームの発生と特性測
定
• 赤外FELによるテラヘルツ波源開発
• ＯＴＲによるウェーク場とバンチ構造
学外共同利用
の評価
• 集束型ウイグラー開発の基礎研究
• サブピコ秒パルスラジオリシスによるナ • EB/EUV用 レジスト高感度化のため
の高速時間反応研究
ノ空間反応初期過程の研究
• テラヘルツ領域における癌凍結組織の • 放射線照射による遺伝子損傷の分
子機構
透過スペクトル計測の試み
• 放射線化学反応活性種
• Lバンド電子ライナックにおけるTHzFEL光特性評価および利用発展の研究 • ラジカルイオン光励起状態
• Lバンド電子ライナックによる偏光高強 • ラジカルイオンの反応性
度THz光を用いた固体電子状態の研究 • 放射線化学反応中間体
• パルスラジオリシス法による軟X線顕微 • 水溶液の放射線誘起スパー反応研
究
鏡用レジストの高感度化研究
• 超分子の放射線化学
• ナノエレクトロニクス用高分子材料の反
応素過程
拠点利用
• テラヘルツカメラを用いたISIR THｚFELの特性評価
• Ｊ2 極微細加工材料の反応機構の解
明
• 大強度THz FELを用いた円偏光赤外
分光法による固体電子状態の研究
（Ⅱ）
• レドックス機能を付与したリポソーム内
での反応活性種のダイナミクス
• イオン液体中での電子およびホールの
ダイナミクス
• 高強度赤外光照射による物性制御
• 高分子系飛跡検出器内の放射線損傷
形成構造
• ラジカルイオンの結合解離過程の研究
• パルスラジオリシス法を用いた非均質
反応場での過渡現象に関する研究
• 高精度放射線治療のためのナノ・マイ
クロ線量計開発
5年間のLバンドライナック利用実績
年度
2008(H20) 2009(H21) 2010(H22) 2011(H23) 2012(H24)
運転総日数
190
193
198
208
217
総運転時間
2470
2609
2605
2729
2745
250
200
運転総日数
• Ｌバンドライナックを用いた氷物質のパ
ルスラジオリシス
• 電子線パルスおよび60Co線源を用い
た、レーザー核融合γ線スペクトロメー
ター校正実験、並びにγ線遮蔽中性子
計測器の開発
産研内利用
150
100
50
0
3000
2500
総運転時間
学内共同利用
2000
1500
1000
500
0
2008(H20) 2009(H21) 2010(H22) 2011(H23) 2012(H24)
年度
強力超短時間パルス放射線発生装置
Lバンドライナックの問題点
• 主要装置の老朽化と故障
– 1975年（昭和35年）設置、1978年（昭和38年）運転開始、以来
36年間稼働
– 2012年秋に加速管のロウ付け部で大量の冷却水漏れ
基幹部分での致命的損傷
• 加速管
漏水箇所
– 高周波共振器の１種、全長3 m
– マイクロ波パルスのエネルギーを貯めて電子ビームを高いエネル
ギーに加速
– 銅製で穴のあいた多くの円盤と円筒を銀ロウ付け（温度の高いハ
ンダ付け）で組立
Section 1
Section 2
Section 3
• 冷却水
パルスラジオリシス計測
室
– イオン交換樹脂を用いた純水
– マイクロ波パルスで発生する熱を取り、100分の1℃の高い精度で
温度を一定に保つ
– 10気圧近い水圧をかけて毎分100リットル以上流す
• 故障
漏水部
– ステンレス製補強板下のロウ付け部より冷却水が大量に噴出
– 運転不可能
– ロウ付け部の腐食が原因で修理不能
• 応急修理
– 金属片を接着剤の一種で留めてネジで押さえて水漏れを止め運転
再開
• 問題点
– 水漏れ再発の懸念
– 加速管やそれ以外の部分でも同様の事故が起こる可能性大
水の噴出