科学機器

産 学 官との 連 携

No.

8
23

科学の峰々

201
7・1

特定国立研究開発法人 理化学研究所 播磨事業所 事業所長
放射光科学総合研究センター センター長

石川 哲也 先生 に聞く

世界最高峰のX線施設
89「SPring-８」と「SACLA」が開く
サイエンスの革新 下
ス プ リン グ

聞き手：佐藤藏満岡田

取材日：2016年11月9日
東京科学機器協会会議室

エイト

さくら

文俊 日本科学機器協会 広報副委員長
同専務理事邦弘
同事務局長
康弘（取材・撮影・編集協力：クリエイティブ・レイ㈱安井久雄）

石川 哲也 先生のプロフィール〈経歴〉
1982年 東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻修了（工学博士）
1983年 高エネルギー 物理学研究所 助手
1989年 東京大学工学部物理工学科 助教授
1994年 東京大学工学部附属総合試験所 助教授
1995年 理化学研究所 マイクロ波物理研究室 主任研究員
1997年 理化学研究所 X線干渉光学研究室 主任研究員
2005年 理化学研究所 放射光科学総合研究センター 副センター長Ｘ線自由電子レーザー計画合同推進本部プロジェクトリーダー
2006年 理化学研究所 放射光科学総合研究センター センター長
2010年 播磨研究所 所長 兼務
2013年 理化学研究所組織改変により播磨研究所長 兼務が解かれ播磨事業所長 兼務 現在に至る〈賞〉
2012年 「大型放射光X線光学系の開発」の業績により紫綬褒章を受章

18

科学
機器

産 学 官との 連 携

世界一の施設が果たしてきた
日本の産業界への貢献

界最先端の研究者が集うこの場所で実験ができることは、企業にとってもメリットがあると思っています。

二番手では見えない、一番だけが見える世界がある─ 1997年 に 運 用を 開 始し た

─日本が培ってきた多くの技術

─ こうした“世界一”の施設が日「SPring-８（スプリング-エイト）」、の粋を集めることによって完成し本にある意義をどう感じられてい2012年 に 運 用 を 開 始 し たた国家基幹技術「さくら」 は、ますか。

「SACLA（さくら）」、共に世界ほぼ100%国産で建設されたそう最高峰のX線放射光施設としてですね。

「これまで見えなかったナノの世

石川

一番でないと見えない世界があります。二番手は一番の背中界」を観察・解析できることを伺石川“ほぼ”とことわりをつけなけを見ているだけですが、一番前にいましたが、特に「さくら」 からればいけないのが残念ですが、出ると見えてくる世界があるわけで生まれた成果を教えていただけま

先端基盤施設の中では国産化率す。その見えてくる世界をどんどんすでしょうか。

がぬきんでて高い９８％で、検出広げていくことによってまた新しい器のCCDチップのみイギリス製で世界がやってきます。放射光分野した。

はまだ日本がトップ集団にいますが、石川一例をあげますと、大手メーカーが金属を強化するための解前号でお話しましたが、「さくら」進歩を怠るとすぐに遅れてしまいま析などで大いに活用いただきましは諸外国で数キロメートルの規模すし、このような基盤をしっかり守た。金属の強化にはレーザー光をで計画されていたＸ線関連の施設ることによって先端的研究を花開照射するのですが、その過程でどを長さ700mで実現したもので、「さかせ、日本の技術力のレベルアッういう現象が起きているのかを、くら」以後のX線放射光施設はコプを図っていく事が「さくら」に課「さくら」での分析によって動いてンパクト化することが世界の常識とせられた使命ではないかと考えている世界の一瞬をナノレベルで切なりました。このコンパクト化と技術います。言わば日本の技術の「縁り取って、事細かく解明できました。の高度化を両立できたのは、日本の下の力持ち」です。

それにより、今後さらに強い金属の広範な産業技術の賜物にほかを作るにはどういう風にレーザーをなりません。システムも我が国独自─ 多くの企業がナノレベルの物照射したらよいのかが分かり、製のもので、当時の水準では未踏質解析に活用し、その結果生ま品の品 質 向 上や製 造 工 程の効の様々な技術を、メーカーの皆様れた製品が、私たちの身近なと率化に役立てていただきました。との協力のもとで一つ一つ解決すころで活かされているのですね。

さらに、今までになかったような強ることができました。

さて、運用開始から間もなく20年度を持つ金属を作るにはどうすれ「スプリング８」でも日本の多くのを迎える「スプリング８」 ですが、ばいいかという将来の開発にもつ企業にご協力をいただいたわけでさらにグレードアップすることが計ながっていくわけです。

すが、「さくら」の建設においては画されているそうですね。

このように広く産業界で分析ツーおよそ８００社もの企業の皆様にごルとして使っていただいているわけ協力をいただきました。その中には石川 さらに強力なＸ線を出せるですが、もうひとつ大きなビジョンか「日本科学機器協会」の会員企ようにするため、今後４～５年をから、産業界の経営者の方々に戦業様も多数含まれています。このけてのビジョンがあります。「スプリ略の道具としても利用していただき２つの施設は日本のものづくりの力

ング８」は直径約500mの円形加たいと考えています。そして、世の結晶と言えるものです。

速器ですが、これは例えると蛍光19No.

8232017・
1

科学機器
No.

8232017・
1

産 学 官との 連 携

灯の束のようなものなのですが、そ石川 日本の放射光研究は1960

石川 「スプリング８」のビームラ

うしたＸ線を出すランプをもっと明る

年代に東京の田無市(現・西東京イン設計の手伝いを始めたのがく、もっとエネルギーの使用を抑え市)にあった東京大学原子核研究1993年頃からでした。もちろん私られるものに入れ替えようというわ所の電子シンクロトロンからの放射だけでなく、チームで設計をしておけです。言うなれば、古い蛍光灯光を寄生的に利用したのが始まりり、私はそのメンバーの一人でした。

をLEDに取り替えるようなイメージです。

実は「スプリング８」の建設計です。そうすると今の「スプリングその 後「SOR-RING」という画時には途中で無理難題とも言え８」の100～1000倍もの強い光が施設が世界で最初の放射光専用ることもありまして…計画の途中ででき、メーカーの方が分析に利用蓄積リングとして原子核研究所に稼働が１年早まったのです。それした場合、同じ時間で分析できる建設され、先導的な成果を産みだでも何とかしなければと試行錯誤しサンプル量は圧倒的に増え、効しました。この「SOR-RING」は、奮闘しまして、結果的には予算内率が格段にあがります。

昨年9月、我が国の生活や経済におさめて高性能のものが建設での発展に大きく貢献した分析機器き、大変評価を頂くことが出来まし─ そして、“世界一”短い波長や科学機器に与えられる「分析た。そして「さくら」 では、全体0.06nmのX線を記録した「さくら」機器・科学機器遺産」に認定さの基本設計を担うことになりました。

も、グレードアップされるのでしょれました。

「スプリング８」 同様、非常にうか。

そして1980年代前半に、もっと大規模な施設なので、基本設計エネルギーが高くて波長の短いXを組み立てたうえで、細部はそれ

石川 「さくら」 が最初のX線自線放射光源として、茨城県のつくぞれ専門領域の研究者が手がけ由電子レーザーを発振したのがば市に建設されたのが「フォトンフました。こうして新しい光源を作っ2011年（平成23年）６月で、そァクトリ」というものです。私は博ているわけですが、「新しい計測の３年後の2014年には２本目のレ士課程を修了した後、このフォトン装置が生まれたら必ず新しいサイーザー発振にも成功して、今は共ファクトリの助手として採用されましエンスが生まれなければならない」

用運転をスタートしています。今後た。フォトンファクトリは間違いなくと私は思っています。

も産官学の利用者の皆様方と協世界を先導する放射光施設の一

当施設にはエンジニア、テクニ力して、さらに有効に活用してもらつで、数々の成果を残しました。

カルをあわせて総勢200人弱のスタえる施設にしていくことを計画して同じく80年代には、化学分野にッフがいますが、そのうち20人程が重点をおいた放射光施設として愛トップサイエンティスト、いわゆる研

知県岡崎市に分子研「UVSOR」

究者です。そのスタッフ全員に、が建設され、数々の先導的成果新しい光源、新しい計測装置を作っが生み出されました。

たその結果として、新しいサイエンスいます。

新しい施設は「新しいサイエンス」を産むためのものを産むことを常に要請しています。
─ 2016年9月「SOR-RING」

─ 日本の放射光研究は着実に施設が「分析機器・科学機器遺実績を重ねて、現在の「スプリン産」 認定を受けましたが、日本

グ８」と「さくら」 に至ったわけの放射光を利用した研究施設は、ですね。

どのような歩みをたどって来たの

ところで、石川先生は「スプリン─ 播磨・放射光科学総合研究でしょうか。

グ８」から、施設の設計にたずさセンターの概要と取り組みを教えわるようになったのでしょうか。ていただけますか。

20

年間２万人以上の見学者誰もが感動する「さくら」

科学機器産 学 官との 連 携No.

8232017・1

石川放射光科学総合研究セン

ターは国立研究開発法人 理化学研究所に属する基盤センターの一つであり、「スプリング8」と「さくら」の維持管理高度化に責任を持つとともに、放射光利用に関する研究開発を行っています。
日本が世界に誇る「スプリング8」と「さくら」を利用者の皆様に快適に利用していただくことと、放射光の新しい可能性を開拓し、次世代放射光施設に向けた研究開発を進めることをミッションとしています。
特に今後数十年を考えたとき、我が国の研究環境の変化に対応した自動測定技術の高度化、データ処理技術の高度化などに重SPring-8 実験ホール内部

21

科学
機器

産 学 官との 連 携

全長700メートルの「さくら」ビームライン（断面図）

No.

82320
17・1

高品位な電子ビームを生み出す電子銃

電子を効率よく加速する400メートルの加速器■カソード電子銃
グラファイトヒーターの開発により1,450℃の高温で一様にカソードの加熱が可能に。

■電子銃から発生させた電子を、マイクロ波を使って光速の99.9999998%にまで加速。筒状の装置が電子の通り道となる加速菅。「さくら」の全長700メートルのうち、約400メートルが電子を加速させる領域に。

■小さな断面積で拡がらない高品質のビームを発生させるために開発されたセリウムボライト単結晶のカソード（写真右）に高電圧パルスを印可するための高圧回路を収納するオイルタンク。

点的に取り組んでいきたいと考え万人程になり、特に７月から８月はチンの商工会議所などの方々のよております。日本の放射光科学が実験を停止する長い期間がある

うに、海外からも見学にいらっしゃ

世界のトップレベルにあることを維ので、その時は「さくら」の４００います。また「さくら」の利用にあ持し続けることが重要で、そのたｍの長さがある加速器棟の中を歩たっては「トライアル」のような形めの研究開発を地道に進めていくくことができます。やはりどなたがもありますので、お気軽にお問いことを考えています。

見ても感動されますね。施設の停合わせいただければと思います。

止期間は年末やゴールデンウィー気になる費用面は、「SPring-8」

─ この記事を見ている会員企クも短いながら行っていますので、では1時間の利用で8万円弱程度業の方も、施設を見学できるのでその時もなるべく歩いていただいてです。

しょうか。

施設の規模を体で感じてもらっています。見学時の説明は、実際「波はきれいな算数」
波動現象作用への興味から研究の道へ

石川 はい、１５名以上のグルーに働いているスタッフが持ち回りでプの方を対象に受け付けておりま行っていまして、研究者と話したして、ほぼ毎日見学にいらしていまいという希望などにも応じるようにしす。企業や研究者の方だけでなく、ています。会員企業様も是非いら─ ところで、石川先生は中学学生の申し込みも多くスーパーサイしていただき、少しでも身近に感じ生や高校生の頃から「Ｘ線」やエンスハイスクールはほとんどが見て欲しいと思います。

「光」の分野に興味があったので学に来ます。見学者は年間で２22

また、台湾の高校生やアルゼン

しょうか。

科学
機器産 学 官との 連 携No.

8232017・1

X線レーザーを生み出す真空封止アンジュレータ■加速菅の断面加速菅は純度の高い銅でできた円板状の構造と電磁波の吸収体を組み合わせたものが何層にも重なっている。 電子が手前から奥に向かって加速されながら進む。

入らないもの、特に新しい原理に基づくオリジナルなものをどのように作っていくかというところにあるよう■真空封止アンジュレータによって、低い電子ビームエネルギーでもX線レーザーの発生が可能。
一台５メートルもあるアンジュレータを２１本も直列につなげることで「アンジュレータビームライン」を構成、「さくら」の全長７００メートルのうち、アンジュレータビームラインは２４０メートルでコンパクトな設計に。に思います。
近年、中国の若い研究者と会うことも多いのですが、物事を原理原則から組み立てて考える能力に非常にすぐれているように感じま石川

学生の頃から波動現象にもともとX線を使ってシリコンを研究す。これは、以前は日本人が得興味がありました。高校生の頃はしていたのが、今度はシリコンを意だったことで、その結果、様々体感できる波動として、海の波や、道具として使ってX線を扱うようになオリジナルを作りだしていたわけ

地球の波といえる地震などに関すなったというわけです。

ですね。色々な科学機器が容易る本を読んでいました。波というのに利用できるようになると原理を忘は算数に置き換えると実に“きれい─ 先生が大学生だった頃と、れてただ使うということも起こりかねな”算数なのです。そして大学で今の若い世代で、違いを感じるませんので、その点は、我々科はシリコンの単結晶を当初研究しことはございますか。

学機器の利用者とメーカーなどのていました。シリコンというのは、供給者が一緒になって考えていく人類が作りだした最高に“きれい石川な”物質なのです。このシリコンが出来る人は出来る、と感じます。

放射光を扱うのにいいマテリアル

そのあたりは昔と同じです。しかし、

─ そうした日本国産の科学技だったのです。例えばＸ線を扱う最近の科学機器については自分術に関して、「スプリング８」「さく実験に使うレンズなど、光学素子が学生の頃に比べて夢のように進ら」 の関連とは別に、先生が計を作るのにはシリコンの結晶が必歩し、使えるものが多くなり、必要画していることはございますか。

要です。こうしたことを経て、放な機器はお金があれば手に入れ射光やＸ線の世界を深めることにることができるようになりましたね。

石川

なっていきました。言い換えると、ここで重要なことは、それでも手にを分子レベルの三次元で観察でき今の若い世代の研究者も、べき課題と捉えています。

電子線の分野では、試料

23

科学
機器

産 学 官との 連 携No.

8232017・1

兵庫県佐用町にある理化学研究所・播磨の大型放射光施設X線自由電子レーザー「スプリング８」（右側）と「さくら」（左側）。

る「クライオ電子顕微鏡」というもなものになると思います。その面のがあります。試料を液体窒素がで、科学機器業界に身を置くメー凍るくらいの温度に冷却することでカーやディーラーの方に対して、電子線の影響を受けずに観察出ご要望はございますか。

「さくら」から人類のサステナビリティに貢献する技術を
─ 最後に、放射光科学総合研来るものなのですが、海外製のものに席捲されています。１台につき石川 もともと日本の企業は民生究センターの展望と課題、そして７億円前後もの金額が日本から海品を作る技術において非常に高石川先生が考える今後のビジョン外に流れてしまっているのは非常度なものをお持ちだと思います。そをお聞かせください。に残念なことです。実は電子顕れを先進的な研究機器の開発の微鏡の技術の半分くらいは、加速ために改良、改造をお願いしたい

石川器の技術と同じようなものです。な場合などスムーズに連携していくを超えて世界の放射光研究の基ので、ぜひ日本発で作りたい。今方法には、まだ改善の余地がある盤を支えるものであり続けたいと考後、私もこれまでの研究を生かしてように感じます。

えています。ただ残念なことに、日センターとしては、わが国「クライオ電子顕微鏡の国産化」

また、今後少子高齢化が進む本がすべての分野でトップを担っを実現させたいと思っています。

と共に科学機器への要請も変わって戦い続けることはかなり無理があていくのではないかと想像します。

ります。放射光分野はまだ日本がト─ 「 国 産の科 学 機 器、 科 学

これをひとつのチャンスと捉え、世界ップ集団に残っていますが、このよ施設」を作りあげていくには、日のマーケットに打って出られる体質

うな基盤をしっかり守ることによって本の様々な企業との連携が大切を作っていくのはいかがでしょうか。

先端的研究も花開くのではないか

24

科学
機器

産 学 官との 連 携

No.

8
2320
17・1と考えています。特に今後数十年要があるわけです。「さくら」からいうことを進めていけば、実現はでは、わが国の研究環境変化にそうした問題を解決する道筋を提決して夢ではないと思います。

対応した自動測定技術の高度化、示していきたいと思っています。

是非、見学にいらしてください。

データ処理技術の高度化などを重長期的視点で言うと、化石燃点的に取り組むべきと考えていま料や核燃料に頼らず、水とCO2─ 石川先生ありがとうございます。そしてその先、日常の中から（二酸化炭素）からエネルギー資した。

出てくるサイエンスの課題はますま源を作り出す必要があると思うわ

私たちが想像することもできないす大きくなりますので、人類のサスけです。燃焼反応は水とCO2を出ような画期的な新技術や新産業テナビリティ（持続可能性）に貢して終わるので、これらを再びエの礎が「スプリング８」、「さくら」献するサイエンスを進めていく必

ネルギーに戻してあげられると素によって創られていくことを期待し要があると思っています。

敵ですよね。これは決して夢物語ています。

ではないと思っております。身の回
─ “人類のサステナビリティにりにある植物は、何十億年も前か貢献するサイエンス”とは、具体らこの作用を葉で光合成として行的にどのようなことでしょうか。っているのですから。
「さくら」を用いてそのあたりのフ石川

人類が持続的に生存する

ァンクションを原子スケールでちゃんためには、現在地球が直面してと解明して、ナノの世界で原子をいる様々な問題を解決していく必組み合わせてどう働かせるのかと

次号「科学の峰々」では、東京大学 地震研究所
高エネルギー素粒子地球物理学研究センター

田中 宏幸 先生にお話いただきます。

25