■第34回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム（JSR2021）企画講演報告』
企画講演 『次世代放射光施設計画の推進状況

内海

り，基本建屋新築工事の進捗状況についての講演が行われ渉た。建設地は，東北大学青葉山新キャンパスの南端部，約（量研 量子ビーム科学部門 次世代放射光施設整備開発センター）

55,000 m2 の敷地であり，平成31年 3 月に敷地造成工事が

企画要旨

着工，令和 2 年 3 月には基本建屋新築工事が着工され令和元年度から本格的にスタートした「官民地域パートた。同年 12 月末現在の工事進捗率は約 20 で，実験ホーナーシップ」による次世代放射光施設（軟 X 線向け高輝ルの床コンクリート打ちがほぼ終了し，まもなく鉄骨工事

度 3 GeV 級放射光源）の整備が，令和 5 年度の完成を目屋根外壁工事が開始される予定である。地盤として不指して着実に進行している。東北大学青葉山新キャンパス

適当な表土約 5 メートルを除去した後，支持力が得られにおける基本建屋の建設と並行して加速器コンポーネントる深度まで「深層混合処理工法」による地盤改良が実施さの製作が鋭意進んでおり，各ビームラインの設計製作もれた。次世代放射光施設は蓄積リングの曲率が大きいた開始された。計画の進捗状況と今後の見通しなどについて

め，実験ホールの幅が SPring8 に比べても大きく，ビー学会員に報告する。

ムラインに干渉することなく建屋の屋根をいかに支えるか221名が問題となっていたが，蓄積リング加速器トンネルの天井

企画参加人数
講演構成

部に V 字柱を構築することでこれを解決した。また，床1.

次世代放射光プロジェクト概況

2.

基本建屋新築工事の進捗状況

3.

加速器開発整備の進捗

内海

渉（量研）

により，加速器やビームライン機器への変形や振動が伝わ鈴木一広（光科学イノベーションセンター）

4.
5.
6.
7.

や壁の要所にエキスパンションジョイントを配置することりにくい構造設計がなされている。

西森信行（量研）

加速器整備開発の進捗状況に関しては，発表者を代表し渡部貴宏（高輝度光科学研究センター量研）て量研の西森信行氏が講演を行った。次世代放射光施設に

田中均（理研量研）

おける加速器の設計製作思想（機器のコンパクト化，少高橋正光（量研）

人数での運転維持管理，合理的な設計製作，将来軟 X

共用ビームライン進捗状況

コアリションビームラインの設計と建設の進捗状況

線 FEL への拡張への配慮，スケジュール厳守），が述べ

中村哲也（東北大学光科学イノベーションセンター）られた後，加速器チームから基本建屋設計に対して提案

東北大学国際放射光イノベーションスマート研究セ実施された振動対策や温度対策， LED 照明耐放射線対策ンターなどが紹介された。続いて，加速器要素技術開発の進展に村松淳司（東北大学）

次世代放射光施設の放射線安全の検討状況ついての報告があり，蓄積リング加速器空洞開発に関し有小西啓之（量研）

害高次モード（ HOM ）吸収体を入れて 0.9MV 加速に必要な120 kW を達成したこと，市販熱カソードを用いたコンパクト高性能電子銃を開発したこと，などが説明され

講演概要
はじめに，内海が「次世代放射光プロジェクト概況」と題して，次世代放射光施設の目指すもの，官民地域パートた。機器製作は順調に進んでおり，本年 12 月から順次基本建屋への搬入が開始される。

ナーシップの枠組み及び整備役割分担，光源としての加速量研の高橋正光氏からは，国が整備を行っている 3 本器の主要諸元などをあらためて概説した後，第 1 期整備の共用ビームライン進捗状況が報告された。 3 本の共用ビームラインとして 10 本を整備予定であり，そのうち 7ビームラインは， BL02U 軟 X 線超高分解能共鳴非弾性本をコアリションビームラインとしてパートナー機関が整散乱（ RIXS ）ビームライン， BL06U 軟 X 線ナノ光電

備，3 本を共用ビームラインとして量研が整備する予定で

子分光（ ARPES ）ビームライン， BL13U 軟 X 線ナノあることをその概要リストとともに説明した。新型コロナ吸収分光（XMCD）ビームラインであり，「次世代放射光の影響により，基本建屋の建設工事に関して，当初予定よ施設ビームライン検討委員会」においてラインアップが決り若干の遅れが生じたものの，その後は順調に進捗してお定され，「次世代放射光施設利用研究検討委員会」におけり，建屋が一部竣工する令和 3 年 12 月頃から加速器設置る，想定される利用研究やエンドステーション機器，光学作業を開始し，令和 5 年12月にファーストビーム，令和 6系技術などについての議論や助言などをもとに，量研が設年度から共用開始というスケジュールで進んでいる。

計製作を進めている。講演では，各ビームラインの目続いて光科学イノベーションセンターの鈴木一広氏によ的，製作が開始されている挿入光源，設計が進行している

76 ● 放射光 Mar. 2021 Vol.34 No.2
(C) 2021 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research放射光ニュース ■ 第34回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム（JSR2021）企画講演報告

光学系の詳細が紹介されるとともに，今後のビームライン討を行い，規制当局との種々の協議を行っていることが紹整備スケジュールが示された。

介され，現行の問題点とその解決策案，遮蔽設計の状況な

一方，パートナーが整備を担当しているコアリション

どについての説明がなされた。

ビームラインについては，東北大学及び光科学イノベーシ
ョンセンター所属の中村哲也氏が講演を行った。コアリシ

企画講演『硬 X 線回折散乱による物性研究の最前線』

ョンビームラインのラインナップは，軟 X 線ビームライ

若林裕助（東北大学）

ンが 3 本，テンダー X 線の利用も含む硬 X 線ビームライ

企画趣旨

ンが 4 本である。利用ニーズを踏まえた対応として，1 本

放射光実験技術は光源検出器解析法の進歩に伴い，のビームラインを同時利用可能な複数ビームラインに分岐常に進歩を続けている。回折散乱分野でも， 2000 年代する技術の導入をはかることが紹介された。この分岐技術

以降高性能な二次元検出器が普及した事で技術上のボトルにより，先端性重視の 7 本のメインビームラインに加ネックが一つ解消し，それに伴って新たな解析技術がここ

え ， 利 用 効 率 重 視 で 強 力 な DX 化 を 推 進 す る ブ ラ ン チ

数年の間に進歩してきた。

ビームラインを最大 8 本追加する計画である。コアリシ

硬 X 線の回折散乱は， X 線の透過力の高さも手伝っョンビームラインの設計製作は，東北大学国際放射光イて実験技術に比較的制約が少なく，計測技術として工夫をノベーションスマート研究センターと光科学イノベーシする余地が大きい。また，散乱過程に紛れが無く，構造をョンセンターとが中心となり，理研，JASRI，東大物性研

仮定すれば散乱強度分布を計算するのは極めて容易であなどの協力により行われている。

る。この側面は，解析手法の工夫のしやすさに直結してい引き続き，その国際放射光イノベーションスマート研る。解析手法の進展は，情報科学やトポロジーなどの数学究センターの概要について，東北大の村松淳司氏による講的技法の活用が広がった事，あるいは第一原理計算によっ演が行われた。同センターは，東北大学の学内共同利用組て計測とは別の方向からの物理的要請を解析に取り込む事織として令和元年 10 月 1 日に設置され，新学術の創発とが実質的に可能になってきたことなど，色々な方向性での未踏研究領域を開拓する，社会連携に基づき未来価値創造進歩が見られる。

を支援する，海外施設/大学との国際研究ネットワークを本企画講演は，主に20 keV 以上の X 線を用いた回折構築する，世界トップレベルのグローバルリーダーを育成

散乱の実験解析技術の現時点での最前線を示すことで，する，ことをミッションとしている。エンドステーション

今後の光源の進歩に向けた準備の出発点を与える事を狙っの設計や整備から，産業界によるエンドステーション活用て企画された。

まで，サイエンス面の学術の全面的な協力を牽引するとと

企画参加人数

約190名

もに，「リサコン 4 極構想」において，国外のリサーチコ

講演構成

ンプレックス間の連携のハブとなり，国際的規模で，施設

1.

はじめにと連携する大学を通して，次世代放射光施設を活用した研2.

精密電子密度解析による価電子密度の直接観測

若林裕助（東北大）

究教育，人材育成を実現することを目指している。講演
では，センターにおける横幹，基幹，展開の 3 つの研究澤3.

部門及びそれらを構成する 14 の「スマートラボ」の概要が紹介された。また，これらとは別に光科学イノベーショ学連携研究部門」も設置されている。

4.
5.
6.

鉄の酸化被膜形成過程
分解能計測

7.

（ RI 規制法）」に基づく放射線発生装置の使用許可申請を高圧技術と欠損データ復元によ桑山靖弘（東大）
小野寺陽平（京大）
微弱信号の解析による高時間
若林裕助（東北大）

The role of coherence, disorder and temperature in theSimon E. Wall（Aarhus Univ., Denmark）

既存放射光施設では実験ホールは放射線管理区域になって8.

おり，ユーザーは事前に放射線業務従事者登録されている

講演概要

大きなハードルの一つとなっている。講演では，次世代放正樹（東工大）

photoinduced phase transition in VO2行い，それに伴う施設検査に合格する必要がある。国内のことが求められ，これが特に産業界の放射光利用に対する東

鋭い回折ピークを持つ液体ガラス化しやすさのトポロジカルな分類された。国内の他の放射光施設と同様，次世代放射光施設も運転開始前に「放射性同位元素等の規制に関する法律

高圧高温での溶融鉄る密度音速決定

最後の講演では，量研の小西啓之氏により，次世代放射光施設における放射線安全放射線管理の検討状況が報告

負熱膨張材料の局所構造解析全散乱データ解析と光電子分光の相補利用ンセンターとの共同研究部門である「放射光次世代計測科博（名大）おわりに足立伸一（高エ研）はじめに企画提案者の若林が，本企画講演の趣旨説明を行った。

射光施設では，ユーザーの利便性向上と産業利用を含む利

最初の 2 つの講演は無機結晶に関する話題であった。

用分野の拡大を図るため，放射線業務従事者でなくとも可名大の澤博氏より，内殻電子を差し引いて，外殻の 2p や能な限り放射光実験に参加できることを目指して種々の検3d 電子の分布を可視化した結果が示された。単結晶構造

放射光 Mar. 2021 Vol.34 No.2 ●77

解析と同様のデータを高い散乱ベクトルまで測定し，高角う。この限界を，格子系が追い付かない速さでの励起と，側の反射のみを用いて原子位置を正確に決める。実験的に散漫散乱による乱れの測定によって乗り超えた計測が示さ得た散乱振幅から，こうして求めた内殻からの散乱振幅をれた。

差し引く事で，外殻電子のみの情報を取り出せることが紹KEK の足立伸一氏から，硬 X 線回折という，ある意味介された。得られた電子密度は，遷移金属の 3d 軌道が周一番伝統的な放射光利用がどう進んでいるかが示された。

辺の酸素の p 軌道と混成している様子を可視化してい他のプローブとの相補利用も有効であろうから，多様な放た。続いて東工大の東正樹氏より， pdf 解析と HAXPES射光の活用が広がると良い，という趣旨のまとめの言葉をを組み合わせて，Bi や Pb を含むペロブスカイト型酸化物頂いた。の負熱膨張の起源を探った結果を紹介いただいた。 Bi はオンライン開催となった印象を述べておきたい。講演者

三価と五価， Pb は二価と四価しか取らず，それに応じて側としては，そもそも会場の雰囲気と呼ぶべきものが醸成

B サイトの価数も大きく変わり，大きな体積変化が生じされないためか，その場での調整が難しい。これは発表時る。特に PbCrO3 では電荷グラス状態とも言うべき価数の間が長い場合や，最初や最後の挨拶で特に気になった。会

乱れた空間配置が，圧力によって溶ける事で極めて大きな場の側からは，やや質問が出づらかったかもしれない。そ体積変化が実現する事が紹介された。の一方で，事務局の集計では200人近くもの参加者がいた

続いての 2 講演は液体に関連する講演であった。東大との事で，集客には有利であったと思われる。なによりの桑山靖弘氏からは，地球の外核の組成を知るための高温も，海外からの講演を企画に入れる事ができた。午後のセ高圧実験に関する報告があった。地球の外核は溶融鉄がッションは，ヨーロッパでは朝のセッションとなり，お互主体である事が知られているが，密度と音速以外の情報がいの負担が無い。これは今後も使うべきメリットであると得られない。一方，実験室で作製可能な高温高圧の溶融思われる。

鉄の密度の測定には大きな不確定性が残っていた。この困

放射光利用の一つの柱である X 線の回折散乱は，ほ難は，圧力装置によって高い散乱ベクトルの領域が計測でぼあらゆるものを測定でき，試料環境の自由度も高い。近きない点に起因した。ここでは実空間と逆空間の両側の拘年の解析法の進歩が加わり，さらに発展を続けている。今

束条件を用い，計測できる範囲の情報を全て活かした密度回の企画が，皆さんの次の計画に役立てば幸いである。

算定法を作り，非弾性 X 線散乱によって求めた音速の情報とあわせて鉄の状態方程式を構築した。京大の小野寺陽

企画講演『食品科学における放射光の利用研究』

平氏の講演では，液体のガラス化しやすさを決める要因に上野ついて，数種の液体/ガラスの散乱強度分布から液体構造

瀬戸秀紀（高エネルギー加速器研究機構）を求め，ガラスにならない構造的な特徴を見出す手順が紹聡（広島大学）

企画趣旨介された。パーシステンスダイヤグラムを用いて液体構造

食品は，一般に多成分で構成され，存在状態も液体から/結晶構造のトポロジーを比較すると，ガラス化しないエマルジョンなどのコロイド，そして結晶やガラス状態のEr2O3 液体では結晶とのトポロジカルな類似性が高い事が固体までさまざまな形態で存在している，いわゆる複雑系指摘された。

である。近年，食品科学についても放射光など量子ビーム

最後の 2 つの講演は，全く時間スケールが異なる時間を利用した研究例が増え，昨年 1 月には，PF 研究会「量分解測定に関わる話であった。東北大の若林より，20 ms子ビームを活用した食品科学」（2020年 1 月28日―29日，分解能の X 線反射率測定を通して，鉄の酸化被膜形成過KEK 研究本館）が開催され好評を博した。そこで本企画

程の研究結果を報告した。不可逆に進行する化学反応の経講演では，放射光を用いた研究を数例紹介し，食品科学の過を見るためには，繰り返し測定ができず，一度のイベン放射光利用について一般会員に周知をはかることを目的とトを高速で測定する事が求められる。短い露光時間の写真する。

で信頼できる実空間構造情報を引き出すため，ベイズ推定

企画参加人数96名を用いた解析で，被膜形成の最初の 1 秒間でだけ膜の形

講演構成成過程が異なっている事を示した。最後はデンマークの1‚ 「放射光を利用した X 線 CT による冷凍食品の品質特

Aarhus 大学から， Simon Wall 氏による XFEL を用いた研究報告があった。VO2 は有名な金属絶縁体転移を示す酸化物であるが，大強度のレーザーを照射する事で絶縁相から金属相に 100fs 以下の時間で切り替わる。この過程が性評価」

小林りか（日大生物資源）

2. 「量子ビーム小角散乱による食品タンパク質構造解析の新展開」

佐藤信浩（京大複合原研）

3. 「放射光などによる食品系の微細構造解析」

全体的なコヒーレントな原子変位によるのではなく，構造合谷祥一（香川大農）の乱れを含むことが XFEL を用いた散漫散乱の測定で示

4. 「ホウレン草中の Ca の XAFS を用いた非破壊化学状された。相転移の途中経過をブラッグ反射のみで見ようとすると転移前後の状態の体積分率を見るだけになってしま

78 ● 放射光 Mar. 2021 Vol.34 No.2

態分析」

阿部仁（KEK物構研）

5. 「放射光によるチョコレートの結晶多形変化のその場放射光ニュース ■ 第34回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム（JSR2021）企画講演報告観察」

上野聡（広島大統合生命）

講演概要
はじめに企画立案者の上野が，本企画講演について簡潔ントラント様の構造であることが推測される結果が報告された。（2)については，放射光ではなく Nanoviewer（リガク）の X 線回折測定結果が紹介された。デンプンの糊に趣旨説明を行った。

化及び老化を広角散乱測定により，凍結乾燥などの処理をその後，小林りか氏より，冷凍食品の品質特性評価に放射せず，生の状態で測定した結果が紹介され，もち米デンプ

光 X 線 CT の 手 法 を 用 い た 研 究 に つ い て 紹 介 い た だ いンの糊化に対する D プシコーストレハロースおよびシた。冷凍操作に伴う品質劣化には，直接または間接的に食ョ糖の存在下では， D プシコースが澱粉糊化の温度上昇

品成分の結晶化が影響を及ぼすため，食品中の氷結晶の生を妨げ，老化を抑制することが判明した。さらに最後に，成状態および成長挙動の理解が重要である。また，氷以外

茹でうどん中のデンプンの状態を広角 X 線散乱測定結果の部分，すなわち食品成分が凍結濃縮を受けた部分が，冷について紹介があり，茹でうどんの表面近傍では散乱ピー凍下でどのような状態にあるのかという情報も重要であクが観察されず，糊化が完全に進んでいることが確認される。これらの情報を，放射光 X 線 CT により氷を直接観たが，中心部では弱いながら散乱ピークが観察され，糊化察し，また，凍結濃縮層中の成分の分布を X 線線吸収係が不十分であることが確認された。また，茹で延びにおい数の若干の違いを捉えることで得られた知見が紹介されて，デンプンの糊化の状態は変化しないことが判明した。

た。まず，放射光 X 線 CT によって直接イチゴの冷凍組阿部仁氏からは，元素選択的な非破壊化学状態分析手織の観察を行い，イチゴでは過冷却によって氷のサイズは法である XAFS を用いた，食品中元素の化学状態分析の微細なものとなるが，品質は劣化するという従来の理解と実例が報告された。ホウレン草にはシュウ酸が含まれるこは異なる現象が起きていることを明らかにした。さらに，とから，難容性のシュウ酸 Ca の形で Ca が含まれている

X 線線吸収係数の観察により，高野豆腐において，タンと推測されていた。この課題を， XAFS を用いた化学状パク質由来と考えられる線吸収係数のほかに，油由来と考態分析により実態解明を試みた測定結果について紹介されえられる線吸収係数が観察され，冷凍貯蔵中の豆腐内ではた。Ca K 吸収端の XAFS スペクトルの特徴的な構造がシ氷の再成長に伴う氷以外の成分からの脱水によって，濃縮

ュウ酸 Ca と良く一致し，ホウレン草の Ca が確かにシュ相内でも親水的な成分と疎水的な成分の相分離が起き，こウ 酸 Ca で あ る こ と が 判 明 し た 。 こ の よ う に ， 1 本 ののミクロな相分離がタンパク質の凝集や硬さの増加を引きXAFS スペクトルから，それがシュウ酸 Ca であることを起こす可能性が示された。

初めて直接的に明らかにし，人体吸収率についても化学の佐藤信浩氏からは，量子ビーム小角散乱による食品タン視点から議論できることを示した。今後は，他の葉野菜やパク質構造解析について紹介された。 SAXS 測定により豆類等にも展開し，「XAFS による食品科学」を進めてい小麦タンパク質グリアジンの凝集構造の特徴や水和凝集体

く抱負が語られた。の濃度変化や塩化ナトリウムの添加がもたらす構造変化に上野聡は，チョコレート工場におけるテンパリング装ついて報告され，さらに，小麦タンパク質複合体グルテン置の中でどういう結晶化が生じているかを調べるため，せの構造解析に向けたコントラスト変調 SANS 測定の結果

ん断応力の印加＋温度変化（テンパリング）を同時に引きが紹介された。また， SAXS により明らかとなった大豆起こす装置系により，放射光時分割 X 線回折測定にてチタンパク質グリシニンおよび b コングリシニンの加熱変ョコレートモデル系の多形転移挙動を調べたことが報告さ性の温度依存性や，凝固剤添加時の凝固過程の追跡の結果れた。その結果，せん断応力の効果は，多形によらず結晶についても紹介された。

化を促進することで， V 型以外の結晶多形がテンパリン

合谷祥一氏からは，（1) マイクロ X 線CTによる油調済
みパン粉の微細構造解析，（ 2 ) デンプンの糊化及び老化グにより消去され，結果的に V 型多形のみが生き残ることが判明した。の解析，についての研究結果が紹介された。（ 1)について

最後に，共同企画者の瀬戸秀紀氏より，まとめの発言がは，パン粉油及び空気の元素組成と密度及び各元素のあり，食品は複雑系の極みであるが，それ故に挑戦しがい

X 線質量吸収係数からそれぞれの X 線線吸収係数を求め，のある研究テーマであることが指摘された。最後に，来年CT 画像のピクセル強度との相関性から，パン粉油及び日本で開催予定の「 Neutron and Food 」国際会議につい空気領域を同定し，油ぎれの良い裸麦添加パン粉の空孔て紹介された。

は，撥水撥油構造として注目されているダブルリエ

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