巻頭言

山本 浩史
やまもと

ひろし

[ 分子科学研究所 教授・装置開発室長 ]今年度から装置開発室長を拝命しました。これまで技術課

このような状況を考えた場合、きちんとした技術職員のキャには、主にユーザーとしての立場で色々なことをお願いしてリアパスに対する方針策定とその人材育成を、各施設長と技きましたが、これからは装置開発室の一員としてより近いと術課長がしっかり話し合いながら進める必要があり、技術のころから関わって行きたいと思います。まだ室長にはなった

継承・発展はもとより、管理職人材の育成、年齢構成の適格化、ばかりですので、機器開発技術班・電子機器開発技術班はも組織のシステム化・見える化など、風通しがよく、各職員がとより、他の班についても分かってないところは多々ありま

自ら成長を実践・実感できる組織作りが大事だと思っていま

すが、せっかく「かなえ」の巻頭言を書く機会を頂きました

す。そしてその見通しに従って新しい人材を登用し、教育しので、現時点で感じていることをここに記したいと思います。

て行く必要があります。キャリアパスに関して言えば、おそ技術課に関連してまず初めに感じるのは、分子研におけらく大きく分けて３つのコースがあり、（１）一つの部署にる研究支援体制の充実と、研究者との距離の近さです。他

居てプロフェッショナルを極める（２）いくつかの異なる業の大学や研究機関をそれほど多く知っている訳ではありま種を経験して視野を広げ、個々の業務に従事するとともに、

せんが、前号巻頭言で冨宅先生が記されているように多く各部署をつなぐネットワークの構築と知識の交流を推進するの大学で工作室が困難な状況にある中で、分子研では今も（３）多くの職種を経験しながら最終的にマネージャーとなっ確固とした支援体制が残されており、分子研の技術課を頼って労務管理を行う、といったいくつかの場合に分けた考え方て他機関からわざわざ依頼が来ることもまれではありませが必要だと思っています。そしてそれぞれ必要に応じて、技ん。また研究所のサイズも寄与しているのでしょうが、研術研修・管理職研修を含めた勉強を継続して行くべきでしょ

究者と技術系職員の距離が近く、こうした距離感はこれまう。こうした配置転換や人事交流は事務センターや通常の企で双方が培ってきた信頼関係がその土台となっていること

業では普通に行われていることであり、技術課でももう少しを感じます。このようなすばらしい体制を築かれてきた先頻繁に行われて良いように思います。またキャリアパスとい人の努力に敬意を表するとともに、こうした組織と関係性

う視点だけではなく、例えば部署間交流に関しては、装置開を未来に向かって発展させていく責任を感じています。

発と機器センターが人材交流することによって、測定装置のさて、技術課の今後を考えた場合にはどのような要素が必

改良・修理・自動化・安全性向上などが独自のオリジナル技

要でしょうか。様々なとらえ方が可能でしょうが、今回私は術によって促進されるといった、相乗効果も期待できるので「持続可能な組織作り」という切り口で考えてみたいと思いはないでしょうか。

ます。昨今聞かれるようになった持続可能性（sustainability）

民間の企業がさらされている環境変化に比べると、分子という言葉は、もともと資源枯渇や（温暖化などの）環境破研の技術課はかなり無風に近い状況かもしれません。もちろ

壊とそれに伴う文明生活の崩壊を防止するために提唱されたん基礎研究の支援というのは落ち着いた環境でこそ出来るこ概念ですが、最近は広く社会制度にまで使われるようになっとですから、ある意味理想的な環境とも言えるでしょう。してきています。技術課についてもその運用・マネジメントにかし、このような恵まれた状況が未来永劫続くかどうかは全

おいて組織としての「持続可能性」がきちんと考えられていく分かりません。日本という国も分子研も、時代に合わせてることが、将来の発展につながるとともに、現職員の意識や変わりゆくものであり、とりわけグローバルに人・モノ・情

責任感を高め、内外環境の変化に対する準備を進める基礎と報が移動する時代には、変化のスピードが速くなっています。

なるのではないかと私は考えています。特に分子研の技術課

そのような中でも個々の職員が働く喜びを感じられる組織作

職員は、課長となった場合には総務としての役割も分担する

り、そして様々な波が来ても十分対応可能な足腰の強い組織という非常に特殊な位置付けがされているため、各種装置や作りを、私なりに皆さんと一緒に取り組んで行きたいと思い

計算機ネットワークで分子研を支えるという事の他に、総務ます。利用者の皆様は引き続きご利用、アドバイスを、技術業務を分担できる人材を輩出するという重責も担っています。

課内の皆様はご理解・ご協力をよろしくお願いいたします。

分子科学研究所技術課報告 20131

2013 年度ハイライト

機器開発
技術班
担当施設：装置開発室
http://edcweb.ims.ac.jp/

機器開発技術班は、「実験研究に必要な機器の設計・製作への迅速な対応」と、「分子科学の新展開に必要な新しい装置および技術の開発」
を主たる業務とし、実験研究機器の製作を行っています。また大学共同利用機関である分子科学研究所で展開される施設利用を通して、分子科学分野を中心とする全国の研究者からの製作依頼も受けて、広く研究者への支援を行っています。今年度からリソグラフィー技術
による「マイクロストラクチャー製作・評価支援」をナノテクノロジープラットホーム
を窓口として大学・研究機関および民間企業に対して行っています。

製作依頼2013 年度の所内製作依頼は 242 件で例年並みの依頼がのや、技術的な開発・試行錯誤を伴う以下のような製作課題ありました。スピーディーな対応が求められる部品製作や装も行っています。また施設利用などによる外部研究機関から置部品の改良のほか、実験装置の構想段階から研究者と綿密の製作・利用については、14 件（施設利用 8 件、ナノテク

な打ち合わせを行いながら長期にわたり設計・試作を行うもノロジープラットフォーム利用 6 件）の依頼に対応しました。

30 度の鋭角スキマーの製作には、高度な加工技術が要求されます。装置開発室では、大小様々な形状のスキマーを製作しており、加工ノウハ
ウを蓄積してきました。製作の勘所などについて他大学からの技術指導依頼にも応えています。
（水谷）
技術レポート P. 17 水谷

先端径 Φ 1 . 5 ㎜鋭角スキマー
18 テスラ超伝導マグネットシステム内にて引張応力を超伝導線材に負荷させ、臨界電流測定を行うためのプローブです。ボア径 52 ㎜に収まるよう、簡便なリンク構造による引張り負荷機構や、アジャスト可能な歪測定機構を考案しました。（近藤）
技術レポート P. 19 近藤

高磁場超伝導線材の引張歪印加機構プローブ
高圧環境下で金属試料の輸送特性を調べるために使用する高圧アンビルセルを製作しています。
アルミナ製アンビルの上面には、リソグラフィー
技術により窒化ニオブミアンダパターンを成膜して製作を行っています。現在アルミナと窒化
ニオブ膜の密着性などいくつかの改善について検討しています。（高田） 技術レポート P. 20 高田

高周波共鳴用 NbN ミアンダパターン付アンビルセル
非常に狭い空間に液体セルを設置するため、本体の厚みが 2 ㎜以下となっています。そのため通液のためのパイプは 0.81 ㎜と細く、本体とパイプとのロウ付けには、ロウ材が通液部をふさがないよう細心の注意を払い製作しました。
（矢野）

in-situ 液体フローセル
心筋細胞・心線維芽細胞を培養ディッシュに配向するための、PDMS 製スタンプを製作しました。Si 基板上にレジストパターンを作り、PDMS モールデングを行うことで、幅 10m 高
さ 5 m の直線状のマイクロスタンプを製作しました。またスタンプは酸素プラズマ処理を施し、親水化処理を行いました。（高田）心筋細胞・心線維芽細胞マイクロプリント用 PDMS スタンプ

放電加工によりクロム板材から 1 ㎜角のロッド状に加工を行いました。加工により素材表面にクラックが生じないよう、条件検討を行い、またプローブ作成に適した加工方向や形状を材料
組織観察なども検討しながら、STM プローブの作成に協力しました。（矢野）STM 用クロムプローブの放電加工
次世代 UVSOR のための電子銃開発に関する機器製作に協力しています。
＜カソードプラグ＞
背面からレーザー照射することができる超伝導電子銃用フォトカソードプラグや弾性ヒンジ機構による結晶サンプルプラグを製作しました。（青山、水谷）＜ピンホールアレイ Ni 箔＞
 20 m のピンホールが多数配列した Ni 箔と、
厚み 5 mNi 箔に均一にテンションを負荷しながら挟み込むためのホルダーを設計・製作しました。（高田）超伝導電子銃開発のための実験機器
SEM 内において、ヒータで試料を加熱し、その様子を観察するための試料ホルダーと配線導入用ポートの製作を行いました。SEM ステージ側への熱流入を抑えるために、ヒータの固定方法などを検討し製作を行いました。（近藤）SEM 用試料加熱ホルダー
先端レーザー開発部門で進められている各種研
究機器開発に協力しています。各種モジュールの小型化に関する設計やハウジング、結晶水冷
ホルダーなどレーザー実験機器を製作しました。
（水谷・近藤）レーザー開発研究機器の設計・製作
マイクロ波イメージング用 7 × 7 ch アンテナア
レイを製作しました。方形ピラミッド状ホーン部の加工は、特殊な工具とジグを用いて製作しました。本支援は機構連携イメージングサイエ
ンスで実施されている課題です。（杉戸）

マイクロ波イメージング装置

その他にも、技術レポート P.22（矢野）、Ｐ .24（青山）のような技術支援・技術研鑽も行っています。

2

分子科学研究所技術課報告 2013

スタッフ Information
青山 正樹

AOYAMA, Masaki

水谷 伸雄

MIZUTANI, Nobuo

矢野 隆行

YANO, Takayuki

近藤 聖彦

KONDO, Takuhiko

高田 紀子

TAKADA, Noriko

杉戸

正治* SUGITO, Shouji

和田 照美 * WADA, Terumi
石田 優二 * ISHIDA, Yuji
* 技術支援員

技術開発

その他活動報告

装置製作技術の高度化を目的に以下のテーマで技術開発を−受け入れ研修 / 中学生職場体験−【非切削加工技術および走査型電子顕微鏡操作に関する研修】進めています。

平成 25 年 6 月 17 日から 21 日

超精密加工

受講者：名古屋大学 叶 哲生 担当者：矢野隆行、近藤聖彦、高田紀子

超精密加工技術による MgF2 非球面レンズ製作に取り組んでいます。製作過程で必要となる精密形状測定技術や、【ワイヤー放電加工機の取り扱い実習とワーク加工物の精度測定技術研修】
平成 25 年 9 月 9 日から 13 日 受講者：舞鶴高専 桜井一樹 担当者：矢野隆行【実験機器製作物の測定および観察】豊田市立上郷中学校（2 名）、平成

加工時の微小振動測定およびレンズ集光評価装置製作など

25 年 6 月 13 日

周辺技術にも取り組んでいます。（近藤）【研究用装置を設計してみよう】

担当者：水谷伸雄 、青山正樹

岡崎市河合中学校（2 名）、平成 25 年 7 月 26 日

レーザー加工機開発

担当者：近藤聖彦

セミナー企画開催

装置開発室に依頼される微細な加工に対応するため、アブレーション加工が可能となるピコ秒レーザー加工装置お【共同開発セミナー「超精密加工」】
平成 25 年 6 月 19 日

分子研研究棟 402 号室【微細加工に関する技術サロン会】

よび加工技術の開発を行っています。平成 26 年 3 月 26

平成 25 年 11 月 21、22 日

日に技術課セミナー【レーザー加工技術の基礎と応用】を

技術発表

分子研研究棟 201 号室（1）水谷伸雄「７軸調整位置合わせステージ及び薄型 X-Y ステージの製作」

開催しました。（矢野）

第 8 回自然科学研究機構技術研究会、平成 25 年 6 月 7 日−フォトリソグラフィー技術の推進と高度化―
シュツットガルト大学（ドイツ）飯塚研究員と高周波共鳴 NbN 蛇行パターン高圧アンビルセルの開発を行っています。また今年度から新たな支援業務として始まったナノ
テクノロジープラットフォーム「マイクロストラクチャー（2）近藤聖彦「MgF 2 非球面レンズ製作における脆性面改善の検討結果について」共同開発セミナー「超精密加工」平成 25 年 6 月 19 日
（3）青山正樹「マイクロストラクチャー製作・評価支援の紹介」分子物
質合成プラットフォーム技術研修会、平成 25 年 8 月 23 日
（4）高田紀子「高周波共鳴用

窒化ニオブによるミアンダパターンの製作」、第 2 回微細加工に関する技術サロン会、平成 25 年 11 月 21 日

製作・評価支援」に対応するため、リソグラフィーに関す（5）近藤聖彦「高磁場超伝導線材の引張歪印加機構プローブの開発」平

る様々な技術の高度化・推進に取り組んでいます。（高田）成 25 年度核融合科学研究所、技術研究会、平成 26 年 3 月 13 日

TOPICS

ナノテクノロジープラットフォーム「マイクロストラクチャー製作・評価支援」
平成 25 年度より、リソグラフィー技術を使ったデバ

主要設備
ナノシステムソリュー
ションズ DL-1000/IMC

イス製作に関するサポートをナノテクノロジープラット

マスクレス露光装置

フォーム「マイクロストラクチャー製作・評価支援」と3 次元光学プロファイラー ZYGO

して展開することになりました。これまで機械工作を中

段差計

KLA-Tencor

マスクアライナー

ミカサ MA- 10

スピンコーター

ミカサ MS-A 100
ダルトン エッチング
ブース 1200 ㎜

心にモノづくりを行ってきましたが、非機械加工での機器製作もサポートしていきます。

局所排気装置Nexview
P- 7

フォトリソグラフィーに関する作業（基板洗浄、各種レジスト塗布、露光、現像、アッシング、エッチングなど）
により、フォトマスクの作成、マイクロ流路の作成、その他リソグラフィー技術を用いた微細加工などができます。

利用についてのご相談・お問い合わせは、micro@ims.ac.jp まで。（担当：青山、高田、近藤）

分子科学研究所技術課報告 20133

2013 年度ハイライト

電子機器開発技術班
担当施設：装置開発室
http://edcweb.ims.ac.jp/

電子機器開発技術班の紹介
電子機器開発技術班は、分子科学研究所の研究施設・装置開発室にあって、所内外の分子科学分野の先駆的な研究

AVR マイコンを用いたオーブン温調器のリノベーション
真空装置を製作したり改造した後は、100℃以上の高温で数十時間加熱することで完全に乾燥させます。これによに必要な実験装置の開発を行っています。
私達は、基盤技術の育成および先端的な新しい回路技術

り、真空を構築するためにリボンヒータを巻きつけて数日の導入の両面から技術向上に努めています。近年では、大加熱するベーキングという作業を効率的に行えます。真空

規模集積回路設計製作技術、機器組み込みマイコン応用技

装置は複数の部品から構成され、中には一抱えはある大型術、カスタム・ロジックIC 設計技術に重点を置いて取り組み、のものもありますから、乾燥させるオーブン温調器も大型

その成果は本誌の技術レポートや技術研究会等で報告されのものが用いられます。
UVSOR で長年使われてています。

きたこのオーブン温調器が、2 段式高速高電圧パルス発生器

リレーの接点の寿命により使用不能になりました。大

分子科学研究所において、従来から継続的に工作依頼

型の筐体と温度を計測するがあるニーズの高い電子機

熱電対は使用可能であり、これらを流用すると共に、これ器の一つに高速高電圧パルまで出来なかったこと−加熱時間の設定や視認性の向上とサーがあります。その利用

いったことを加えて使いやすいものに出来ないかという相目的は、主に、電気光学素子であるポッケルス・セルの駆動、談を受けました。

ピエゾ・アクチュエータの駆動、飛行時間型質量分析器の加速電圧源、MCP検出器のゲート印加電圧などです。

現在、オーブン温調器が製造された時代とは比較にならないほど IC は小型高性能化しました。特にマイコンは外部

ここで紹介する 2 段式高速高電圧パルス発生器は飛行時

機器との通信から A/D 変換まで 1 個で出来るようになりま

間型質量分析器に使用するためのもので、高速高電圧半導した。今回は AVR マイコンを用いて、オーブン温調器を現体スイッチ・モジュールを 2 個組み合わせることで一発の代風に復活させるリノベーションに取り組みました。

トリガー信号に対して負電圧パルスと正電圧パルスを連続して出力するものです。ここで紹介する製作例のように、電子機器開発技術班では分子科学の実験装置に特化した独自の電子機器の開発を行っています。

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分子科学研究所技術課報告 2013

技術レポート P. 25 吉田

技術レポート P.27 豊田

スタッフ Information
吉田 久史

YOSHIDA, Hisashi

内山 功一

UCHIYAMA, Koichi

豊田 朋範

TOYODA, Tomonori

データベースサーバの更新と装置開発室
ホームページの移行
装置開発室では、工作依頼伝票管理やストックルームの出庫管理を円滑に行うために 2002 年度からデータベース
サーバの運用を行っています。システム構築から昨年までの約10年間運用を続けてきましたが、ハードウェアの老朽

外部公開サーバの運用は、セキュリティを厳格化する必化やOSのサポートが切れることでセキュリティに問題が生要性や、それにともなう管理の負担が増加していくことがじることから運用を継続することが難しくなりました。こ考えられます。これらのことから部署内の外部公開サーバの問題を解決するためにサーバを刷新し、OSやデータベーを廃止し、計算科学研究センターが所内向けに提供していスのバージョンも新しい物に更新しました。また 8 月には、るWebホスティングサービスに装置開発室ホームページを

装置開発室ホームページを外部に公開しているサーバが電移行しました。

技術レポート P.29 内山

源故障により起動しなくなりました。
共同利用機関として 他大学から製作の依頼を受け入れています。

2013 年度【後期】製作依頼実績
施設利用申請課題名

申請機関名

高電圧高速パルススイッチング回路の開発

新潟薬科大学

高電圧高速パルススイッチング回路の開発
新潟薬科大学の星名賢之助教授からの申請であるこの課題は、MALDI-TOF-MS 装置の制御に用いるための高電圧
高速パルス発生器です。星名研究室では、マトリックス支援レーザー脱離イオン化 (MALDI) 過程が起きる領域に別のレーザーを照射することにより、感度の飛躍的な向上を目指した研究を行っています。製作するパルススイッチング回路は、生成されたイオンを検出器に引き出すための加速電圧として使用され、パルス電圧:0 〜 MAX.6KVまたは-6KV、立ち上がり時間:≦20nS、外部トリガー(TTL) 同期といった性能が求められます。現在、3 個の高速高電圧半導体スイッチを内蔵した 3 系統のパルススイッチング回路を製作中です。

発表報告

2013 年度の研究会発表は以下のとおりです。

平成 25 年度機構技術研究会「装置開発室エレクトロニクス・セクションの工作依頼業務の紹介」 吉田 久史

14 th International Conference on Accelerator & Large Experimental「Turn-by-turn BPM system using coaxial switches and ARM microcontroller

Physics Control Systems

at UVSOR」 コラム P.31 豊田

豊田 朋範

平成 25 年度実験・実習技術研究会 in イーハトーブいわて 「ARM マイコンとフルカラー LED を用いた pH インジケータの開発」 豊田 朋範

分子科学研究所技術課報告 20135

2013 年度ハイライト

光技術班
担当施設：
極端紫外光研究施設（UVSOR）
http://www.uvsor.ims.ac.jp/

分子制御レーザー開発研究センター
http://groups.ims.ac.jp/organization/LC/

0. 75Gev 電子シンクロトロン

光技術班は極端紫外光研究施設（UVSOR）と分子制御《レーザー技術支援》分子制御レーザー開発研究セン

レーザー開発研究センターに所属する技術職員８名によっターに所属する技術職員はセンター所有の共通機器管理やて構成されています。主な業務は放射光の供給支援、利用センターに関わる業務全般を担当しながら、光分子科学研

支援、レーザー技術支援です。

究領域や UVSOR の研究グループに対してレーザー関連の《放射光供給支援》安定したシンクロトロン光を供給す

技術支援を行っています。また、凝縮系におけるコヒーレ

るための加速器の運転、管理、保守を主な業務としていまント制御を目指した計測システムをはじめ、各種開発業務

す。コヒーレントシンクロトロン光発生・自由電子レーザーも行っています。

実験などの光源開発研究の技術支援も行っています。真空
技術・制御技術・維持管理技術などが要求されます。
《放射光利用支援》シンクロトロン光を利用し、質の高2013 年度活動報告
2013 年 6 月

機構技術研究会参加（核融合研）「加速器に係る安全管理体制の構築」に関する打ち合わせ参
6月
加（SPring 8）

い観測実験に関与できるように維持、保守、改良、開発、6月

職場体験（豊田市上郷中学生 2 名）

技術支援を主な業務としています。共同利用ビームライン

7月

職場体験（岡崎市河合中学生 2 名）

8月

加速器学会参加（名古屋市）

8月

職場体験（岡崎市立北中学生２名）

8月

ナノテクノロジープラットフォーム分子・物質合成プラット
フォーム技術研修会参加（京都市）

においては各担当者がユーザ実験の世話を行い、スムーズに実験が行われるようにサービスを提供しています。また、
液体ヘリウムなど寒剤準備、真空機器・観測計器の管理・

9月

アジアオセアニアフォーラム(AOFSRR 2013 )参加（姫路市）

更新や観測用プログラムなどの製作・更新・実験機器の開9月

機器・分析技術研究会参加（鳥取大学）

発・製作などの業務を行っています。真空技術・制御技術・

10 月

Joint Accelerator School (JAS ' 13 ) 参加（静岡県）（コラム P. 40 林）

放射光ビームライン光学技術・低温技術・機器設計技術な

10 月

第 73 回岡崎コンファレンス参加（分子研）

どが必要とされます。

12 月

UVSOR 30 周年記念行事＆シンポジューム 2013 参加

報 告

職場体験（金属蒸着体験）2013 年度は、6 月に豊田市上郷中学校 2 名、7 月に岡崎市河合中学校 2 名、8 月に岡崎市北中学校 2 名の合計 6 名の中学生を職場体験として受け入れた。6 月と 7 月の職場体
験では、ガラス板への金属蒸着による鏡の作成を体験していただいた。真空槽にガラス板を装着し、フランジ締め後、排気ポンプを作動させて真空環境を作り出した。銅が置かれているボートを抵抗加熱し、ガラス板に銅が徐々に付着
して分子研ロゴマークが現れてくるのを観察。次に、アルミニウムが入っているボートに電極をつなぎ直し、アルミニウムを蒸着させ鏡面を作成した。アルミニウム蒸着面
は天井の模様を綺麗に映し出していました（写真の白い部分）。

6

分子科学研究所技術課報告 20132014 年 1 月

放射光学会参加（広島市）（コラム P. 34

山崎）

1月

レーザー学会学術講演会参加（北九州市）

3月

実験・実習技術研究会参加（岩手大学）

3月

技術研究会参加（犬山市）

報 告

新人紹介

2013 年 5 月に技術職員 1 名（異動）と技術支援員 2 名（新人）が着任した。技術職員は、計算科学技術班より手島史綱氏が異動し、２つのビームライン（BL1B と BL6B でいずれも赤外光を利用したライン）を担当している（コラムP.42 手島）。技術支援員は、林 健一氏と水口あき氏である。林氏は、日々の設備点検・保守業務を主に担当しています。一方、水口氏は、ストレージリングへのビーム入射等の加速器運転業務を担当していますスタッフ Information
堀米 利夫

HORIGOME, Toshio

蓮本 正美

HASUMOTO, Masami

山崎潤一郎

YAMAZAKI, Junichiro

酒井 雅弘

SAKAI, Masahiro

林

憲志

HAYASHI, Kenji

近藤 直範

KONDO, Naonori

手島 史綱

YESHIMA, Fumitsuna

岡野 泰彬

OKANO, Yasuaki

禿子

徹成* TOKUSHI, Tetsuzyou

林

健一 * HAYASHI, Kenichi

水口 あき * MINAGUCHI, Aki* 技術支援員

TOPICS

電子蓄積リング用高周波加速空胴不具合調査を実施

技術レポート P.32 山崎

2011 年に発生した共同利用運転時における高周波加速空胴の真空圧力が徐々に悪化する現象について原因を解明するために、2013 年度春期にシャッ高周波加速空胴トダウン期間を設け調査が行われました。調査を行うためには高周波加速空胴が設置されている電子蓄積リングの 1/4 を大気開放して、空胴本体を電子蓄積リングから取り出す必要があり、一方、共同利用運転の停止も余儀なくされるため、本調査の実施にあたっては難しい決断が必要とされました。

放射光技術

技術レポート P. 35 堀米

技術レポート P.38 林

実験試料による実験装置の違い

UVSOR では、SR 光（主に真空紫外光）を使い色々な試料状態実験が行われています。SR 光は大気中には存在しない光
真空度です。よって、SR 光を利用する実験は真空環境の中で行われます。観測装置の製作に当たっては真空環境の維持が最も大切な条件になります。また、使われる試料も固装置の大きさ
特徴

固体

気体

液体

超高真空

高真空

高真空

中型

大型

小型

サンプル移動機構
表面洗浄

差動排気
大型排気装置

真空隔離
液膜の調整難体・気体・液体の試料が利用され、一般的ですが、試料によって実験装置に要求される真空度・装置の大きさなどに違いや特徴がでます。最近は、液体試料の観測も可能となり実験分野を広げつつあります。
また、光ファイバを用いたビームロスモニタの配備に向けたテストを開始しました。光ファイバを加速器のビー
ムダクトに沿って配置します。電子ビームの一部がダクトに衝突して失われると、ダクトを突き抜けた電子が光ファイバを横切る際にチェレンコフ光という光を発生します。微弱な光ですが、ファイバ末端に光電子増倍管を設けることで、オシロスコープ等で観察できるようになります。この信号の大きさやタイミングを解析することで、入射された電子ビームがリングの何周回目のどの位置でどの程度失われたのかを探ることが可能になります。

報

告UVSOR30 歳

極端紫外光研究施設（UVSOR）は 1983 年 11 月に電子蓄積リングの運転に成功し、その放射光発生から 2013 年 11 月で 30 年目を迎え、12 月には 30 周年記念行事が岡崎コンファレンスセンタで開催されました。UVSOR は 1985 年度より本格的に共同利用をスタートさせ、今日まで数多くの研究成果を上げてきました。今後も技術職員は、研究の更なる発展に技術支援していきます。

分子科学研究所技術課報告 20137

2013 年度ハイライト

機器利用
技術班
担当施設：機器センター
http://ic.ims.ac.jp/

機器利用技術班の技術職員は機器センターに配属され、また、2007 年度よりスタートしたプロジェクト「大学センターの所有する装置の維持管理、利用者の受入・測定連携研究設備ネットワーク」の全国事務局としての業務も支援等の業務を行っています。機器利用技術班は平成 25

行っています。このプロジェクトは全国の大学の所有する

年度に低温技術班と合併されて、現在の機器利用技術班と各種汎用測定設備を相互に利用することで設備の有効活用なりました。また、機器センターとは分子スケールナノサを目指すものでコンピューターネットワークを利用した設

イエンスセンターと分子制御レーザー開発研究センターの備の予約システムを構築しています。

汎用機器が統合されて平成 19 年 4 月に発足した研究施設

さらに、機器センターでは、明大寺地区および山手地

で、所全体において共通で利用する NMR や ESR 等の汎用区において液体窒素・液体ヘリウムの供給を行っていま測定装置を有しています。更には、新たに低温冷媒の供給す。両地区の寒剤供給体制は統合的に確立されており、非施設も加わり、充実した研究支援体制を構築することが出

常に使いやすいものとなっているのが特徴です。明大寺地来ました。これらの設備、所内はもとより、所外からも「施区においては、平成 24 年度の寒剤供給量は、液体ヘリウ

設利用」「協力研究」の形で利用されています。装置によっ

ム 43,258ℓ、液体窒素 25,613ℓ、山手地区においては、ては元素分析等の様に、所内限定ですが依頼測定を受け付

液体ヘリウム 11,014ℓ、液体窒素 33,477ℓ をそれぞけている装置もあります。

れ供給しています。

機器センターの所有する設備は（1）化学分析、（2）磁気・

両地区ともに、寒剤の供給システムは完全に自動化され物性、（3）分子分光、（4）寒剤供給、に大別出来、それており、初心者でも簡単操作で取り扱う事が出来るのが特ぞれ以下の様な設備を備えています。

徴となっています。

（１）化学分析
NMR（400,500,600,800,920MHz）、質量分析計

各職員の活動報告を掲載しましたので、詳細は別枠の報告書をご覧ください。

（MALDI-TOF-MS）、有機微量元素分析装置、蛍光 X 線分
析装置、熱分析装置（２）磁気・物性
ESR、SQUID、単結晶 X 線回折装置、粉末 X 線回折装置、
15T 超伝導磁石付希釈冷凍機（３）分子分光ナノ秒およびピコ秒パルス光波長可変レーザー、高感度蛍光分光光度計、顕微ラマン分光装置、円二色性分散計、可視紫外分光光度計、赤外分光計、各種小型機器（４）寒剤供給
液体ヘリウム供給装置、液体窒素供給装置※ 詳しくは http://ic.ims.ac.jp/ をご覧ください。

8

分子科学研究所技術課報告 2013

出張報告

「質量分析技術者近畿ブロック研究会」、「有機微量分析ミニサロン」に参加

7 月に奈良先端科学技術大学院大学にて「第 9 回質量分
析技術者近畿ブロック研究会」、10 月に京都大学にて「第34 回有機微量分析ミニサロン」の各研究会に参加しました。
機器センターの業務は、細分化されており（質量分析）（元素分析）を主に担当していますが、自身の知識、経験を向上させるためには、積極的に外部に向けて視野を広げる必要があります。当研究会では、同じ業務に携わる分析従事者が、情報交換や技術発表を行い技術力の向上、技術開発に貢献することを目的としており、当研究会に参加して得られた経験を今後の業務に役立てたいと考えています。
（牧田 誠二）スタッフ Information
高山 敬史

TAKAYAMA, Takashi

水川 哲徳

MIZUKAWA, Tetsunori

岡野 芳則

OKANO, Yoshinori

上田

UEDA, Tadashi

正

牧田 誠二

MAKITA, Seiji

藤原 基靖

FUJIWARA, Motoyasu

中野 路子

NAKANO, Michiko

TOPICS

電子 - 核二重共鳴測定 （担当：藤原 基靖）
電子 - 核二重共鳴（ENDOR：Electron-Nuclear DOuble
Resonance）測定は、ESR（電子スピン共鳴）遷移を誘起するマイクロ波に加え、NMR（核磁気共鳴）遷移を誘起す
るラジオ波を用いる手法です。電子スピンと核スピンの相互作用がある系では、ESR スペクトルは複雑になり、複数が重なり一本に幅広なスペクトルになりますが、ENDOR
測定を行うことで、ESR の高感度と NMR の高分解能を同時に実現することが可能です。
機器センターでは、3 台の ESR 装置を所有しており、それぞれに特徴があります。これらの ESR 装置および多数のオプションは所外公開されており、全国的にも貴重な施設となっています。

技術レポート P.43 藤原

600 MHz

（担当：中野 路子）
NMR 装置（JEOL ECA 600）

機器センターでは、分子構造解析に必須な分析装置として、核磁気共鳴装置（NMR）を所有しています。JEOL の 400MHz、500MHz、600MHz、920MHz の 4 台の装置に加え、今年度理化学研究所から Bruker の NMR 装置 2 台が移設され、計６台を運営していくことになりました。NMR 装置は基本的には、磁場が大きいほど感度と分解能が向上します。しかしどのようなスペクトルが得られるかは、磁場だけではなく、分光器や NMR の心臓部ともいえるプローブの性能にも大きく依存します。今回はその 1
例として、JEOL の 600MHz NMR について新しい Royal デジタ
ルプローブを中心にその特徴を紹介します。

技術レポート P.45 中野

分子科学研究所技術課報告 20139

2013 年度ハイライト

計算科学
技術班
担当施設：計算科学研究センター
https://ccportal.ims.ac.jp/

計算科学技術班は、計算科学研究を支える HPC（High

岡崎情報ネットワーク管理室業務

Performance Computer）や研究活動に不可欠な ICT

自然科学研究機構岡崎キャンパス全体の情報ネットワーク（Information and Communication Technology）機器

インフラの運用管理を行っている当室において、SINET 等のの運営およびソフトウェア開発を始めとして、システムの外部ネットワークとの接続、Firewall を始めとしたセキュリ

立案、調査、分析、研究に携わる情報工学系技術集団であティ管理、情報通信サービスなどの整備およびコンテンツ提り、現在 6 名の班員によって構成されています。主な業務

供環境の運用、ネットワーク網管理に関わるソフトウェア開を以下に示します。

発などを行っています。

計算科学研究センター業務

分子科学研究所ネットワーク業務

岡崎共通研究施設である本センターでは、分子科学に

分子科学研究所職員の情報通信に関する相談や調査の窓口

とどまらず、生理学、基礎生物学にも開かれた計算科学研となり、情報通信サービスの運営管理を始めとして、TV 会

究の共同利用に供している HPC の管理・運用を主軸とし議やビデオ配信の様な応用技術への積極的な取り組みなど、て、ハードウェア環境およびオペレーションシステム、ミコンピュータと情報通信に関わる幅広い技術支援を行っていドルウェア等のソフトウェア環境における技術調査、アプ

ます。また共同利用研として重要なサービスである共同利用

リケーションのプログラミング、チューニング、ライブラ

申請を Web で行うためのソフトウェア開発や、技術課の活

リ、可視化、通信ツール等のソフトウェア開発や支援を行っ動として技術職員の研鑽の場でもある技術研究会報告集のています。

データベース開発なども行っています。

TOPICS

係員配置換え本年度のトピックは、3 つあります。1 番目は、係員の配置換えを今年度初頭に実施しました。計算科学技術班
では、上に示した３つの業務を遂行するために、３つの係を配していますが、その係員をローテーションさせました。HPC と ICT では必要とする技術分野が異なることから、情報工学を広く見渡せる技術者に成長して頂くために、配置換えにより業務を入れ替えることで異なる技術分野に挑戦しています。異なるとは言っても情報工学技術範囲内であり、週１のミーティングでピアレビューしていますので、これまで全く無縁な状況ではありません。当研究所に必要な情報工学分野の業務に広く対応し、さらに加速的に新たな技術が発生するこの分野において順応しつつ対応し続ける技術者に成長するのには必要なことだと考えています。前業務の経験を生かしながら新たな業務を行った状況について、活動レポートをご覧ください。

10

分子科学研究所技術課報告 2013

技術レポート P.49 長屋

スタッフ Information（左から）
松尾 純一

MATSUO, Junichi

澤SAWA, Masataka

昌孝

岩橋 建輔

IWAHASHI, Kensuke

内藤 茂樹

NAITO, Shigeki

長屋 貴量

NAGAYA, Takakazu

水谷 文保

MIZUTANI, Fumiyasu

節電対応
2 番目のトピックは、節電対応についてです。昨年、一昨年度とHPC サーバが更新した結果、演算性能は 20 倍程度向上しましたが、これに伴い消費電力量が 2 倍近く増加しました。このため単純に電気代が跳ね上がり、ランニングコストを強く意識せざるを得ない状況になりました。そこでサーバルーム内に天井から床までの長さの透明なカーテンを設置して廃熱が混ざらないようにしました。さらに、電気量、温度・湿度、稼働率等の情報をリアルタイムに収集しグラフ化してモニタするだけでなく、サーモグラフィーを導入して実際のサーバ
ルームの温度分布を空間的に把握するなど、様々な可視化を行いながコンピュータの前面をカーテンで囲むことで、床下から吹き出す冷気に、背面の廃熱が混ざらない様にしています。

ら、消費電力量を可能な限り抑える努力をしてきました。可視化に向けての情報収集については、活動レポートをご覧ください。また可視化や節電の効果については、今年度の技術研究会で報告していますので、ご参照頂ければ幸いです。 技術レポート P. 51 松尾

セキュリティ
最後のトピックは、セキュリティに関することです。本年度は自然科学研究機構のほぼ全研究所において、セキュ
リティインシデントが発生してしまいました。その 1 つが、計算科学研究センターが運用する HPC サーバで発生しました。この原因を調査する中で判明したことは、従来サーバを攻撃することでそのサーバを不正利用する事例がほとんどでしたが、今回は電子メール等を利用している PC クライアント側を攻撃して情報を入手することによりサーバを不正利用した事象が発生しました。サーバ側に攻撃の予兆が無かった点で、これまでとは全く異なる事例でした。これを受けてサーバの認証方法を変えるなどのサーバ側の対策だけでなく、同じ事例を発生させないた
めに、所内の PC クライアント側の環境を見直すなどの対策について、今後継続的な検討を続けていく必要を感じています。
2013 年度発表一覧 2014 年 3 月に開催された核融合科学研究所技術研究会で以下の発表をしました。
内藤茂樹

情報セキュリティ・ポリシー改定作業に参加して

岩橋建輔

FEFS ファイルシステムのディスクアクセス速度の改善

澤

配信でよく利用される動画圧縮規格の現状と後続規格

昌孝

松尾純一

計算科学研究センターにおける夏季の電力ピークカット対策

長屋貴量

技術研究会報告集データベース構築完成後の取り組み

分子科学研究所技術課報告 201311

2013 年度ハイライト

学術支援班
スタッフ Information
賣市 幹大

URUICHI, Mikio

南野

MINAMINO, Satoshi

智

原田 美幸

HARADA, Miyuki

中村 理枝* NAKAMURA, Rie

担当施設：広報室、史料編纂室、研究室

学術支援班は 3 名の技術職員が広報室、史料編纂室、研究室にて、日々研究所をソフト面よりサポートしています。

* 技術支援員

援班では、史料目録の作成やホームページの作成等技術的サポートを行っています。
研究室
学術支援班では様々なテーマで各大学との共同研究・

広報室
広く一般の方々に分子研の研究活動や役割を分かり易協力研究を行い、大学共同利用機関として分子研の果たす

く伝えることの重要性が益々増加しています。このようなべき役割を担っております。分子研・研究室では赤外反射

広報活動を進める組織として、分子研には広報室が設置さおよびラマン分光装置、Ｘ線結晶構造解析、磁性測定なれており、技術職員が 1 名配置されています。主な業務内

ど、一つの大学や研究室ではすべてを負担するのが困難な

容は以下のとおりです。

機器を相互に補完して利用に供することで多くの研究者

情報発信：プレスリリース、分子研ホームページ運営、展示会出展等

達の電子物性の解明につながる研究をサポートしております。さらに平成２４年度よりナノテクノロジープラット

各種作成：出版物、ポスター・ホームページ等

フォーム事業が始まり、支援要素が機器センターから移行

その他：見学対応、学会発表ポスター印刷、写真撮影等しております。機器センターとナノプラットの有機的な運

今年度は分子研 HP のリニューアル作業を行いました。

用により、分野領域を超えて若い研究者達がそれまで触れ

広報室長の大島教授のほか３名の教員に加わって頂き、1たことのない測定機器や分析法に対する知見を広げる役

年にわたり議論、改定を行いました。技術職員としては、も果たしております。それによって得られた成果は国内外

普段の運営方法や今まで寄せられたご意見をお伝えする、での学会で発表されております。

今後の運営を含めた提案等を行い、作成は外部に委託しました。最後は時間がなくなってしまったため、研究者紹介のバナーを私の方で作成しました。突貫工事でしたが、な
かなか好評でほっとしました。
今回は、MT タイプで作成しましたが、テスト運営ではかなり快適にホームページを更新することが出来ました。
リニューアルは 2014 年 4 月ですが、作った後の運営も重要で、今まで以上にマメに更新するために情報をいかに集めるか、ソフト面を検討し始めています。
史料編纂室
平成 18 年 1 月、分子研・史料編纂室が設けられ、分子研創設に至る十数年にわたる長い歴史を物語る多数の資料

TOPICS

妊娠から復帰まで思うこと

秋に長男を出産、3 か月ほどお休みを頂きました。妊娠中に思ったこと、つわりが酷くて酷くて働くことがとても大変で何故つわり休暇がないの？

産休中に思ったこと、とにかく会社に出勤する主人が羨ましいー。復帰後、子供に癒されヤケ酒をしなくなった！（今のところ）
出産 3 か月後、無事職場に復帰（この職場には保育園が所内にあり、生後２か月から預けられるのです！）。預けた初日
は泣いてしまいましたが（私が）、親子とも徐々に慣れ、仕事の後は子供に会える喜びを毎日堪能する日を過ごしています。
今の日本は女性に「産め」「働け」と言っているように感じます。私は今のところ両立することが出来ていますが、両立出来る環境、理解し合える環境を男女で作り上げることが大切だと思っています。

（史料）が失われないよう、関連史料をできるだけ収集・

産休中に広報活動を支えてくれた広報室の皆様、技術職保存するため、アーカイブズ活動を進めています。学術支員の皆様、この場をかりてお礼を申し上げます。（原田美幸）

12

分子科学研究所技術課報告 2013

平成25年度の技術課について
技術課長

鈴井

光一

技術課は技術分野に応じて 6 つの技術班があります。本誌「かなえ」は平成 25 年度の各班の業務実施の状況や成果等を報告していますが、ここでは各技術班や研究施設ごとの技術レポートではなく、技術課として実施した主な活動を紹介します。また、研究所の共通的な業務も技術職員が協力しながら担っており、その部分についても併せて紹介します。

各種技術研究会への参加
大学や研究機関の技術職員が主体となって企画し開催する技術研究会、研修会の案内が近年多く届くようになり、これらに技術課職員も積極的に参加し技術情報の発信や、新たな技術などを習得する機会が増えてきました。このような研究会は専門分野の学会とは違い、研究・教育支援の中での技術開発や、その現場での技術諸課題に対する解決策など、広い分野に渡って技術職員が活動している事を発信しています。分子研でも同じように技術課が主催して開催する研究会として研究所創設の頃から実施してきた「技術研究会」がありますが、国立大学法人と研究機関が持ち回りで開催となっており、平成 25 年度は核融合科学研究所主催で愛知県犬山市にて開催されました。ここでは主に
平成 25 年度中に他大学、他機関で開催された研究会への参加状況について右表に示します。

技術課セミナー
技術職員研修の一環で開催している「技術課セミナー」の今年度のテーマはレーザー加工に着目しました。現在、

平成 25 年 6 月 6 日〜 7 日 機構技術研究会（核融合科学研究所）
口頭発表 4 件
1 . タッチラリーシステムの構築とその効用
2. 装置開発室エレクトロニクス・セクションの工作依頼業務の紹介
3 . 7 軸調整位置合わせステージ及び薄型 X-Y ステージの製作
4 . 真空紫外光を使う実験の試料導入方法
平成 25 年 9 月 12 日〜 13 日 機器・分析技術研究会（鳥取大学）
ポスター発表 2 件
1 . 気相分子イオン核磁気共鳴装置における技術開発について
2. 多種多様な情報配信を可能とする次世代対応型ブックレットのモデル開発
平成 26 年 3 月 13 日〜 14 日
平成 25 年度 実験・実習技術研究会（岩手大学）
口頭発表 1 件
1. ARM マイコンとフルカラー LED を用いた pH インジケータの開発
平成 26 年 3 月 13 日〜 14 日
平成 25 年度 核融合科学研究所技術研究会（愛知県犬山市）
口頭発表 1 件
1 . 情報セキュリティ・ポリシー改定作業に参加してポスター発表 5 件
1 . 技術研究会報告集データベース構築完成後の取り組み
2. 計算科学研究センターにおける夏季の電力ピークカット対策
3 . 配信でよく利用される動画圧縮規格の現状と後続規格
4 . FEFS ファイルシステムのディスクアクセス速度の改善
5 . 高磁場超伝導線材の引張歪印加機構プローブの開発

装置開発室と機器センターが協力してレーザー加工機を開員の研修にもなるようにお願い

発し、これらの開発を通して技術を蓄積しています。このしました。

技術をこれから分子研の共同利用や分子科学研究に提供すレーザー加工機の開発はスるため、広報の目的を含めセミナーを企画しました。所外

タ ー ト し た ば か り で、 技 術 的から 4 名の講師の方々を招き、なるべく平易な解説で他のには未熟で手探り状態でしたが、分野の技術職員にも理解できる内容での講演とし、技術職

このセミナー全般を通してレー技術課セミナー「レーザー加工技術の基礎と応用」

ザー加工の今後の計画について

開催日：平成 26 年 3 月 26 日（水）考える良い機会となりました。

「光の輻射圧が創る螺旋ナノ構造」
尾松孝茂（千葉大学大学院融合科学研究科 教授）「超短パルスレーザーによる微細加工」
松岡芳彦（株式会社実用技術研究室 代表取締役）「金属と樹脂のレーザー直接接合」
早川伸哉（名古屋工業大学工学部機械工学科 准教授）
「DMD を用いたマスクレス露光技術とその応用」
木村一彦（（株）ナノシステムソリューションズ 技術マネージャー）

技術職員研修等
受入研修
全国の大学や研究機関の技術職員を受け入れ、技術課の職員と互いの技術向上および交流を目的として、平成 25
年度は以下の受入研修を実施しました。
受入研修については全国の大学・高専・大学共同利用機関

分子科学研究所技術課報告 201313

の技術職員に向けて、それぞれの専門技術について実施しての管理・運用に関係した技術的支援を担う役割の他に、事います。この研修は受入側の分子研技術課職員に対しても研務方との協力体制で研究所の業務を行う事が多くあります。

修となるよう、相互の課題解決型の企画に重点を置いています。

平成 25 年度は特に教員人事の大きな動きに伴う研究室・

所

属

氏

名

内

亨・竹田洋一

実験室の研究環境整備や、インフラの老朽化改善のための

容

岩手大学

加賀

名古屋大学

鈴木和司・鳥居龍晴・立花健二・大西崇文

共同開発「超精密加工」

建築の事務部署が大きく関係しますが、技術課も研究所マ共同開発「超精密加工」
名古屋大学

叶

哲生

多くの改修工事が生じました。この様な整備事業には施設

非切削加工技術および走査電子顕微鏡に

ネジメント業務の一つとして深く関わり取り組みました。
平成 25 年度の施設整備の計画は夏頃から本格的にスター

関する研修
岩手大学

古舘守道 学生実験等に向けた Ardunio プロトタイピング

舞鶴高専

櫻井一樹

トしましたが、様々な要因でほとんどの業務予定が年度末に ARM マイコンへの適用に関する研修に集中してしまい、事務センターの施設建築部署のみなら

ワイヤー放電加工機およびその他の CNC

ず財務部署とも連携して、平成 26 年度事業に繰り越す作

加工機の技術研修業なども行いました。特に業務の進みが遅れた要因として、その他の研修

新しく着任する教員に関連する部分は人事が確定するまで

平成 25 年度の技術課の職員は研修として、前述した研は本格稼働ができなかったこと、年度途中に新規事業が採究会等以外に「放送大学による職員研修」「東海・北陸地

択され、それに関する整備事業が増えたことなどがありま

区国立大学法人等技術職員合同研修」にも参加しています。

した。さらに、これらは新築や増築ではないため、改修工

また、奨励研究（科研費）の採択、所長奨励研究費（所内事に該当しない研究室や実験室は研究業務を続けてもらう

制度）による研究活動も行われました。さらに、研究施設必要があり、そう言った部分の所内調整は技術課の職員のごとに必要とされる専門技術について、例年どおり他機関協力でなんとか切り抜けてきました。平成 26 年度も積み残や民間が開催する講習会等へ参加し、技術の研鑽に努めてし事業や中長期計画に係わる事業が集中しているので、来います。詳しくは本誌の技術レポート等を参照して下さい。

年度も技術課職員の協力はさらに必要になると思われます。

共通支援業務その他技術課に関すること

中学生の職場体験学習

技術課の業務分担と班や係の名称が一致しなくなって

職場体験学習は文部科学省でも学校教育の活動としてきていたため、平成 25 年 7 月に技術課の班および係の名推奨しており、分子研も体験先の事業所として協力してい称を部分的に変更しました。その変更部分や詳細は省略します。毎年多くの岡崎市を中心とした中学校から受入希望ますが、大きなところではガラス工作に関する部署名がなが寄せられ、技術課は年間 4 校程度まで受け入れ、研究所

くなり、さらに年度末には従来からガラス工作を担っていでの体験学習を技術職員が対応することにしています。平

た職員の定年退職と、非常勤職員で工作をしていた方も退成 25 年度の状況を下記に示します。

職したことにより工作室もなくなりました。
人事関係では、5 名の主任への昇任人事も行いました。

研究環境の整備

併せて 2 名の職員の配置換えも行っています。

技術課は分子科学研究に関する直接的支援や、研究施設
表
日

程

受入学校

平成 25 年度職場体験受入状況

担当部門 / 施設内容

6 / 12 〜 6/13

豊田市立上郷中学校

UVSOR
装置開発室（機器開発）

7 / 25 〜 7 / 26

岡崎市立河合中学校

UVSOR
装置開発室（機器開発）

光を作る、鏡を作る。
研究用装置を設計してみよう。

8/6〜8/7

岡崎市立竜海中学校

計算センター
装置開発室（電子回路）

コンピュータネットワークを敷いてみよう。
回路工作および動作検証

8/8〜8/9

岡崎市立北中学校

機器センターUVSOR、レーザーセンター

分子の質量を測定する。
光を作る、光を操る。

8 / 22 〜 8 / 23

岡崎市立常盤中学校

機器センター
計算センター

分子の構造を考える。
コンピュータネットワークを敷いてみよう。

14

分子科学研究所技術課報告 2013

光を作る、真空を作る。自然界の放射線測定。
実験機器製作物の測定および観察。

コラム：技術課長の宣言――分子研・技術職員のこれから
本誌「kanae」も通算すると 29 巻目になります。ただの変化が技術職員の活動を変えた例がありました。「所長し年に 2 巻制作していた時代があり創刊したのは 1993

奨励研究」制度がその 1 つです。当時の伊藤光男所長の配年です。この年は分子研の創設（1975 年）からまもなく

慮で、技術職員が所内での自主的な技術的活動を助成する

20 年の節目を迎えようとしていた頃です。技術課の中で研究費申請を行い、経費の配分を受ける制度ができまし「kanae」という活動報告冊子を作る動機には多くの出来た。これも活性化に一役買い、良し悪しはさておき現在で事や思惑が要因になっています。しかし、その当時を振りも続いています。また、装置開発室では「IMS マシン」プ

返って考えてみると、おそらく技術組織がそろそろ何らか

ロジェクトが開始されるなど、これも業務スタイルの変化の変革が必要と感じ始めた時期だったという背景があったがありました。1997 年には研究所も組織改編があり分子と思います。その「変革が必要」について記述してみよう

制御レーザー開発センター、分子物質開発研究センターのと思います。

設置に伴って技術職員の配置が変更され、研究所と共に技研究所の創設（1975 年）から 7 〜 8 年は立ち上げの創術職員も時代の変化の渦に巻き込まれています。とにかく設期といわれています。その頃は教員も技術職員も人員が「kanae」ができた時期と重り、技術職員の周辺には「変革」

増えていく時代で、研究所創設と同時に発足した技術課のが生じていました。

定員の 8 割ぐらいまでがこの時期に集まり技術課組織の形とある経営論で、組織の発展段階には草創期、成長が整いました。その後 10 年間の研究所成長期と言われて期、成熟期、衰退期、変革期、があるという説があります。

いる時代の最期、ちょうど「kanae」創刊の時代には技「kanae」が創刊された時代をきっかけに技術課がわずか

術支援体制も安定した状態になりつつある頃で、技術職員

ながら変革したとすると、そこから現在までおよそ 20 年

個々の技術が高まり、独自に研究所の技術業務をこなせるが経過し、今の技術課は再び同様の段階を経て衰退期の状ようになってきたと思います。おそらく技術課組織の役割

態と言えます。もう 1 つ重要な点は、技術職員と教員との分担も明確になり、組織としては安定飛行の状態になった関係の距離もコミュニケーションが少なく密接というより時期だったのでしょう。そのまましばらく安定状態を続けやや離れているような感じです。最近の 15 年ぐらいの研ていくことも可能だったはずですが、そうしたくない、何究所は山手地区のへの展開や新センター設置、2007 年にか変えようという考えの人々がいたため、この冊子が出来は研究系を統合して 4 つの研究領域となり、さらに 2013

たのだと考えます。私自身も当時はそんな意識があって冊年 4 月には研究領域をまたがるような新しいセンターが設子づくりにはけっこう意欲的（高尚な意識というよりはノ

置されています。この様にめまぐるしく研究所が変化してリノリという表現が適切）でした。冊子は年次報告としているはずなのに、技術職員や技術支援体制はほとんど変化

技術職員の活動を記録に残すことや他の技術分野の職員となく過ごしてきたと思います。熱い湯が入った鍋にカエルの交流を促進すること、また所内外の教員との関わりを深を入れると飛び出しますが、水が入った鍋にカエルを入れめるなどの役割も果たしています。しかし、少し別な見方てゆっくり沸かすと、カエルは水の温度上昇に気づかず最をすると「kanae」制作は何かを変えたいという気運を受後に茹であがってしまうというたとえ話で出てくる「ゆでけとめた小さな「変革」だったのではと感じます。

ガエル現象」があります。人も組織もゆっくりした環境変

さてその後、この時代を境に技術職員の活動が盛んに化は気づきにくく、最後には致命的な状態になってしまう

なっています。例えば、現在全国的な広がりで開催されてという警鐘です。衰退期に入り、研究所の変化にもついている「機器・分析技術研究会」も、この時期に独立した研

行けてない技術課は、どうやらゆでガエル現象に陥ってい究会として発足しています。その発足の立役者には分子研

ると言えます。従って、まさに今は「変革が必要」というの技術職員がいました。その研究会の前身は分子研で開催状況であることは間違いないと思います。

した「技術研究会」に新たな技術分野として「化学分析技

平成 25 年度には技術課の組織を若干変更し配置換えも術」分科会を設置したという記録があります。同じ技術分

一部行いました。それは「変革」とはほど遠く、ほんのさ

野の他大学や研究機関の技術職員からの後押しもあったか

さやかな対処療法を行ったに過ぎません。次年度はとりあもしれませんが、自らの技術分野をさらに向上させようとえず、技術課の「変革」の年になるよう働いてみるつもりする活動的な様子が覗えます。他にも技術職員の業務環境です。

分子科学研究所技術課報告 201315

技術レポート
機器開発技術班
切削加工による分子線スキマーの製作

水谷

伸雄

17

高磁場超伝導線材の引張歪印加機構プローブの設計

近藤

聖彦

19

窒化ニオブによるミアンダパターンの製作

高田

紀子

20

経年変化による工作機械の機械精度調査について

矢野

隆行

22

脆性材料基板への穴加工について

青山

正樹

24

2 段式高速高電圧パルス発生器

吉田

久史

25

AVR マイコンを用いたオーブン温調器のリノベーション

豊田

朋範

27

データベースサーバの更新と装置開発室ホームページの移行

内山

功一

29

電子機器開発技術班

コラム

サンフランシスコ見聞録―ICALEPCS2013 ポスター発表― 豊田 朋範

31

光技術班
電子蓄積リング用高周波加速空胴の不具合調査および 2014
年春期電子蓄積リング改造計画について
真空紫外光を使う実験装置（試料別）

山崎潤一郎

32

堀米

利夫

35

UVSOR における光ファイバビームロスモニタ

林

コラム

憲志

38

第 27 回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウムへの発表参加報告 山崎 潤一郎
真空槽内照明器の試作 堀米 利夫
Joint US-CERN-JAPAN-Russia Accelerator School (JAS'13) に参加 林 憲志

34
37
40

スクロールポンプの寿命等について

41

蓮本

正美

BL2B の真空インターロックシステムについて 近藤 直範

41

新しい部署にて

42

手島

史綱

LAN 対応ヘリウム純度計の設置について 酒井 雅弘

42

光関連機器の貸し出ししています

42

岡野

泰彬

機器利用技術班
電子 - 核二重共鳴測定

藤原

基靖

43

600MHz NMR 装置（JEOL ECA600）

中野

路子

45

コラム

高分解能透過電子顕微鏡を担当

上田

47

正

SQL：文字列の集約関数 岡野 芳則

48

寒剤関係のパソコンの更新

48

水川

哲徳

計算科学技術班
I 所内ネットワーク関連の業務に移り変わってから
環境データの見える化
コラム

16

パスワード認証から公開鍵認証への移行

岩橋

建輔

長屋

貴量

49

松尾

純一

51
54

PGP でメールの暗号化 内藤 茂樹

54

そのチェック、そのままで大丈夫ですか？
~ フリーソフトをインストールする際にはご注意を ~ 澤 昌孝

54

分子科学研究所技術課報告 2013

技術レポート 機器開発技術班

切削加工による分子線スキマーの製作
水谷伸雄 機器開発技術一係

キーワード：スキマー、分子線、旋盤加工、ステンレス
304ษ๐ຍᕤ࡟ࡼࡿศ
Ꮚ⥺ࢫ࣐࣮࢟ࡢ〇సษ๐ຍᕤ࡟ࡼࡿศᏊ⥺ࢫ࣐࣮࢟ࡢ〇స

はじめに

厚みのない鋭いエッジ形状が望ましく、穴内面は、円筒部

超音速ノズルとコーン型スキマーの組合せによる分子分のないテーパー形状が良い。図１にスキマー先端穴部分、線源の開発は、1950 年代から始まり、装置開発室におい

図２にスキマーのカットモデルと分子の飛行イメージを示ても、1980 年頃から製作に関わってきた。その間に研究す。

者の方々から寄せられた情報を含め、これまでに製作して

きたスキマーについて報告する。なお、今回報告するスキマーは、ステンレス 304 丸棒を旋盤加工で製作した。

✰
࢚ࢵࢪ

先端穴径
分子線源の開発には高真空チャンバーが必要不可欠だが、1980 年頃の真空装置は油拡散ポンプが主流で、現在と比べると排気速度や到達真空度において決して充分なもእഃのではなかった。このような状況で求められたスキマーは、

ࢸ࣮ࣃ࣮

超音速ノズルから放射状に噴出し続ける大量のガス（分子）の直進成分のみを切り分けつつ、測定室の真空度を悪化させないように差動排気の役割も持つため、先端穴径は 

図１ スキマー先端穴部分（先端穴は、外側テーパーと内側テーパーが交差しエッジを形成する）

数十 m 程度のものが求められた。筆者が最初に手がけた
スキマーも先端穴径 70 m を求められたが満足の行く物እഃࢸ࣮ࣃ࣮

はできず、100m 以上の穴径になったと記憶している。
このように理論的には小さな穴径を必要としたスキマーだが、切削加工での小径穴加工は難しく、エッジ部に平面部分が残ったり、穴形状がいびつな場合などは、衝撃波の発生により直進しようとする分子の進行が乱され、検出器へෆഃࢸ࣮ࣃ࣮

到達する分子の量が減少してしまうばかりか、エッジ部分に不純物が堆積して穴を塞いでしまうこともあった。このような状況から確実に直進成分の分子を取込むために、ス

図２

カットモデルと分子の飛行イメージ

キマー先端穴径は 0.2 ㎜〜 1.0 ㎜程度の物が求められるようになった。なお近年では、排気ポンプやパルスバル
ブノズルの性能向上もあり先端穴径 1.5 ㎜〜 3.0 ㎜の製作依頼が多い。

テーパー角度スキマーのテーパー角度は、良質の分子線を得る上で大切な要素である。ノズルから噴出した分子をまともに受ける外側のテーパー角度は鋭い（小さい）ほど良い。これは、

先端穴形状

スキマー先端に衝突した分子のうち、外に弾かれる分子を穴の形状と仕上りの良し悪しは分子の切り分けに大きスムーズに切り離すことで、穴を通過しようとする分子のく影響する。穴は円形で、分子の流れに対し垂直に位置し、流れを乱しにくいからである。逆に外側のテーパー角度が分子科学研究所技術課報告 201317

技術レポート 機器開発技術班

鈍角（大きい）の場合、穴周辺で発生する衝撃波の影響により直進しようとする分子の流れを乱してしまう。
一方、内側のテーパー角度は大きいほど良く、テーパー
角度が小さい場合は、スキマーの穴を通過した分子のうち、穴のエッジ部分に接触して進路の乱れた分子がテーパー内
壁でさらに乱反射し、直進する分子の妨げになるからである。これらを踏まえ、当初は、テーパー外角 65 度、内角
56 度が良いとされ製作していた。また、装置設計時に寸法上の制約がある場合でも、おおむね 40 度〜 70 度の範囲で製作してきた。

図３

各サイズの分子線スキマー例

鋭角スキマーの製作
図３に示すようにこれまでいろいろなタイプのスキマーを製作してきたが、テーパー角度はほぼ同じであった。
今回、光分子科学第一部門、大島グループ、水瀬賢太助教
より依頼を受け、外側テーパー角度 30 度、内側 25 度のスキマーを製作した（図４）。前述の通り、外側テーパー
角度を鋭くすることは、分子の切り離しに有利だが、内側テーパー角度が鋭くなるのは、エッジ形状が不完全な場合、内面反射が生じて不利である。加えて、製作段階においても、内角が鋭いと穴近辺の作業性が悪くなり、仕上げ加工が難しくなる。穴内面の仕上りの良し悪しは、エッジの出
来映えを大きく左右するため慎重な作業が求められた。
今回製作した穴径は 1.5 ㎜と 3 .0 ㎜の２種類で穴径としては比較的大きく、満足の行くエッジ形状に仕上ったが、さらに鋭いテーパー角度や小さな穴径が求められた場
合は、製作方法の見直しも必要であろう。ただ、分子線源の開発は、スキマーの形状もさることながら、ノズルや加速電極などの配置、排気系との組合せも重要であり、これらバランスの良い装置製作に助力して行きたい。

おわりに東北大学多元物質科学研究所

高橋正彦教授より、先端穴が楕円形状のスキマー製作が打診されている。これは、既存の実験装置に組込まれている円形スキマーと置き換えることで、測定性能の向上を目指すものだが、寸法の制約もあり新たな課題になっている。

18

分子科学研究所技術課報告 2013

図４

鋭角スキマー

技術レポート 機器開発技術班

高磁場超伝導線材の引張歪印加機構プローブの設計
近藤聖彦 機器開発技術二係
㧗☢ሙ㉸ఏᑟ⥺ᮦࡢᘬᙇṍ༳ຍᶵᵓࣉ࣮ࣟࣈࡢタィキーワード：高磁場、超伝導マグネット、臨界電流特性、引張歪

民生・医療・エネルギーなどの分野において、高磁場が、ガイドに沿って水平移動するので、線材に引張荷重が超伝導線材の適用を考慮した研究活動が活発になっている。

負荷される構造となっている。負荷機構ネジを回転するの高分解能の分子構造解析に用いる NMR の実現は、25 テに、NW63 フランジの上部に設置したステッピングモー

スラの高磁場環境を容易に作り出す必要があり、そのため

タを使用し、最大 2.5% まで引張歪を印加できる。また、には高性能な高磁場超伝導線材が要求される。ただし、超線材の変位測定には、クリップゲージを使用し、この一端伝導線材は僅かな歪によって、臨界電流（超伝導状態で通を位置調整ブロックに取り付けることで、プローブ上部

電できる最大の電流量）特性が劣化することが知られていの NW63 に取り付けている校正用ロッドを上下方向に移るため、高磁場マグネットの設計製作は、線材の許容歪量動させるだけで、歪ゲージ出力の変化を校正できる構造とで制約されている。このような背景から、次世代の高磁場なっている。今後、プローブの製作ならびに実験を行う予超伝導マグネットを使用した装置の実現に向けて、臨界電定である。

流特性が向上する超伝導線材の開発が重要となっている。
この開発には、高磁場中で超伝導線材に歪を印加した時の臨界電流を測定する装置が必要となる。そこで、装置開発
室は超伝導線材開発に実績のある核融合科学研究所と共同で、図 1 に示す簡易的な引張歪印加機構を備えた臨界電流
測定プローブを設計した。
高磁場超伝導マグネットに使用される超伝導線材には、強大な電磁力が作用する。そのため、超伝導線材にはこの力などに耐える十分な機械的強度と、極低温において臨界電流の劣化が小さい特性が要求される。このような高磁場
かつ極低温という極限的な環境下で実験するために、物質・材料研究機構のソレノイド型 18 テスラ超伝導マグネットシステム（以後、高磁場装置と呼ぶ）を使用することにした。
高磁場装置は、ボア径が 52 mm と小さいため、この径内に収まる大きさでプローブを設計する必要があった。
また、高磁場装置のマグネット中心はその挿入口となる
NW 63 フランジ面から約 2 ｍ下方にある。この位置で線材に引張歪を印加できるように、図 1 右に示す NW63 フ
ランジと引張歪印加機構をステンレス製パイプで接続する
ので、本プローブの全長は 2 m より長くなった。図 1 左に示す概略図は線材に通電する電流リードなどを省略している。この機構は最大外径 50mm で、負荷機構ネジを回転ᘬᙇṍ༳ຍᶵᵓࡢᴫ␎ᅗ

することにより、引張力発生軸が押し下げられ、この発生軸とリンクバーで連結されている銅ターミナル固定台

図1

引張歪印加機構プローブ

分子科学研究所技術課報告 201319

技術レポート 機器開発技術班

窒化ニオブによるミアンダパターンの製作
高田

紀子 機器開発技術二係

キーワード：アルミナアンビル、窒化ニオブ、ミアンダパターン、リフトオフ、超伝導

1. はじめにノテクノロジープラットフォームを通して北陸先端科学

研究者から技術相談を受けて、高圧環境下で金属試料の技術大学院大学（以下、JAIST）で行った。レジストの種

輸送特性を調べるために使用する高圧アンビルセルの製作

類には、断面形状の点からリフトオフに適しているとさを行っている。高圧アンビルセルは図 1 に示すように、2れるリバーサルレジスト AZ 5214E (AZ ELECTRONIC

個のアンビルでガスケットを押しつぶすことで試料空間をMATERIALS) を 使 用 し た。 ま た、NbN の 成 膜 に は、高圧にする実験装置である。アンビルの材質には、強度のJAIST が所有する三極スパッタリング装置（アルバック

点からダイヤモンドが使われることが多いが、今回は強度サービス /SMR 2304E）を使用し、厚さ 200nm になるに加え誘電率の点からアルミナで製作を行っている。また、ように成膜した。

アンビルの上面（試料と接する面）に対して、試料と共鳴するマイクロ波を発生させるためのミアンダ（蛇行）パターンを配置する必要がある。ミアンダパターンの材質には、高圧環境においても超伝導状態を維持するとされる窒化ニオブ（以下、NbN）を選択した。
今回はテスト加工として、大きさ 7×4(mm) のアルミナ基板に対して最小幅 25m で NbN のパターニングを行ったので、それについて報告する。

図2

図1

製作したミアンダパターン（単位：mm）

高圧アンビルセル

2. 製作

図3

製作工程（リフトオフ法）

今回製作したパターンの図面を図 2 に、製作工程を図 3に示す。製作工程には、レジストパターン製作後 NbN を

3 . 評価

成膜、最後にレジストを除去することで NbN のパターン製作したサンプルは、分子研内にある測定機器を使っを得るリフトオフ法を用いた。レジストパターンは当研究て、光学顕微鏡・SEM・AFM による観察、寸法測定、表所でコンタクト露光により製作し、それ以降の工程は、ナ

面粗さ測定、また SQUID による超伝導転移温度（以下、20

分子科学研究所技術課報告 2013

Tc）の測定を行った。
まず、顕微鏡で観察した全体の画像と寸法測定の結果を通りアルミナである重要性は高いので、依頼者と相談しながら進めていく必要がある。

図 4 に示す。この結果から、断線などの大きな欠陥はない
こと、また、寸法は大きくて ±1 m 程度の誤差でできていることが分かった。

4 . 今後の予定
今後は、アルミナアンビルへのパターニングを進めていく。また、依頼者からの要望により、ミアンダパターンの最小幅を現在の 25 m から 2m まで細くする予定だが、その際アルミナ粒子間の隙間の影響が懸念される。このことから、粒子径の細かいアルミナアンビルを購入し、現在
パターニングを進めているところである。

謝辞
リフトオフの実験で大変お世話になりました、JAIST の赤堀誠志准教授、村上達也技術職員に紙面を借りてお礼申し上げます。
図4

光学顕微鏡による観察と寸法測定

次に、SEM と AFM で観察した画像をそれぞれ図 5 と図6 に示す。SEM 観察では、パターンの縁がギザギザになっている箇所が見られた。これはリフトオフの際よく見られる現象で、レジスト除去時に金属の薄膜が引きちぎられることが原因で起こるとされている。AFM 観察では、未処理のアルミナ基板と NbN 成膜面とを観察し比較を行った。
アルミナ基板には、表面粗さ Ra0.03 m 程度に研磨したものを購入して使用しているが、アルミナは多結晶体であるため、大きさ 5 m 程度の粒子間の隙間が穴として確認された。これは、NbN 成膜面にもそのまま表れることが分かった。
最後に、機器センターで所有する SQUID を使って基板全体における Tc を確認したところ、11.5K 付近で超伝導転移することが分かった（図 7）。ちなみに、JAIST で酸化マグネシウム（MgO）基板に対して NbN を成膜したサンプルは、およそ 15K で超伝導転移している。このような Tc の違いは、基板と成膜する材質との間の結晶構造

図7

SQUID による Tc の確認や格子定数から影響を受けるようであるが、始めに述べた

図5

SEM 画像図6

AFM 画像分子科学研究所技術課報告 201321

技術レポート 機器開発技術班

経年変化による工作機械の機械精度調査について
矢野隆行 機器開発技術一係

キーワード：工作機械、電気加工、測定

はじめに
本課題は、今年度行われた技術職員研修時に使用したワ
イヤ放電加工機で加工したテストピースが、予定されていた寸法よりも小さく加工されていることが判明した。そこ
でワイヤ放電加工機について工作精度検査を行ったので報告する。

加工機について装置開発室にはワイヤ放電加工機として三菱電機製
DWC-90H（図1）とシャルミー社製ROBOFIL 2020Si（図図12）の 2 機が設置されている。2 機の違いは、DWC-90H

三菱電機 DWC- 90 H⤒ᖺኚ໬࡟ࡼࡿᕤసᶵᲔࡢᶵᲔ⢭ᗘㄪᰝ࡟ࡘ࠸࡚

がジェットノズルで加工液を吹き付けながら加工をするのに対し、ROBOFIL2020Si は加工液（水）中に加工物を沈めて加工をするという点にある。DWC-90H は 1988
年 3 月に、ROBOFIL 2020S は 2002 年 3 月に導入された。

加工上の問題点
今年度行われた技術職員研修には、導入から 25 年を経過した DWC-90H を使用した。詳しい結果は、装置開発
室 Annual Report 2013 を参照して頂くことにして、測定結果をみると、加工形状の 2 つの場所で顕著な結果を得た。一つは凸部形状で設定値に対して小さめの、もう一つ

図2

シャルミー

ROBOFIL 2020 Si

は凹部形状で設定値に対して大きめの数値を得た。この結果を受け、同様の形状の再加工と測定を行った。ただし、$ %&

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今回はデジタルマイクロメータで測定を行うため、およそ3 倍程度形状を拡大して製作した。製作した形状を図 3 に

ฝ㒊


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示す。
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結果（1）



加工したテストピースの測定結果を表 1 に示す。図 3に示すように凸・凹部ともに上面から 2.5mm おきに測定点（A˜C）を設け測定を行った。材料にはアルミ合金(A5052:t10) を使用した。なお、この加工は技術職員研
修と同じく 1 st Cut（一回加工）のみとした。また、加工

22

分子科学研究所技術課報告 2013



図3

PP 㛫㝸

テストピース形状

表1

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なお、加工は 3 rd Cut までとし、それぞれの機械に付属

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各部位とも ±10 m である。

テストピース加工結果する加工条件表に従い行った。
また、測定にはデジタルマイクロメータを使用した。

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結果（2）加 工 後 の 測 定 結 果 を 表 2 に 示 す。DWC-90H もROBOFIL 2020Si も 許 容 範 囲 で あ る ± 10 m の 範 囲

時間は、28 分 45 秒であった。

に 入 っ て い る こ と が わ か っ た。 傾 向 と し て、DWC-

測定の結果、今回の結果からも 50 〜 60m ほど設定し

90H が 事 前 に オ フ セ ッ ト 量 の 調 整 な し に 加 工 を 行 う

た寸法から差が生じる結果となった。これに関しては、加と 寸 法 よ り も 小 さ め に 製 作 さ れ る こ と が わ か る。 こ

工条件表にも記載されているが、加工条件によって、オフ

れ に 対 し ROBOFIL 2020Si の 方 は 寸 法 よ り も 大 き め

セット量 がある程度の範囲を持っており、加工の事前準に製作される傾向がある。製作する立場から考えると、

備として適切なオフセット量の値を確定すれば、それほど

ROBOFIL 2020Si の傾向は修正加工を実施することで寸重大な問題ではないと考える。また、本来のワイヤ放電加法精度を得られることから、作業効率の良い工作機といえ工機の使用方法から考えると、寸法精度が必要な加工はる。参考までに加工に費やした時間は、DWC-90 H で 11

1

st

Cutで終了せず、2ndrd〜3 Cutを行うのでそのオフセッ

時間 30 分、ROBOFIL2020Si で 2 時間 40 分となった。
表2

ト量調整で十分対応できる。

テスト加工形状測定結果

現状では、加工機の精度が出ているかどうかの判断がで

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きないため、ワイヤ放電加工機の精度検査を行うことにし㻙㻥㻜㻴㻌㻟㻠㻚㻡㼙㼙

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た。

加工テスト
加工テストには、本来 JISB 6360 に規定されている工ୖ㒊㻌㻙㻜㻚㻜㻜㻢

㻙㻜㻚㻜㻜㻡

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作精度検査を行うのが妥当と考えられるが、接触式の三次元座標測定器や真円度測定器がないため断念した。その

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代わりに、アジェ・シャルミー社がテスト加工に用いて

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㻜㻚㻜㻜㻝

いる方法と形状を採用した（図 4）。テストピースの材質ᗏ㒊㻌㻙㻜㻚㻜㻜㻝

㻜㻚㻜㻜㻤㻜㻚㻜㻜㻢㻌

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㻜㻚㻜㻜㻣㻙㻜㻚㻜㻜㻝

はステンレス鋼 (SUS304) とし、ワークピースの厚みは25mm とした。これを DWC-90 H と ROBOFIL2020Siの両加工機で製作し、図 4 に示す A˜I の寸法を上部（基準

まとめと今後の課題

面から 20mm）、中間点（基準面から 12.5mm）、底部（基今回の結果から、DWC-90H で寸法精度を追求する

準面から 5mm）の 3 箇所に分けて測定した。許容範囲は

場合、一度オフセット量の検討が必要となるが、工作機械に起因する重大な加工誤差はないと判断できる。今後
JISB 6360 を用いた工作精度検査を実施すると共に、工作機械メーカーで実施している静的精度・動的精度の診断
プランを検討したいと考えている。

図4
1

テスト加工形状

仕上げ寸法に、放電ギャップとワイヤ径を見込んだ数値。

分子科学研究所技術課報告 201323

技術レポート 機器開発技術班

脆性材料基板への穴加工について
青山

正樹 機器開発技術班

キーワード：脆性材料

小径穴加工

石英ガラス

⬤ᛶᮦᩱᇶᯈ࡬ࡢ✰ຍᕤ࡟ࡘ࠸࡚
はじめに生した。40,000rpm では 7 回加工後でも欠けの面積は大石英ガラスや単結晶シリコンおよびサファイヤなどのきく増加することはなく良好な加工結果が得られた。図 2

基板材料は硬く脆いため、機械加工を行うことは容易ではに単結晶シリコンのテスト加工結果を示した。石英ガラスない。これら脆性材料の加工には、水などに混合した砥粒同様に欠けは基板裏側、表側ともに 0.02 ㎜ 2 程度生じたがを、超音波振動を付与した工具と加工物の間に介在させて15 回加工を行っても欠け面積の増加は見られなかった。サ

衝撃破砕を行う超音波加工が一般的である。しかし超音波

ファイヤは、1 回目の加工で図 3 に示した通り基板裏側に大加工には専用の加工装置が必要となるため、我々は一般的

きな欠損が生じた。また工具も電着ダイヤモンド層がはがなミーリング装置にダイヤモンド電着工具を取り付けてドれ 2 回目以降は加工ができなかった。サファイヤについて

リル加工を行っている。この加工方法によりホウケイ酸ガ

は加工条件についてさらに詳細に検討を行う必要があるとラスに対しては、マイクロ流体デバイスの試薬導入用の穴ともに、別の加工方法についても調査する必要がある。

⬤ᛶᮦᩱᇶᯈ࡬ࡢ✰ຍᕤ࡟ࡘ࠸࡚
⬤ᛶᮦᩱᇶᯈ࡬ࡢ✰ຍᕤ࡟ࡘ࠸࡚

加工に適用して良好な結果を得てきた。本報告では、今後▼ⱥ࢞ࣛࢫຍᕤ⤖ᯝ㸦ᕤල㸡㸶㸮㸮㸧

製作依頼の持ち込まれそうな石英ガラス、単結晶シリコン、Ḟࡅ㠃✚㸦ੈ2㸧

0.5

サファイヤなどの基板材料について、本加工が適用可能かどうかテスト加工を行ったので紹介する。

テスト加工方法

0.05

0.005
1

テスト加工には装置開発室で自作した精密フライス盤をンドルモーターと X-Y-Z ステージで構成されており、ステー

図1

ジは 0.1m 分解能で動作する。加工試料は X-Y-Z ステー

ジを試料に対して 10m 切り込んだ後、加工開始位置まで戻し、さらに先ほどより 10m 切り込んだ後、また加工開




5

6

7

40,000rpm⿬㠃
20,000rpm⿬㠃

石英ガラス加工回数と欠け面積ࢩࣜࢥࣥຍᕤ⤖ᯝ㸦ᕤල㸡800㸧Ḟࡅ㠃✚㸦ੈ2㸧

昇させることにより加工を行った。加工動作は Z 軸ステー

3
4
ຍᕤᅇᩘ

40,000rpm⾲㠃
20,000rpm⾲㠃

使用した。本装置は最高回転数 40,000rpm の主軸用スピ

ジ上に取り付けられたバイスに固定し、Z 軸ステージを上2

 0.04
 0.020

始位置まで戻すという動作を 0.8 ㎜ /min の移動速度で繰り返し行い、厚み 0.5 ㎜の基板に対して貫通穴加工を行った。これを工具が破損するまで、あるいは穴周辺部が著し

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15ຍᕤᅇᩘ
Si40000rpm⾲

図2Si40000rpm⿬

シリコン加工回数と欠け面積

く大きく欠けるまで繰り返し行い、多数個の穴加工を行った。

テスト加工結果およびまとめ
図 1 は 石 英 ガ ラ ス に 主 軸 回 転 数 20,000rpm と40,000rpm で 0.3 ㎜の加工を行った時の加工回数と基板
裏側と表側に発生した欠けの面積を示した。20,000rpm
では、5 回目の加工で加工物の両面で著しく大きな欠けが発24

分子科学研究所技術課報告 2013






表側

裏側
図3

電着ダイヤ層が剥離した加工後工具

サファイヤ穴加工結果

技術レポート 電子機器開発技術班

2 段式高速高電圧パルス発生器
吉田久史 電子機器開発技術班

キーワード：高電圧・高速半導体スイッチ、モノステーブル・マルチバイブレータ、時定数

これにより、スイッチング素子にはより大電流で長寿命のはじめに分子科学研究所において、パルス振幅 : 数 KV，立ち上が特性が必要になってきた。

り時間 : 数 nS の高速高電圧パルス発生回路は、毎年数件の高電圧 ･ 高速半導体スイッチとしてベールケ (Behlke) 社

製作依頼が入るニーズの高い装置である。その利用目的は、のモジュールがよく知られ、我々もこれを利用する事が多電気光学素子であるポッケルスセルの駆動回路、飛行時間

い。これはパワー MOSFET を多段接続した高電圧スイッ型質量分析器の加速 ･ 偏向電極の電圧源、マイクロ・チャ

チとその駆動回路を内蔵したモジュールで、5VDC 電源とネル・プレートによる選択的イオン検出のためのゲート電

TTL レベルのトリガー入力を与えるだけで高電圧スイッチ

圧などである。この報告では、最近製作したもの中でも特の ON/OFF 制御が行えるものである。また、入出力段が徴のある 2 段式高速高電圧パルス発生器について報告する。

電気的に絶縁されていることで、ハイサイドまたはローサ

これは負電圧と正電圧の高速高電圧パルスを連続的に発生

イドのスイッチとして使用する際に回路上の特別な考慮をするもので、不要イオンの除去の後、目的のイオンのみを必要としない。

取り出し分析する実験に使用される。

図 1 は 2 段式高電圧パルス発生器に要求される出力波形である。パルサーは外部トリガー信号を受けて、振幅 : 最大

高電圧スイッチング素子とパルス発生器の仕様-500V，パルス幅 : 最大 5S の負電圧パルスと振幅 : 最大

高速高電圧パルスの発生に必要なスイッチング ･ デバイ

4500V，パルス幅 : 最大 50S の正電圧パルスを連続してスとして、高電圧リレー、高速半導体スイッチ、スパーク出力する。また、パルスの立ち上がり時間 : 数 nS 〜数十 nS，

ギャップ ･ スイッチなどが挙げられる。分子研で使用され立ち下がり時間:数十S 〜数百S，繰り返し周波数:100Hz

るパルサーは、(1) 数 pF 〜数十 pF の微小な容量性負荷のが電気的仕様として必要となる。

駆動が主であり比較的小電力のスイッチで良い。(2) レー
ザー等の外部装置に同期した出力が求められる。このこと

2 段式高電圧パルス発生回路

から、トリガー遅延やジッターの少ないトランジスタや

図 2 は設計 ･ 製作した高電圧パルス発生回路のブロック

パワー MOSFET 等の半導体スイッチをよく使用している。

図である。この回路は正 ･ 負の高圧電源，2 個の高電圧半導また近年では、外部装置の周波数が向上したことで数 KHz〜数十 KHz の繰り返し周波数が求められるようになった。

図1

2 段式高電圧パルスの波形

図2

パルス発生回路のブロック図

分子科学研究所技術課報告 201325

技術レポート 電子機器開発技術班

体スイッチ，そのスイッチのトリガー信号を生成するためる。この回路基板は、高電圧スイッチが発生するスイッチのモノステーブル・マルチバイブレータ ( モノマルチ ) 回路

ング・ノイズを避けるためにアルミ製ダイキャストボックで構成されている。高電圧スイッチの両方が OFF の時、出ス内に収めた。図 3 にモノマルチ回路を、図 4 に製作した力は抵抗 RL で接地されグランドレベルにある。どちらか

高電圧パルス発生器の外観とその入出力波形を示す。

一方の高電圧スイッチが ON の時、出力は高電圧電源に接続され負荷容量をその電位まで充電する。また、両スイッチが同時に ON となる状態は禁止で、それが起きないようにハードウェアの設計を行う。前段のモノマルチは、外部トリガー信号の立ち上がりでパルスを発生し負電圧側のスイッチを ON する。同時に、このパルスは後段のモノマル
チのトリガー入力となり、その立ち下がりで発生するパルスにより正電圧側のスイッチが ON となる。高圧パルスの

図3

モノマルチ ･ バイブレータ回路

立ち上がり時間を決める時定数は、( 高電圧スイッチの ON
抵抗 + 電流制限のための抵抗 RS)× 負荷容量である。一方、おわりにパルスの立ち下がり部分の時定数は、(RL+RS)× 負荷容量製作した 2 段式高電圧高速パルス発生器の仕様を表 1 にである。抵抗 RL はパルス発生器の負荷となるので、立ち下示す。これは RL=100KΩ，RS=47Ω で、出力端子 : オー

がり時間を短くするだけの理由でむやみに小さくはできな

プン ( 無負荷 ) の条件で測定した時の値である。

い。高圧電源の電力容量や出力パルスの平坦部の電圧降下

ベールケの高電圧スイッチを利用することで、高速高( サグ ) などを考慮に入れた上で抵抗値を決める必要がある。

電圧パルスをこのように簡単な回路構成で製作することが高電圧スイッチは、どちらも最大 5KV の電圧が加わるこできる。それは 2 節で述べたように、高電圧スイッチの駆とになる。そこで、ベールケ社の HTS シリーズの中から耐動回路を設計 ･ 製作する必要が無く、その ON/OFF 制御

圧 6KV の HTS61-03 を選択した。高圧電源は松定プレシ

を TTL レベルのトリガー信号だけで行える点にある。一方、ジョン製の組込型高圧電源モジュールを使用した。この出

このモジュールはディスクリート部品に比較してはるかに力電圧は、フロントパネルに取り付けた 10 回転ポテンショ

高価である。今後は、個別半導体を多段接続することでス

メータで設定する。モノマルチ回路ブロックは TTL の標準

イッチの高耐圧化を図ったパルサーについても同時に検討

ロジック IC と高速 MOS ドライバで構成した。この出力パして行きたいと考える。

ルスの幅もフロントパネルのポテンショメータで可変でき

図4

2 段式高電圧パルス発生器の外観と入出力波形

表126

分子科学研究所技術課報告 2013

2 段式高電圧高速パルス発生器の仕様

技術レポート 電子機器開発技術班

AVR マイコンを用いたオーブン温調器のリノベーション
豊田

朋範 電子機器開発技術係

キーワード：AVR マイコン、位相制御、トライアック

序論
洗浄した真空装置の乾燥のために UVSOR で長年使われていたオーブン温調器（写真 1）が、リレーの接点の寿命により使用不能になった。修理か改造かを議論した際、（1）
大型の真空装置を投入できるので筐体は流用したい（2）加熱時間を設定できるようにしたい（3）視認性や操作性を向上したい−など多様な要望が出された。そこで、オー
ブン温調器の筐体とヒータと熱電対のみを利用し、その他の温調回路を新しく設計することにした。
今回、AVR マイコンを用いてオーブン温調器のリノベー

写真 1

オーブン温調器（改造前）

ションを行った。主な機能は（1）温度測定（2）位相制

200℃：分解能 1℃）（3）加熱時間（1 〜 99 時間：分解

御を用いた加熱制御（2）タイマを用いた加熱時間計測−

能 1 時間）の設定モードを有する。すべての設定を完了の 3 点である。本稿では、主に AVR マイコンによる制御

し 7 セグメント LED に「Go」と表示させた状態で「切替の全体像と AC 電源の位相制御について述べる。

／決定スイッチ」を押すと、加熱制御を開始する（図 2）。
これらの値や文字はすべて 7 セグメント LED にリアルタ

回路の構成と動作イムで表示される。位相制御出力の設定値は、UART で
AVR マイコン 2 に送信される。

回路のブロック図を図 1 に示す。
制御の大半は AVR マイコン 1 で行う。AVR マイコン 1

加熱制御を開始すると、AVR マイコン 1 は加熱時間のだけではタイマと I/O ピンが不足したため、後述するヒー

計測と K 型熱電対による温度測定を実行する。温度測定は、

タ加熱のための位相制御は AVR マイコン 2 で行った。

K 型熱電対を接続した熱電対アンプの出力電圧を 64 回 A/

リノベーションしたオーブン温調器は（1）位相制御

D 変換した平均値から換算して決める。測定温度 Tm（℃）

出 力（1 〜 100%： 分 解 能 1%）（2） 加 熱 温 度（40 〜と設定温度 Ts（℃）を比較し、Tm ＜ Ts であれば、AC 同

図1

リノベーションしたオーブン温調器のブロック図

分子科学研究所技術課報告 201327

技術レポート 電子機器開発技術班

期トリガを生成して AVR マイコン 2 に与える。AVR マイ
コン 2 はこの信号のタイミングを基にヒータの加熱を行う。
加熱制御中は、測定温度と残りの加熱時間をリアルタイ
ムで 7 セグメント LED に表示する。温度表示は「切替／決定スイッチ」を押すごとに測定温度と加熱温度が入れ替
わり、加熱温度の表示中はロータリーエンコーダで設定値を増減できる。

AC 電源の位相制御
今回、ヒータに印加する AC 電源には、AVR マイコン
2 によって位相制御された電源を使用した。位相制御とは、
AC 電源の半周期ごとに所定のタイミングで制御素子 ( トライアック ) を ON する制御方式である。

図2

各種設定のフローチャート

今回構築した位相制御の動作を図 3 に示す。
まず、フォトカプラで AC 電源の波形をパルス波形に変換する。AVR マイコン 1 は、このパルス波形の立ち上がりを検出し、加熱が必要な時に AC 同期トリガを発生する。
AVR マイコン 2 はこのトリガ信号によって外部割込みがかかり、その割り込み処理の中で位相制御のためのトライ
アック制御パルスを発生する。
ここで、AC 同期トリガと AC 電源のゼロクロス点の時
間差 Tz は、60Hz の場合 1.6msec と実測している。AC
電源の半周期は 33 msec であり、トライアック制御パル
スの幅 Tw は 10msec である。位相制御出力の設定値から演算したディレイを Td（msec）とする。
AVR マイコン 2 は、AC 同期トリガの立ち上がりを基準として、Tz と Td を加算したタイミングで AC 電源の負側を ON するトライアック制御パルスを出力する。続いて
33 msec から Tw を減算した時間後に、AC 電源の正側をON するトライアック制御パルスを出力する。

まとめ
図3

長年稼働してきた機械式リレーによる ON/OFF 制御の位相制御回路の動作

オーブン温調器を、AVR マイコンを用いた位相制御でリノベーションした。リノベーションしたオーブン温調器は、高輝度の 7 セグメント LED が見やすく、操作性も良いと
好評で、真空装置の乾燥に多用されている（写真 2）。
古くなって故障した装置も、現在の技術を用いることで生まれ変わり、再び活躍できる可能性がある。技術分野を特定せず、常に技術全般にアンテナを広げて習得に励む必要性を感じた。

写真 228

分子科学研究所技術課報告 2013

リノベーションしたオーブン温調器のパネル

技術レポート 電子機器開発技術班

データベースサーバの更新と装置開発室
ホームページの移行
内山

功一 電子機器開発技術係

キーワード：Web ホスティングサービス、SQLServer、64bit OS、BASP21

はじめに
装 置 開 発 室 で は、2002 年 度 よ り 工 作 依 頼 伝 票 管 理（図１）およびストックルーム出庫管理（図２）を行うた
めのデータベースサーバを運用している。また、装置開発室ホームページを外部公開するための Web サーバも2009 年度から運用している。今回、老朽化によりデータ
ベースサーバの更新を行った。また、Web サーバを廃止
し外部公開ホームページを分子研のホスティングサービスに移行したので報告する。

分子研ホスティングサービスへの移行
今年の 8 月、装置開発室のホームページが閲覧できなくなったことから、Web サーバの電源が故障していること

図1

工作依頼伝票管理システムがわかった。故障個所が電源だけならば問題は少ないが、電源が壊れる際に他のパーツを巻き込む事例も多く被害が思ったより大きいことも想定される。また Web サーバが外部公開のため、昨今増加しているネットワークインシデ
ントに対してセキュリティを厳格化する必要があるため、サーバ管理の負担が増す事も考慮しなくてはならない。そこで今回は、計算科学研究センターが所内向けに提供している Web ホスティングサービスへ装置開発室ホームペー
ジを移行し、Web サーバを廃止することにした。このWeb ホスティングサービスは、SFTP や SCP でデータをアップロードすることで、簡単に Web ページが公開できる環境を提供するものである。Webサーバ上の全てのデー
タをホスティングサービスに移行し、2013 年 8 月末から

図2

ストックルーム出庫管理システム

公開しており従来と同じURLで閲覧することができている。
SQLServer 2000 であるため、こちらの対応も行う必要

データベースサーバの更新がある。そこで今回、10 年の稼働で老朽化したサーバマ

データベースサーバの OS は WindowsServer2000 でシンを新調し、OS は WindowsServer 2008 へ、データ

あり、すでに 2010 年でサポートが切れている。この状

ベースは SQLServer 2008 へ更新を行った。サーバに関

態では所内の利用に限定しているとしても、セキュリティ

しては、CPU を Celeron から Xeon へと向上させ、HDD

上問題があるため早急に更新する必要があった。使用しては 1TB へと容量を増大させた。サーバはメンテナンスでいるデータベースも 2013 年 4 月にサポートが終了するのシャットダウンを除いて停止する事無く稼働させるのが分子科学研究所技術課報告 201329

技術レポート 電子機器開発技術班

原則である。そのため通常は、不測の事態に備えてハード

ドのリファレンスを比較したところ、コード側の引数の設ウェアに冗長性を持たせる。旧システムでは、電源の二重定で SMTP サーバ名とポートを省略していることがわかっ

化、ネットワークの二重化、HDD を RAID5 といった冗長た。旧システムではこの引数を省略してもメール送信がで性を持たせて運用してきた。しかし、ハードウェアに冗長きていたため、省略可能な引数と思い込み発見が遅れるこ性を持たせた場合システム管理も煩雑になるため、我々のとになった。

様な内部利用かつ小規模な運用ではデメリットの方が大き

次に、工作伝票管理システムでファイルのアップロー

いとの結論に達した。そこで新しいサーバは、電源とネッドができないという問題が発生した。このファイルアッ

トワークボードは単一構成として RAID も 5 から 1 に変更

プロードは、製作物の写真や図面等を記録するために用した。

意されたものである。原因は、IIS7.5 のアップロード可更 新 に お い て の 最 大 の 懸 案 事 項 は OS が 32bit か ら

能なデータサイズがデフォルトで 30 MB に設定されてい64 bit に移行するため、これまで稼働していたシステム

たため、写真などの 30 MB を超えるファイルのアップがそのまま移行可能かという事である。このシステムロードができなかった。これに対しては、要求フィルタのは、IIS 上で動作する ASP の VBScript で組まれたプログラ

maxAllowedContentLength 値を 2GB に設定し、念のムと SQL で構築されている。また、スクリプトから利用

ため IIS マネージャの「要求フィルタリング」内の「要求可能な BASP21※1 というフリーウェアの汎用コンポー制限」＞「許可されたコンテンツの最大長」の値も 2GB

ネントを利用している。この BASP21 は 32bit システムに設定することで解決した。

にしか対応しておらず、64bit システムで動作するのは最後に問題となったのは、部門データを管理している

有料の BASP21Pro を用意する必要があった。BASP21

データテーブルの更新ができないという事である。これは、で使用しているメソッドは、Form、FormFileName、

データベースの IDENTITY 設定したフィールドに明示的にFormSaveAs と SendMail の 4 種類だけでメソッドのほと

値を書き込もうとしていたことが原因であった。これも旧

んどは未使用である。これだけのために有料版を導入するシステムで問題なく動作していたプログラムであるが、シことができなかったため、フリー版が 64bit 環境で利用

ステム変更によりクエリーが厳格になったため発覚したと可能かどうかを調べることにした。調査の結果、IIS の設考えられる。

定による 64bit 環境への導入事例が確認されたため、システムの移行作業を行った。しかし、導入事例の記述通り

最後に設定を行っても BASP21 を認識しなかった。具体的な設

今回、外部公開サーバの故障によりサーバを Web ホス

定方法は、IIS マネージャから BASP21 を利用するサイト

ティングサービスに移行したことで、管理コストの削減をに対応するアプリケーションプールの「32bit アプリケー行うことができた。また、データベースサーバの更新作業

ションの有効化」を True に設定するだけである。しかし、により、セキュリティが向上したサーバシステムの設定、True に設定したにもかかわらず BASP21 を認識できない

管理、運用を理解することができた。

場合や、そもそも True に設定できないアプリケーション
プールがあるなどの問題があった。さらに調べてみると別※ 1：BASP 2 1（http://www.hi-ho.ne.jp/babaq/の事例で BASP21 の dll ファイルが SysWOW64 フォル

basp21.html）

ダにあることを明示するためにレジストリに登録したとの記述を発見した。そこでレジストリへ登録を行ったところ、すべてのアプリケーションプールで32bitアプリケーションの有効化を設定することが可能になり、無事 BASP21を認識しシステムの動作を確認することができた。

更新後の問題最 初 に 問 題 に な っ た の は、BASP21 を 利 用 し た
SendMail からメール送信ができないという事であった。
旧システムでは問題無く動作していたため、更新された
IIS か BASP21 を 64bit システムで動かしているための不具合だと推測した。プログラムコードと SendMail メソッ

30

分子科学研究所技術課報告 2013

コラム

サンフランシスコ見聞録− ICALEPCS 2013 ポスター発表−

豊田 朋範

2013 年 2 月 某 日、1 通 の メ ー ル が 届 い た。ICALEPCS 2013 − 正 式 に は 14th
International Conference on Accelerator & Large Experimental Physics
Control Systems

第 14 回加速器と大規模実験物理制御システムに関する国際会議−からの案内状だった。旅費は所長奨励研究費から支出可能との見解を得て、ポスター発表で参加を申し込み、準備に勤しんだ。筆者が海外に赴くのは 4 年前、宇理須教授( 現在名古屋大学特任教授 ) に同行して中国に赴いて以来のことである。もう海外に行
く機会はないだろうと踏んでいたが、勢いというものは恐ろしい。
まず ICALEPCS 2013 や発表について述べる。ICALEPCS 2013 は 2013 年 10
月 6 日（日）〜 2013 年 10 月 11 日（金）の日程で、サンフランシスコのフェリー
乗り場にほど近いハイアット・リジェンシー・サンフランシスコで開催された（写真1）。ホスト機関はローレンツ・リバモア国立研究所。「水爆の父」エドワード・テラー

写真 1 会場となったハイアット・
リジェンシー・サンフランシスコ

が提案し、所長を務めたことがある、米エネルギー省所轄の研究所である。
筆者は「Turn-by-turn BPM system using coaxial switches and ARM microcontroller at UVSOR」なるタイトルでポスター発表を行った。昨年度つくば市で開催された IBIC 2012 では概要程度にとどめた BPM 切替器に焦点を絞り、ハード
ウェアとソフトウェア両面からより詳細に述べた内容である。ポスター発表当日の10 / 10 ( 木 ) は、ポスター以外に iPad に提出間もないプロシーディングスや開発資料の PDF を入れて臨んだ（写真 2）。1 時間半の発表時間中、日本語 7 名、英語 3 名と質疑応答を行った。質問は BPM 信号の切替や制御の手法が主で、通常の加速器運転では使用しないこと、限られた時間で LAN 経由の切替制御を実現するため、HTTP サー
バに出来る mbed で制御したことを説明した。この日本語 7 名以外、期間中は聞くも写真 2

提示したポスターと iPad

話すも全て英語であったが、問題なくやり取りできた。
次 に、ICALEPCS 2013 期 間 中 の 体 験 談 を 1 つ 述 べ る。 筆 者 に と っ て ポ ス
ター発表と並んで参加の大きな目的であった NIF(National Ignition Facility：
ICALPECS 2013 を主催したローレンツ・リバモア国立研究所所管のレーザー核融合研究施設 ) ツアーに参加したが、そこではバス搭乗前のカメラ没収に始まり、バス搭
乗時、入構証受け取りのための必要事項記入前、入構証受け取り時、バスへの再搭乗
時の計 4 回パスポートの提示を求められた（よって写真は一切ない）。NIF 敷地内は
米エネルギー省のワッペンを付けた軍服姿の屈強な警備員が複数パトロールしており、彼らは大口径の拳銃をも所持していた。そのような警備員が入構証受け取りの際に両隣にいては、隠し撮りなど考えもしなかった。
復路の飛行機が計器トラブルにより離陸 30 分で燃料を捨てて引き返し、余分な 1 泊を余儀なくされるなどハプニングは多数あった。それでも初の単独海外渡航を重大なトラブルもなく終えられた。自らの成果を海外に発信すること、日本の習慣や文化とは異なる異国に赴くこと、英語によるコミュニケーションなど、このような機会で得られる糧は非常に多いと感じた。

分子科学研究所技術課報告 201331

技術レポート 光技術班

電子蓄積リング用高周波加速空胴の不具合調査および2014 年春期電子蓄積リング改造計画について
山崎

潤一郎

極端紫外光技術二係

キーワード：高周波加速空胴、アンジュレータ、マルチパクタ、パルス六極電磁石

ことが可能であったが、真空圧力の悪化速度が上昇し始め

はじめに
UVSOR 施設では、2013 年春期に電子蓄積リングの更たため、運転電力も更に上げなければならず、最終的に高なる低エミッタンス化を目的とした偏向電磁石の高度化、周波増幅器の能力に接近したため、2012 年春期のシャッ6 台目となるアンジュレータの設置、一方ビームラインに

トダウン期間中に空胴本体の真空リーク試験、更にカプ

おいては軟 X 線で高いエネルギー分解能と高フラックスがラー部も交換したが改善されず、真空圧力の悪化を抑える得られる顕微分光ライン設置等の施設高度化改造を行い、ために、悪化前の 1.4 倍の投入電力が必要であった。この加速器は UVSOR Ⅱから UVSOR Ⅲと改名され現在順調にまま空胴の運転を継続した場合、更に状況が悪化して共同稼働している。また 2014 年春期には円偏光アンジュレー

利用実験への影響が懸念されるため、2013 年春期に共同タの高度化およびこれに伴う電子蓄積リング B4˜B5 長直

利用実験を停止して、高周波加速空胴がインストールされ線部の改造を予定している。本報告ではこれら高度化改造ている B7 〜 B8 短直線部を大気開放し、高周波加速空胴計画について述べるとともに、2013 年春期シャットダウ

を電子蓄積リングから切り離して内部点検を行った。

ン期間中に実施した電子蓄積リング用高周波加速空胴の不高周波加速空胴を分解した結果、高周波加速空胴内部（写真 1）、高周波加速空胴上流側ベローズ付きテーパーダ具合調査についても述べる。

クト内部および下流側ベローズ無しテーパーダクト（写電子蓄積リング運転時における高周波加速空胴の真空悪化問題について

真 2）にそれぞれ異物付着が目視で観測された。ベローズ

2011 年末に共同利運転時において、高周波加速空胴のル、ベローズ無しテーパーダクトの付着物については主成真空圧力が徐々に悪化する現象が確認され、進行を抑える

分ジメチルポリシロキサンのシリコン樹脂系、空胴側およために運転電力を数 % 増加させれば一時的に悪化を防ぐ

びフランジ側の付着物についてはシリコンオイルであるこ付きテーパーダクトの付着物については高級脂肪酸エステ

電子蓄積リング用高周波加速空胴（左）と空胴取り出し作業（右）32

分子科学研究所技術課報告 2013

とが分析の結果判明した。真空排気における粗引きについ運転で使用する印加電圧 86kV˜119kV で真空度が安定ては、全てスクロールポンプ等のドライポンプを使用してしており、問題発生前の状態に回復した。状況が改善されおり、また空胴製作時の機械加工油はシリコン系オイルのた理由については明らかではないが、マルチパクタ共鳴領

使用は無いとのことなのでこれらシリコン系成分について

域以外で空胴内部の異物付着に由来する放電現象が発生しも浸入経路は不明である。

たことによるものではないかと推測する。現在共同利用に

図 1 に高周波加速空胴内部調査前と調査後における印加電圧に対する真空度を示す。空胴立ち上げ時の真空度悪化

影響する問題は発生していないが、恒久的な対策について検討中である。

については、調査後真空悪化が抑えられており、共同利用

写真 1

写真 2

高周波加速空胴内部付着物（左）およびフランジ蓋側付着物（右）空胴上流側テーパーダクト（右上）および下流側テーパーダクト（下）の内部付着物

図1

高周波加速空胴内部調査前と調査後における印加電圧に対する真空度

2014 年春期に予定している電子蓄積リン
グ改造についてジュレータ基本波を生成可能ものとするため、磁極間隙最アンジュレータ真空槽の更新並びに加速器機器配置換

既設アンジュレータ真空槽では対応出来ないため新規製作えを計画している。アンジュレータ真空槽においては、下を予定している。一方、排気系も増強する予定で、現在限を 13.3eV とするエネルギー範囲で水平直線偏光のア

NEG モジュール内蔵型の Ante-chamber であるが、排気ンジュレータ基本波を、下限を 27.7eV とするエネルギー能力の観点からこの方式を廃止し、新規真空槽には NEG

範囲で垂直直線偏光のアンジュレータ基本波を、また、下ポンプおよび SIP をそれぞれを 2 台ずつ配備出来るように

限を 21.2eV とするエネルギー範囲で左右円偏光のアンする予定である。また当直線部にパルス六極電磁石も追加

小値を 24mm にする必要があり、現在は 30mm が限界で、分子科学研究所技術課報告 201333

技術レポート 光技術班する計画で、2012 年春期にパルス六極電磁石用セラミッにおいて、蓄積ビームが振動しないようにするためにもこクス製真空ダクト 1 基を B2˜B3 長直線部にインストールのシステムの導入が急務となっており、今回の直線部改造

して、2012 年 9 月末に一時的ではあるがビーム入射試験

で 2 台体制とし、共同利用運転に支障のない方を選択する。

を行った結果、入射速度はこれまでより遅いものの本シス

なお本改造の実施報告は次号にて述べる。

テムにより電子が蓄積されることを確認している。現在
は再度キッカー電磁石に戻しユーザー運転を行っているが、このキッカー電磁石を用いた入射システムでは入射時にビーム振動が発生してしまうので、トップアップ運転時

Cooling channel

ICF203 ﬂange
2580

1250

18

22

110

新規に製作した U 5 アンジュレータ用新真空槽

コラム

第 27 回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
への発表参加報告

毎年 1 月に開催される日本放射光学会年会に今年も発表参加しました。2000 年
より本年会・シンポジウムでの発表を開始し、今年度で 13 回目の発表となりました。
今回は平成 26 年春に実施する UVSOR における加速器高度化改造および現在の加速器の稼働状況についてポスター発表を行いました。一方、Spring- 8、佐賀 LS、PF、共同利用を開始したあいちシンクロトロン光センター等からの発表も数多くあり、他施設の動向を把握ことが出来ました。また日常生活において放射光が用いられている技術を紹介する一般市民向けの講座も開催され、チョコレートのおいしさを放射光で解き明かすユニークな講演も行われました。
本年会・シンポジウムへの参加は UVSOR での加速器運転で発生したトラブルの解決方法や加速器への新技術導入のヒントが数多くあり、毎年欠かせない学会となって
います。

34

分子科学研究所技術課報告 2013

山崎

潤一郎

技術レポート 光技術班

真空紫外光を使う実験装置（試料別）
堀米利夫 光技術班

キーワード：放射光 (SR)、真空紫外光、真空環境、試料形態、観測装置

1. はじめに極端紫外光研究施設（UVSOR）では、ストレージリング

真空環境が維持されている。UVSOR のストレージリング
室を図 1 に示します。

により発生する放射光（SR 光）を使い、種々の研究（実験）が行われます。主に真空紫外光（軟 X 線）を利用した実験が行われますが、真空紫外光は大気中には存在しない光のために、光の獲得から実験まで真空環境が必要です。実験に於いても観測される試料形態（固体・気体・液体）によって真空を維持しながら取り扱うことが求められます。また、試料によって観測装置の構成や構造に違いがでます。今回は、UVSOR の観測装置製作の経験をもとに、真空環境の必要性と試料による観測装置の違いなどについて紹介します。

2. 真空環境の必要性
ストレージリングは、偏向電磁石（ベンディングマグ

図1

UVSOR ストレージリング室

3 . 真空紫外光を使う実験ネット）と呼ばれている磁石を周回にいくつか配置し、そ

真空紫外光を使う実験は、真空紫外光を試料に照射しの間をステンレス製の真空ダクトで繋ぎ、リング状にしたて、光（電子）と試料の原子・分子の間の相互反応を検出加速器です。（正確には複雑な装置ですが単純に表現して器で観測する実験が多く行われます。実験方法には、回折・います。）放射光は、この真空ダクトの中に電子を一定の散乱・蛍光・吸収・分光など様々な種類があり、使用されエネルギーを維持しながら周回させて、偏向電磁石の磁界る試料も固体・気体・液体があります。

によって電子の方向を変えることによって接線方向に電磁実験は、全てステンレス製の真空槽（チェンバー）と呼波（放射光）が発生します。電子のエネルギーを一定に維ばれる真空環境の中で行われます。その真空を維持するた持するために大気は障害となるためにストレージリングはめに、試料の取り扱いや観測装置に工夫が必要となります。

真空環境が維持されています。

それぞれの試料ごとに簡単に特徴を紹介します。真空紫外発生した放射光は、広い範囲の波長を含んだ光（UVSOR

光を使う実験の概念を図 2 に示します。

では大まか 1mm 〜 1nm の波長を含んだ光を発生）であり、実験に必要な波長を分光器によって得ることができます。分光器は、ストレージリングと観測エリア（実験を行う所）をつなぐビームラインと呼ばれる場所に設備されています。UVSOR で主に使用される真空紫外光は、波長区分で X 線と紫外線の間に位置する領域の光で、波長的には約 1nm 〜 180nm 付近の光を指す。この波長帯域の光は、酸素分子や窒素分子によって吸収されるために大気中を通過できず、真空状態でのみ伝搬することから真空紫外光と呼ばれています。そのためビームライン及び観測エリアも

図2

真空紫外光を使う実験

分子科学研究所技術課報告 201335

技術レポート 光技術班

れます。それでもビームライン側への影響は大きく ､ それ

3.1 固体試料
個体試料は、気体、液体と比べると真空的には取り扱い易い試料ですが、試料の表面に残存する（付着した）分を抑えるために差動排気システムという手法が採られることが多々あります。

子が問題となる場合があります。たとえば、試料を観測エ

このように気体試料を取り扱う観測装置は、排気ポンプ

リアに配置し、真空排気ポンプで排気したのみの場合、空をたくさん取り付けるなどのために、装置がやや大型化す気の分子などが表面に残る。この状態で光を当てると試料る傾向があります。気体試料観測の模式図を図4に示します。

との反応の前に表面の分子と反応し、正確な試料の観測ができないことがおこります。このような問題を解決する手段として様々なことが行われますが、一般的な手法として、ベーキングが行われます。ベーキングとは、温度を上げてやることです。温度を上げると表面についた分子が動きやすくなり、排気しやすくなり表面が洗浄される方法です。他にも、放電洗浄、電子線洗浄などの洗浄方法が行われます。このように個体の試料の場合は試料の洗浄が大変重要になると同時に、真空は超高真空が要求されます。また、大気などを嫌う実験などはサブエリアを設けて、この中で試料の加工や洗浄などを行い、観測エリアに搬送しま

図4

気体試料観測の模式図

す。試料搬送には、トランスファーロッドと呼ばれる真空
内を自由に移動させる腕の役目をする機器が使用されます。

3 . 3 液体試料

固体試料を取り扱う観測装置の特徴は、試料を真空内で液体試料の場合は、気体の様に直接観測エリアに噴射移動させるような構造に観測装置が構成される傾向がありするようなことはできないので、液体と真空を完全に分離ます。個体試料の実験装置例を図 3 に示します。

する工夫が必要となります。完全に分離をしてしまうと光を導入できませんから、透過効率は低いですが真空紫外光を透過する素材、 炭化ケイ素（SIC）、窒化ケイ素（SIN）
を窓材として使用します。これらの素材は、薄くしても非常に丈夫で、高い耐圧性がある優れた特徴を持っています。
マイクロ加工技術によって製作されメンブレンと呼ばれています。メンブレンは 10mm 角、0.632mm 厚の素材中
心部に 2 mm 角、或いは 3 mm 角の部分を膜状にした物です（状況により色々ありますが厚さ 20nm 〜 200nm と薄い物ものです）。これを配置して真空と液体試料の隔壁とします。図 5 にメンブレンについて、図 6 に UVSOR で製作した透過型液体試料観測用装置の模式図と装置例をそ

図3

固体試料の実験装置例

れぞれ示します。
この装置では、液体試料と真空を分離するためにメン

3.2 気体試料

ブレン（100nm）を２枚両側に配置し、その間に液体試

気体試料の場合は、試料を直接、観測エリアに噴射す料を流す構造になっています。注意することは、真空紫外る手法が取られます。しかし、そのままだとビームライン、

光は弱い光ですから、液体試料が厚いと液体に吸収されてストレージリングの真空への影響がでますから仕切りをつ検出器で何も検出されないことになるため（透過実験の場

け、仕切られた区画ごとに真空排気します。しかし、完全合）、液体の膜を薄く安定にコントロールすることが要求に仕切ってしまうと光が入ってきませんので、仕切りに光されます。この装置では、液体の膜は 20 ｍ〜 50 m 程が通る窓、具体的には穴を開けます。反対の検出器側にも度の厚さに調整されます。

同様に反応した分子が通る方向に穴が開けられています。

液体試料を取り扱う装置は小型であるが、液膜などのコ

また、噴射するガスも連続的に行うのではなく、パルス

ントロールが難しい傾向があります。さらに、問題になる状にするなど噴射ガス量をできるだけ制限する努力が行わ

36

分子科学研究所技術課報告 2013のは、装置が小型過ぎて製作が困難になることです。

4. まとめ
真空紫外光は、ストレージリングで作られる人工の光（放射光）に含まれており、真空環境の中でのみ存在する光です。依って、この光を使う実験では真空維持が最もᅗ㸳 ࣓ࣥࣈࣞࣥ࡟ࡘ࠸࡚

重要であり、試料形態（固体、気体、液体）
例によって、真空を維持するための試料導入方法や観測装置に工夫が要求されます。
近年、UVSOR では、液体試料を使う観測装置の登場により実験分野が広がりました。

（なお、この技術レポートは第 8 回機構技術研究会での発表を編集して掲載しました。
）

ᅗ㸳 ࣓ࣥࣈࣞࣥ࡟ࡘ࠸࡚

図5

メンブレンについてᅗ㸳 ࣓ࣥࣈࣞࣥ࡟ࡘ࠸࡚

図6

コラム

透過型液体試料観測装置例

真空槽内照明器の試作

光技術班

堀米

利夫

真空チャンバーを使う実験に於いて位置合わせやサンプルセットなどの作業時にチャン
バー内の照明が必要になることが多くあります。そのような時には懐中電灯やスタンド照明などで対応されるが、的確な照明にならない場合もある。
今回、真空チェンバー専用の LED 照明器を装置開発室と共同で試作しました。この照明器
は、ビューイングポート固定ボルトの頭にLEDランプを固定して使用します。照度は140ルーメン（max. 白色光）の LED を２個使用しています。
１台のコントローラで４系統までのランプが接続可能で、個々の照度を調整できます。製
作費は約６万円（内訳

利用風景

ランプ 4 個、コントローラー１台）程度です。

現在、性能や形状等の改良を行い、使いやすい LED 照明器を追求しています。興味があり、評価して頂ける方はお知らせください（UVSOR
堀米まで）。
コントローラーと LED ランプ

分子科学研究所技術課報告 201337

技術レポート 光技術班

UVSOR における光ファイバビームロスモニタ林

憲志 極端紫外光技術二係

キーワード：放射光施設、光ファイバ、ビームロスモニタ、フォトマル

はじめに

方法

近年、光ファイバを用いたビームロスモニタが多くの放ビームロス位置の特定方法としては、まず光ファイバの両射光施設で用いられるようになってきています。光ファイ

端にフォトマルを設置すれば、それぞれに届く信号の時間差

バを加速器のビームダクトに沿って配置すると、電子ビーから位置が特定できます（図１）。実用上は、ロス位置の分かっ

ムの一部がダクトに衝突して失われる際ダクトを突き抜けている信号または他の基準信号（BPM 等）があればそのタた電子が光ファイバを横切りチェレンコフ光という光を発イミングを基準にしてビームロス位置を推定できます（図２）。

生します。微弱な光ですが、ファイバ末端に光電子増倍管（フォトマル）を設けることで、オシロスコープ等で観察できるようになります。この信号の大きさやタイミングを解析することで、入射された電子ビームがリングの何周回目のどの位置でどの程度失われたのかを探ることが可能に
なります。

動機
光ファイバビームロスモニタには、以下のような特徴があります。
・周回ごとに入射ビームが失われる場所が分かる有効なモニタである。

図1

TOF（飛行時間差）による位置の算出法

・（失われていない）ビームの位置を知ることができる
Turn-by-Turn BPM と相補的に活用できる。
・プログラム等を整備して簡便なものにできれば、非破壊（意図的にビームをロスさせるわけではない）であるため
日常のユーザー運転においても有効に活用できる。
これらのことから導入の動機として、・ビーム入射の高効率化を図る（UVSOR-III のユーザー運転の現状：５０〜７０％）。
・UVSOR-III では複数のアンジュレーターギャップの組み合わせによって入射効率が低下する問題があるが、これに対しても有効な情報をもたらし得る。
・UVSOR-III ではビームが何らかの原因によりビーム電流が数 mA から場合によっては 100 mA 以上失われる現象が起きており、そうした未解明な現象の理解にも役立つと考えられる。
といったことを目標としています。

38

分子科学研究所技術課報告 2013

図2

信号の時間差による位置の算出法

当面、光ファイバ 2 本で蓄積リング全周をカバーするよ

セットアップ
測定のセットアップとしては、光ファイバは口径 600

うに設置しました（図５）。そこで得られる信号は、図６

ミクロンの太い光ファイバ (Thorlab 社 FT600UMT)（図のようなものです。ここで、BPM 信号はビーム周回のタ３左）を用いました。フォトマルは、高圧回路内蔵で簡便・イミングの基準となります。フォトマル信号の大きさが、安価なモジュール式のもの ( 浜ホト H 10721-110)（図ビームロスの大小を表します。

３右）を用いました。設置は、なるべくビームダクト表面に接するようにビームダクトに沿って貼り付けます
（図４）。

図3

使用した光ファイバ（左）とフォトマル（右）
図6

図4

図5

オシロスコープでの信号例

光ファイバの設置状況

光ファイバの設置状況（2）分子科学研究所技術課報告 201339

技術レポート 光技術班

結果
データの解析例を以下に示します（図７）
。 x10

と

書かれている色つきの部分は実際には 10 倍の大きさであり、シグナルの大きな周回を示しています。解析結果から、
偏向電磁石 (B2,B3,B4,B5) の位置でビームロスが大きい
ことが分かりました。これは、図８に示すように、垂直方
向の  関数が大きい場所に相当します。

まとめ
このように、光ファイバビームロスモニタは有用な情報をもたらし得ることがわかったものの、実用に供するためには課題もあります。今後、・データ自動処理プログラムの作成を検討し、日常的に使用できるツールとしたい。
・入射路、ブースターシンクロトロンへ適用したい。
・ロスの定量化（どこで何％失われているか）が可能にな

図7

入射ビームのビームロス図（12 周分）

図8

UVSOR-III のラティス図（1 / 4 周分）

れば有効性が大幅に向上する。
・Turn-by-Turn BPM のデータ取得等と合わせてビームの理解を進めたい。
といったことを目標に整備・開発を続けていきたいと思っ
ています。

コラム

Joint US-CERN-JAPAN-Russia Accelerator School(JAS 13) に参加

2012 年 10 月 23 日 か ら 31 日 ま で、 富 士 の 裾 野 市 で 行 わ れ た Joint US-CERNJAPAN-Russia Accelerator School (JAS13) に参加してきました。これは主に若手研究者や学生、そして技術者を対象としたもので、今回は加速器全体についての概説的な内容でした。会場は人里離れた研修所に缶詰め、約 80 名の受講者のうち日本人はわずか数名で、日本に居ながら非常にアウェイ環境を味わいました。期間中は講義に次ぐ講義で、これだけ密に勉強することは日頃にはない体験でした。英語を話さざるをえない環境なので、英語脳も（一時的にですが……）活性化です。一方で、付近にある唯一の娯楽施設である銭湯で外国人に銭湯の入り方を教えるなど異文化コミュニケーションを図ったり、きれいな手書きイラスト（まんが）で受講生プレゼンを行った人やルー
ビックキューブの達人（目隠しをしてもできる！）など特殊技能（？）を持つ人たちを目にして、参加者の多様さに驚いたりもしました。このように、参加するだけでも貴重な経験をすることができたのですが、さらにここで得た知識を発展させてこれからの職務につなげていけたらと思っています（なお、本件は大峯所長奨励経費にて参加させていただきました）。

40

分子科学研究所技術課報告 2013

極端紫外光技術二係

林憲志

技術レポート 光技術班

コラム

スクロールポンプの寿命等について

極端紫外光技術一係

蓮本

正美

UVSOR では 10 年程前からロータリーポンプを順次スクロールポンプへ置き換ることを進め、現在ではほとんどのロータリーポ
ンプをスクロールポンプへ交換しました。担当しているビームラインでも、ここ 10 年間でアネスト岩田製の ISP- 250 B を 3 台とバリアン製 SH-100( 後継機は SH-110 ) を 7 台程使用してきた経験から、スクロールポンプの寿命について感じたことを報告します。SH- 100(SH-110) は排気速度 100L/min、カタログに記載されている最大到達圧力 7Pa ですが、実際は 1 Pa 程度まで到達します。運転時間が 5 千〜 6 千時間まで到達圧力は 1 Pa 程度を維持しますが、その後到達圧力は少しずつ悪くなり 1 万時間程で 3 Pa
〜 5 Pa、1 万 3 千時間を超えるとチップシールがちぎれて排気不能となりました。運転時間 5 千〜 8 千時間間隔でチップシールを交換していたものは 3 万時間以上まで問題なく使用できましたが、4 万時間に達する前にみんな故障してしまいました。メーカー
ではオーバーホール等のメンテナンスは行っておらず、再生品との交換という形での修理となり、価格が新品の 5 割〜８割程かかるので修理しないで新品を購入しました。メーカーがベアリング交換等のオーバーホールを行ってくれれば、もっと長く使えると思うのですが残念です。また運転時間が 1 万時間を越えるまでチップシールを交換しなかったものは、ポンプ内部の擦れあう面に傷が付いたり、チップシールをはめる溝が変形や破損した影響で、チップシール交換後、数百〜 3 千時間程で到達圧力が 10 Pa まで悪くなり、チップシールの寿命が短くなってしまいました。長く使うためには到達圧力が悪くならなくても、運転時間 6 千時間程度の間隔でのチップシールの交換をお勧めします。アネスト岩田製の ISP- 250 B は排気速度 250 L/min、到達圧力はカタログ上
では 1 .6 Pa ですが、実際は 0. 3Pa 程度まで到達します。チップシールのみの販売は通常行っておらず、チップシールの交換を含めて運転時間1万時間間隔でオーバーホールをすることが求められています。3台のISP- 250Bは8千〜 1万3千時間間隔でオーバー
ホールを行い、運転時間は３台とも 6 万時間近くまで達しています。5 万時間を越えたあたりから運転時の音が大きくなってきたり、ポンプ本体の温度が通常より５〜１０℃高くなってきたので、寿命が近いかなと感じるようになり買い換えることにしています。
定期的にオーバーホールを行っていれば、かなり長く使えるようですが、1 回のオーバーホールの費用が 15 万〜 25 万円必要なのが難点なので、次はメンテナンスの費用が安く済みそうなエドワーズ製の新型のスクロールポンプ nXDS 15i を購入する予定です。

コラム

BL2B の真空インターロックシステムについて

極端紫外光技術一係

近藤直範

これまで休止していたビームライン 2B（BL 2B）は今年度分光器を修理し、エンドステーションを移設するなどして立ち上げ直した。既設の真空インターロックシステムを使用する予定だったが故障しており、そのため今回の移設作業中にチャンバーを誤ってリークしてしまう事故を起こしてしまった。加えてインターロックシステムに組み込まれていない圧空作動式ゲートバルブも存在しているなど不備も存在していた。既設のシステムはリレーで構成されており改造による機能の拡張や更新が容易ではないので、新たに PLC とタッチパネルで構成するインターロックシステムを作成した。
PLC へステータスを取り込む機器、制御する機器は以下の通りである（入出力は PLC からみた場合）。
PFEIFFER 製
VAT 製

コンパクトゲージ用真空測定制御ユニット（真空計）MaxiGauge

圧空作動式ゲートバルブ（入力 2 点、出力 1 点）

TPG256A（入力 6 点）

1台

4台

今回使用した真空計は 1 台で最大 6 個の真空ゲージを制御できる。今回は 5 個の真空ゲージを使用した。セットポイントは真空計本体で設定し、設定値より圧力が低くなったら接点（リレー）が閉じる。ゲージのセットポイントを設定できる接点が 6 点、
エラーを示す接点が 1 点あり、今回はセットポイントの接点 5 個とエラー接点 1 個の計 6 点使用した。PLC の構成は以下の通りである。
三菱電機製
CPU ユニット

Q00CPU、電源ユニット

Q 61 P

入力ユニット（2 台） QX40、出力ユニット

QY 40 P

基本ベースユニット

GT1585-STBA

Q35B、タッチパネル

今回は予算とスペースの都合でタッチパネルを 12 . 1 型にした。インターロックシステ
ムの写真を示す。
現在システムは問題なく稼動している。比較的低予算でサイズも小さくできた。このシステムで真空計は接点のステータスのみを取り込むので、圧力のログを取ることが出来ないという欠点がある。ただ、真空計の圧力の外部出力はデジタル I/O であったり
直流電圧であったり機種（メーカー）によってまちまちだ。接点は開閉の状態を取り込めればいいので、使用する真空計の機種にあまり依存しないという利点がある。このシステムをベースにして、インターロックの整備が不十分なビームラインに真空インター
ロックシステムを配備していきたいと思う。

分子科学研究所技術課報告 201341

技術レポート 光技術班

コラム

新しい部署にて極端紫外光技術一係

手島史綱

2013 年 5 月に計算科学研究センターから極端紫外光研究施設 (UVSOR) に異動しました。今まで約 25 年間コンピューター運用を行ってきましたが、自ら希望して UVSOR に異動し、今まで行っていない技術が必要になりました。業務上必要な玉掛け、クレーンの資格取得から始まり真空の扱いや CAD も一からの勉強となりました。ただ、高校の時に必死になってとった電気工事士の資格が少しながらようやく役にたちそうです。その資格を活かして認定電気工事士の資格も取得しました。2013 年 10 月からは赤外のビームライン 2 つを担当することになりました。初めて見る機器類に慣れるためにも操作練習などをしています。液体ヘリウ
ムのトランスファーにも慣れてきました。そういう中、ビームラインを利用者が利用出来ない状況があったりし、シャットダウン
期間を利用して改修と改造を行う必要も出てきて、先輩達に聞きながら作業を進めています。UVSOR に異動して嬉しいのは利用者の顔が見えコミュニケーションを取りながら仕事出来ることです。色々と初めての事が多く日々勉強と失敗の連続ですが前向きに楽しくやっています。

コラム

LAN 対応ヘリウム純度計の設置について

極端紫外光技術三係

酒井雅弘

液体ヘリウムを使用するビームラインには、回収ヘリウムガスの純度測定用にガス純度計が設置されている。各々の純度計で設定された Threshold 以下になるとAlarm（発報）するが遠隔でモニタされていないので、実験ホール入室禁止時や休日時には、純度低下の発見が遅れることになっていた。
近年ツジ電子株式会社より、ヘリウム純度およびセンサ外壁温度のデータをLAN で読み取り可能な HPM-02 型ヘリウム純度モニタ（写真 1）が発売されたばかりでなく、UVSOR 木村真一准教授（現大阪大学教授）の要求によりE-mail送信（最大 3 アドレスまで）機能が付加された。
実験ホール内で液体ヘリウムを利用するビームライン（11 カ所）に HPM\ 02を設置し、図 1 のように分子研 LAN に接続するため設置変更を行った。Display

写真 1

HPM- 02 型ヘリウム純度モニタ

Server では各 HPM-02 に定期的にヘリウム純度およびセンサ外壁温度の取得コマンドを送り表示するとともに、外部の PC や iPad
へ Web Server や Data Dashboard を通してデータを提供するようプログラミング中である。
本モニタシステムにより、どのビームラインでいつから純度低下
しているかの特定ができる。またセンサ外壁温度モニタから、センサ自体の故障による純度表示異常かを遠隔で判別できるようになる。
図1

コラム

光関連機器、貸し出ししています

実験ホールにおけるヘリウム純度監視システム概念図

光計測技術係岡野泰彬

レーザーセンターが小型機器などの貸出業務から離れて久しいですが、ここ数年、光にかかわるセンター内共通機器を所内向けに貸し出すサービスを行っています。大々的に周知をすることはなかったのであまり知られた活動ではありませんが、保護ゴーグ
ルのような小物から、光スペアナ、レーザーパルス評価装置、またセンター内で開発した装置などを貸し出しています。内容よっては技術的な相談やサポートも行っています。最近では、光領域や UVSOR、技術課内から依頼を受けていますが、形式張った手続きなどはありませんので、何かありましたら気軽にお声掛け下さい。

42

分子科学研究所技術課報告 2013

技術レポート 機器利用技術班

電子 - 核二重共鳴測定藤原基靖 機器利用技術一係

キーワード：電子スピン共鳴

核磁気共鳴

多重共鳴

なり重要な情報が埋没してしまうことになります。しかしはじめに原子は、電子と原子核から構成されます。電子スピン共電子 - 核二重共鳴（ENDOR：Electron-Nuclear DOuble

鳴（ESR：Electron Spin Resonance）は不対電子を、核Resonance）測定では、1 つの核に対して 1 対の信号しか磁気共鳴（NMR：Nuclear Magnetic Resonance）は原

観測されないため 2N 本に分裂するのみで、幅広な ESR 信

子核を対象にした磁気共鳴法です。磁気モ−メントをもつ号を高分解することができます（図 2）。

不対電子もしくは原子核のエネルギー状態は、磁場中に置

ENDOR の概略を図 1 右に示します。1 つの不対電子とかれるとゼーマン効果によって、一定の差を持った状態に

1 つの核の場合、電子、核のゼマン相互作用および超微細分裂、また電子と原子核の磁気モーメントが相互作用（超相互作用のため 4 つの準位にエネルギー状態が分裂します。

微細相互作用）することで、さらに分裂します。この差

まず、強いマイクロ波を照射すると (A) ⇔ (B) の ESR 遷移に相当する電磁波を加えると共鳴吸収が起こります（図 1が起こりますが、準位間の電子数に差がなくなると遷移が左）。この共鳴現象を観測することで、不対電子や原子核起こらなくなります（飽和）。次に、ラジオ波を照射するの存在している環境を調べることができます。

と(B)⇔(C)のNMR遷移が起こります。その結果、(A)と(B)の電子数に差が生まれ飽和がとけて、ESR 遷移が回復することになり、この ESR 遷移の回復はラジオ波の周波数の関数としてなり、(A) ⇔ (B) と (C) ⇔ (D) の 1 対の信号として観測することができます。

図 1 エネルギー準位(1) 電子のゼーマン相互作用(2) 核のゼーマン相互作用(3) 超微細相互作用

電子 - 核二重共鳴
電子の磁気モーメントは、核の磁気モーメントに比べて大きいため、高感度で測定できる一方、磁気的相互作

図2

ESR と ENDOR の共鳴線数の比較

用の及ぶ範囲も大きくなります。1 つの不対電子の近くに超微細相互作用をもった核がある場合、1 本の ESR 信号は
2 本に分裂し、相互作用する核が 2、3、・・・、N 個と増
2

3

N

装置の概要
ENDOR 測定は、ラジオ波（NMR を起こす周波数帯）

えると 2 、2 、・・・、2 本と分裂の数も増えます。そ発振器およびラジオ波アンプ（発振器からの出力を増幅）のため分子内で多くの核との相互作用を含む場合、ESR 信を、ESR 装置に追加することで可能となります。

号が複数に分裂し重なり合うことで、幅広な ESR 信号と分子科学研究所技術課報告 201343

技術レポート 機器利用技術班

調べるのに用いられます。general TRIPLE は ENDOR で

測定例
PNT（Perynaphthalene）ラジカルの測定例を示しま測定された共鳴線の 1 つにラジオ波を印引した状態で、別す。PNT は等価なプロトンを 2 組持っています（サイト 1のラジオ波を掃引する手法で、ENDOR 信号の符号を決とサイト 2）。ESR スペクトルは、6 つの等価なプロトン（サ定するために用いられます。TRIPLE の結果より、強度比

イト 2）により 7 本の ESR 信号に分裂し、さらに 3 つの等から核の数が 1:2 であること（図 5）、2 つの超微細相互価なサイト 1）によりそれぞれが 4 つに分裂します（図 3）。

作用定数は異符号であることが分かります。さらに EIE

この ENDOR 測定を行うと、プロトンのラーモア周波数（ENDOR Induced EPR）測定を行うことで、ENDOR 信を中心に超微細構造定数 a1、a2 だけ離れた 2 組の単純な号の帰属も可能です。

スペクトルを示します（図 4）。図 5、6 に TRIPLE スペク
トルを示します。TRIPLE 法は、ENDOR（マイクロ波とおわりにラジオ波を利用）に加え、さらにもう 1 つラジオ波を追加

機器センターでは、3 台の ESR 装置を所有しており、そします。TRIPLE は special TRIPLE と general TRIPLE にれぞれに特徴があります。研究内容に応じて使い分けてい大別されます。special TRIPLE は 2 つの NMR 遷移を同時ただけるよう今後も整備していきたいと思います。

に照射する手法で、ENDOR 信号強度の拡張、核の個数を

図3

図4

44

ESR スペクトル

図5

special TRIPLE スペクトル

ENDOR スペクトル図6

general TRIPLE スペクトル

分子科学研究所技術課報告 2013

技術レポート 機器利用技術班

600MHz中野

NMR 装置（JEOL ECA600）

路子 機器利用技術二係

キーワード：NMR、スペクトル、プローブ

はじめに
機器センターでは、分子構造解析に必須な分析装置として、核磁気共鳴装置（NMR）を所有している。JEOL の400MHz（ECS400）、500MHz（LA500）、600MHz

■主な仕様
☢ሙ

7

ឤᗘ㸦S/N㸧/LTXLG㸸（ECA600）、920MHz（ECA920）の 4 台の装置に加え、

㸦5R\DO㸧+Ӎࠊ&Ӎ

今年度理化学研究所から Bruker の NMR 装置 2 台（600㸦+&1)*㸧+Ӎ

Ｍ Hz、800MHz）が移設され、計６台を運営していくこととなった。各磁場の NMR 装置をラインナップしており、溶液から固体まで多様な測定に対応できる体制となった。

6ROLG㸸&Ӎࣉ࣮ࣟࣈ+&1)*

今回紹介する ECA600 は、これまで測定対象を主に生体高分子に特化した構成で運営を行ってきたが、平成 24 年度末に新しいプローブが納入され、様々な合成/LTXLG㸸5R\DOࠊ

6ROLG㸸PP&30$6
ࢩࢫࢸ࣒

26㸸:LQGRZVࠊ
6RIWZDUH㸸'HOWD

化合物にも対応できるようになった。ECA600 に納入された Royal デジタルプローブは、ルーチン測定に利用さ れ て い る ECS400 の TH 5 AT プ ロ ー ブ と 目 的 は 同 じ■オプションだが、磁場以上のメリットがある。NMR 装置の概要は、＜デジタル Autotuning ユニット＞

Activity Report 2010 で ECS400 について紹介したため、各核種のチューニングが自動で可能なため、簡単に多ECA600 については、新しい Royal デジタルプローブを核測定ができる。さらにデジタル化されて tuning 値を自中心に、ECS400 と比較して紹介する。

動的に認識できるようになったため、電源を落とす度に必要だった Autotuning のセットアップが必要なくなり、プ

ECA600 の主な仕様と特徴
この装置は山手 5 号館 1 階に設置されている（図１）。

ローブ交換の際の手間もなくなった。
＜低温 VT ユニット＞
液体窒素を利用して -100℃までの低温測定が可能である。液体窒素の入った 30 L のメタルデュワとデュワアダ
プタを接続して、液体窒素を加熱して一定量の窒素ガスを発生させ、プローブヒータで加熱制御することによって目的の温度が得られる。ただし、30L の容器で連続測定可能な時間は、M レンジ（-40 〜 50℃）で 13 〜 14 時間、
L レンジ（-100 〜 -40℃）で 5 〜 6 時間が目安となる。
上記とは別に、冷凍機を用いた長時間低温測定ユニット
を備えており、-30℃までであれば、時間制限なく長時間の低温測定が可能である。冷凍機（FTS）を利用したエアーに切り替えて、プローブヒータで加熱制御する（図 2）。

図1

JNM-ECA600 概観

分子科学研究所技術課報告 201345

技術レポート 機器利用技術班

ようになった。可能な温度範囲も− 100℃〜 150℃と広く、Autotuning にも対応している。

・HCNFG3 プローブの特徴
タンパク質などの生体高分子に特化したプローブで、
1

H- 13 C- 15 N の溶液 3 重共鳴測定ができる点が最大の特徴である。1 H の感度は Royal プローブの 1.2 倍よく、安定同位体ラベルした生体分子の２D 測定や３D 測定に最適化されている。測定温度範囲は− 20℃〜 80℃と少し狭い。

・4mm-CPMAS プローブの特徴
図2

長時間低温 VT ユニット

固体試料の様々な多核測定ができる、最も標準的なプ
ローブである。4 ㎜サンプルチューブを使用し、6kHz 〜

ECA600 のプローブ

18kHz で高速回転して測定することができる。回転速度

ECA600 では、溶液用 2 本、固体用 1 本、計 3 本のプローブを所有しており、目的に応じて各自で交換して使用するは付属の MAS コントローラーで自動制御できる。室温〜80℃で温度可変測定が可能である。

ことができる（図 3）。プローブはサンプルに電磁波を与えて、サンプルからの弱い信号を検出する最も重要な役割

Royal プローブでの測定例を持つ。プローブによって、測定できる核種や測定感度はECS400 と ECA600 は同等の分光器とソフトウェアを大きく左右される。今回新しく追加されたのが、Royal デ備えているため、同じ測定をした場合、スペクトルの違い

ジタルプローブであり、このプローブをデフォルトとしては、磁場の大きさの違いとプローブ性能の違いの 2 つを反装着している。

映している。そこで、ECA600 の Royal プローブを使用
した場合と、ECS400 の TH5AT プローブを使用した場
合を、実際のスペクトルで比較した。仕様値では 13 Cで1 . 5
倍、1 H で 3 倍もの感度が期待できる。13 C の感度上昇は磁場の大きさで期待できる感度上昇だが、１H でその倍の感度を実現している。
標準サンプル（2％ AGE/CDCl 3）で 1 H の 1D を測定してみると、あまり大きな差はないように思える（図４）。
これは標準サンプルが十分に濃度の濃いサンプルであり、
1

H の 1D 測定は NMR 測定の中で最も感度の良い測定だからである。このような場合は、感度上昇にメリットを感じないことを意味している。しかし、信号を拡大してみてみると、ECA600 のほうが 1 本 1 本の信号の線幅がシャー
図3

ECA600 のプローブ（左から、Royal デジタル、
HCNFG3、4mm-CPMAS）

プになり分離がよくなっていることがわかる。分解能の上
昇は磁場による最大のメリットである。
次に、タンパク質の標準サンプル（1mM 13 C/ 15 N-

・Royal デジタルプローブの特徴
1

H/ 19 Fおよび 15 N(60MHz) 〜 31 P(243MHz)の多核Ubiquitin/10% D 2 O） の 測 定 例 を 示 し た（ 図 5）。

測定ができる、最も一般的なプローブである。ECS400

13や LA500 で標準装備している多核測定可能な TH5 AT プ

測定手法であり、タンパク質だけでなく合成化合物でもよ1

ローブは、多核測定を可能にするために、感度の良い H
1

C-HSQC 測定は 1 H と 13 C の相関を 1 H 観測で得られる

く測定される。タンパク質としては十分に濃い濃度ではあを犠牲にしていた。しかし、この Royal プローブは H とるが、それでも ECS400 での測定では感度・分解能とも多核の観測感度を同時に保持し、1 本のプローブで多核測に不十分であることがわかる。感度の低い測定方法になる

1

定も、 H 観測の 2 次元測定（特に感度の悪い NOESY や、ほど、感度上昇に大きな意味がある。濃度の薄いサンプル

HSQC のような異種核相関測定）も感度よく測定できるや感度の低い測定にとって、3 倍の感度上昇は一晩かかっ

46

分子科学研究所技術課報告 2013

ていた測定が 1、2 時間で可能になるほどの NMR 測定としては劇的なことである。
濃度が薄いサンプルしか準備できない場合や、感度の低い測定を行う場合、小さな信号を観測したい場合など、
ECS400 で十分なスペクトルが得られなかった場合にECA600 で測定してみる価値がある。

最後にNMR 装置は基本的には、磁場が大きいほど感度と分解能が向上する。しかしどのようなスペクトルが得られるかは、磁場だけではなく、分光器やプローブの性能にも大きく依存する。今回は 1 例として、ECS400 と ECA600 の

図4

溶液プローブについて比較した例を示したが、それぞれの1

H 1D スペクトル（ポイント：64 k、
積算：1 回、測定時間：1 分）装置とプローブの特徴を知っていただいて、サンプルにとってベストな装置とプローブをご利用いただければと思
う。

図5

コラム

高分解能透過電子顕微鏡を担当

13

C-HSQC スペクトル（ポイント：1024×256、積算：8 回、測定時間：2 時間）

機器利用技術二係

上田正

本年度より、高分解能透過電子顕微鏡（TEM）を担当することになりました。知識も経験もない全くの素人の私が急遽、昨
年度末２週間ほどで引継ぎました。当初は分からないことばかりで恥ずかしい思いをすることもしばしば。試しにと、サンプルを持ってきてご教授下さる先生もみえ、大変有難く思っています。始めたばかりの時、「この画像では 20 点だね」との評価も。
しばらくして「これなら 95 点だよ」と合格点を頂いた時は、少し自信を持てました。そんな６月のある朝、TEM がダウン。「じぇじぇじぇ！！」。メーカーに何十回も電話しました。専門用語は勿論のこと、モニタ表示の意味、ブレーカーやスイッチ類の名称・場所さえも分からず非常に困りました。恥を忍んで色々聞きまくり、復旧に必死であったことを思い出します。（電話対応して頂いた業者の方が困っていたと思いますが……）。もうすぐ 1 年、最近では「きれいな画像だ」とおっしゃって頂けることもあり、
モチベーションも上がります。
新しいことを始めると思うように進まず大変なことも多いですが、その分発見や問題を乗り越えた時、高評価を頂いた時の感動も大きくやり甲斐も生まれます。依頼測定という利用形態のため、得られる画像は担当者である私の腕次第です。業者の方が、「ここは駅が近いですから……」。ちっ近い？この距離で電車が TEM に影響するとは驚きでした。そんな高分解能の TEM、まだ
まだ勉強不足で十分に使いこなせておりませんが、よい画像が撮れるよう努めて参ります。どうぞご利用ください。

分子科学研究所技術課報告 201347

技術レポート 機器利用技術班

コラム

SQL：文字列の集約関数

機器利用技術二係

岡野

芳則

常々、SQL の集約関数で、単純に対象文字列を連結してくれる関数がないかと思っていたが、PostgreSQL の ver 9. 0 よりこのような集約関数が使える様になっているようである。集約関数とは複数の対象データから平均値や最大値を取得する機能で、テーブルのデータ数を見る時に
select count(*) from テーブル名とやる「count()」も集約関数の一つである。1 つの設備に紐づいた複数の予約データから予約日の最大値を取ればその装置の最新の利用日となるし、累積の利用件数を出したりもする。これと同じ感覚で装置の管理者（複数名）を 1 行で取得出来ないか、という事を考えているわけである。
集約関数：string̲agg(expression, delimiter)というものがあり、expression にフィールド名、delimiter にカンマ等の区切文字を指定してやれば
設備名

設備管理者

500MHz-NMR

岡崎明 , 西郷光也という風に 1 行で出力が得られるようである。
このような機能を使わない場合、普通に SQL 文を書くと
設備名

設備管理者

500MHz-NMR

岡崎明

500MHz-NMR

西郷光也と、複数行のデータが出力され、表示前のデータ加工が必要になる。あるいは 1 つの設備毎に設備管理者を取得する SQL 文を発行してもよいが煩雑である。
調べてみた所、現在稼働中の DB はこの機能をサポートしていないようである。何かの折にバージョンアップして使える環境が整えられればと思う。

コラム

寒剤関係のパソコンの更新

機器利用技術二係

水川哲徳

山手地区液体ヘリウム供給システムは 2004 年より稼働している。このシステムには 4 台のパソコン（液化機制御及び監視用 2 台、液体窒素供給管理用 1 台そして液体ヘリウム供給管理用 1 台）と 1 台のサーバーが含まれている。外部にネットで接続されているのはサーバーのみである。パソコンの OS は Windows2000 及び XP である。これらのパソコンの内 2 台が秋から冬にかけて相次いで故障した。そこで、この機会に OS を更新することを試みた。液化機用のパソコンは幸いなことに Win 7 でも8でも問題なく作動することがわかった。しかし、液体窒素用のパソコンはWin7(XPモードでも)では誤作動することが判明した。
一方、類似のソフトウエアの載っている液体ヘリウム供給管理用パソコンは Win 7 でも大丈夫であった。
現在の構成は液化機制御及び監視用に Win7 が 2 台、液体窒素用 XP、液体ヘリウム供給管理用 XP である。XP のパソコンは予備機があるので液体窒素用には当面 XP を運用していく予定である。

48

分子科学研究所技術課報告 2013

技術レポート 計算科学技術班

所内ネットワーク関連の業務に移り変わってから長屋

貴量 計算科学技術一係

キーワード：参加登録サイト、Drupal、ネットワーク

昨年 5 月より、この所内のネットワーク全般について面（CMS）の 1 つであり、当技術課サイトでも利用してい倒を見るようになった。この間に、気づいたことや主だっる Drupal のバージョン 7（Drupal7）とそのモジュール

たことについて 2 つ述べる。

（拡張プラグイン）である Webform モジュールを活用し、所内の仮想マシン上の Web サーバーにて参加登録フォー

Web ページ〜参加登録サイトの設置手伝い

ムサイトを構築した。

今年度現在の仕事に就いて以降、時々問い合わせがあっ

Drupal は一旦セットアップすれば、デフォルトで最たのが、何らかのイベントの参加登録ページの設置依頼で低限の Web サイト構築ができるようになっており、まある。

た Webform モジュールも導入しているために参加登録

研究所で定期に開催している、分子研フォーラムのよフォームが構築できるようになっている（図 1）。また、

うな通常のイベントの告知ページの作成は広報室の管轄で参加登録フォームで尋ねる内容は図 2 のように管理者が好あり、広報室の技量で充分作成である。しかしイベントのきなように修正・設定でき、参加登録者の一覧入手も図 3

参加登録フォームのリクエストがあった場合、cgi スクリのように容易に入手することができる。

プトなどを設置してファイルをアップロードできる環境を整備する、というのは広報室の技量をやや超えるレベルであったようで、広報室は所外に CakePHP の参加登録サイ
トを構築・運用されていた。また、参加者に要項などファイルの提出を求める場合には、別途ファイル送付先メール
アドレスにファイルを送信して頂く場合もあった。
参加登録フォームは、技術的には研究所の公式Webサーバー上で作成することが可能であるが、参加登録を受け付けるプログラムないしスクリプトを設置する手間があった。また要旨ファイルを参加者から提出していただく際に、ウィルス付ファイルをアップロードされて、公式 Web サ
イト上にてウィルス配布できてしまう事を恐れたため、所外に構築したサイトにて受け付けるようになったと思われる。
そのため、参加登録を受け付けたいイベントの場合、・この広報室の所外の参加登録サイトを用いる
・別の部門にて構築されていた参加登録サイトに相乗りし借用させてもらう
・自前で Web サーバーを構築し、以前に別機関にて構築された参加登録サイトのプログラムを転用する
等々、対応がばらばらであった。
そのため今回、コンテンツ・マネージメント・システム

図1

分子科学研究所技術課報告 201349

技術レポート 計算科学技術班

サーバーマシンの引っ越し
次いで、業務として強く記憶に残っているのが、サーバーマシンの引っ越しである。
これは、サーバーマシン筐体を違う場所へ移す、という事ではなく、サーバーが故障したためサービスを新マシンに乗せ換えたり、あるいは実マシンをイメージ化 ( 仮想化 )して別のマシン上で動作を開始させたりすることを意味している。
図2

1 つの例としては、当センターの全ユーザーに対してメールを送信するために用いているメーリングリストサー
バーにて、HDD が不調になり起動が最後まで進まなくなったことである。この時は、マシンのイメージ化を行いセンター運用のクラスターサーバーにて稼働させることを少し検討したが、マシン自体が9年前のものでありOSもサポー
トが切れかかっていたものであった。そのため、古いマシ
ンをコンバートするのではなく、新しく仮想マシンを構築
し、最新の OS で基幹システムをリニューアルする方を選択した。新しい基幹を構築できた後に、故障したマシンの図3

設定ファイル及び必要なプログラム・データをコピーして、新しいマシン上でかつての設定が問題なく反映されている

このため、参加登録フォームのみならず通常のイベン

ことを確認した。この状態で一週間ほど稼働させ、ひどいト告知ページも、イベントの Web 担当者、つまり管理者

エラーが発生しなかったことを確認後、古いマシンと置きが好きなように作成できるようになった。また何らかの機換えた。

能追加、例えばサイトのデザインをデフォルトのものでは置き換える際には、ネットワークの設定、特に名前⇔ IP

なく別のものに変更しようと望めば、目的に合ったテーマ

アドレスのところに注意したが、大きな問題は発生せずにファイルやモジュールを検索し、Web 管理画面からアッ移行は成功し、一安心できた。

プロードし有効にすることで、望みの機能の追加が簡単にできるようになっている。

なお、全く別のマシンでネットワーク設定を変更した
際に、名前⇔ IP アドレスの解決部分の設定手順のミスで、つまり、広報室に様々な要望を依頼して実現してもらう

二日間ほどそのマシンへの所外からのアクセスが不調にのではなく、管理者が自分の都合の良い時に都合のようになってしまった、ということがあった。ネットワーク管理

サイトないし参加登録フォームを作成できるようになった。

で操作ミスをするとどのような影響が表れるか、思い知る

このようにして作成した Web サイトは、現在 9 サイト

出来事であった。

を数えるに至っている。この分だけ、広報室の肩の荷を軽減できたと考えている。

以上、この業務に就いてから有った、印象深い出来事になお、今後の検討課題として、ユーザーインターフェ

ついて二三振り返ってみたが、ネットワークは所員のインイスが付け加わったため操作・用語に少し慣れる必要があ

フラの一部であり、その業務の幅広さに驚嘆することがある点がある。また、Drupal のモジュールは非常に数多く、る一方、こちらにお寄せ頂く質問の内容がさまざまであり、

Drupal7 向けには現在 8,500 モジュールほど登録されてどのように返事すると質問者は納得されやすいか考えさせいる一方、日本語の解説ページは極めて少なく、管理者がられることもあった。
また、ネットワークの設定不備でユー望む機能は何のモジュールを導入すればよいかわかりくい

ザーにご迷惑をお掛けすることもあり、自分の未熟さを思点が挙げられる。この点は、Drupal に慣れ親しんでいる

い知らされると共に、ネットワークの深淵をうかがい知る

私が代わりに調査・助言することで対応している。今のとことができた 1 年であった。

ころ、こちらの想定内の質問・リクエストばかりであるた
め要望に応じる事が可能であり、一安心している。

50

分子科学研究所技術課報告 2013

技術レポート 計算科学技術班

環境データの見える化松尾純一 計算科学技術二係

キーワード：環境データ、ネットワーク、グラフ化

エネルギー問題が叫ばれ一層の節電やピークカットがり出すだけでよかったのですが、TR-702NW ではデータ求められる昨今、実際に節電対策等を行う前には、まず現ファイルが BASE64 エンコードされておりデコードと多状がどの程度で対策後はどう変わったかを把握できるよう

少の数値変換が必要でした。

環境データの見える化を行っておく必要があろうかと思います。今回、私が所属する計算科学研究センターにおTR-7*W のデータファイル（http:// おんどとりの IP/B/

いても

crrntdata/cdata.txt）

環境データをネットワーク経由で収集しグラフ化、WEB から常に現状が把握できるようにという方針の下構築を行いましたのでその方法等をご紹介します。
まずは温度と湿度の測定についてですが、市販されていMachineCode=1
Name=----

るネットワーク対応の温湿度計というものは意外に少なく、Time=2014/02/17 10:44'30

一般的に高価なようです。RaspberryPi 等のワンボードマ

Unit=0

イコンを使って自作すればネットワーク対応の温度センサ

cTemperature1=19.0のようなものは１万円もかからずに自作できるのでしょう

cTemperature2=22.4

が、時間と信頼性の問題により安価な部類の市販品を購入

wState=0

することにしました。
採 用 し た の は、T&D 社 の「 お ん ど と り 」TR-71W、
TR-72W、TR-702NW です（図１）。
これらは他の端末から WEB アクセスすることで現在のTR-702NW のデータファイル（http:// おんどとりの IP/
current.inc）

温度、湿度を見ることが出来るという製品です。これらのデータをサーバに収集するためには WEB ページを解読し{て温度、湿度データとして取り出す必要が有りますので、'C02' : ' 1392634146',

スクリプトを作成しました。TR-71W、TR-72W は温度'D20' : 'AAAAAAAAkmoBU5JqAVMi6QFTDQAA

や湿度がテキストデータとして存在するのでその部分を切AAAAAAAZBQDwnGr3UtAAAAAAAAAAkgQA8
Jxq91JkMDwA','D21' : 'AQAAADwACgAQDjU4NzQwMzZD','C03' : ' 1392634146'}----------------------------------------

TR-702NW の変換スクリプト (perl)$target = D20 のデータ部 ;$decode̲data = decode̲base64($target);
図1$buf = unpack("H*", $decode̲data);

分子科学研究所技術課報告 201351

技術レポート 計算科学技術班@hex̲buf = $buf =˜ /.{2}/g;# ２文字ずつに分割

Content-Type: text/xml;charset=UTF-8$temp = hex( $hex̲buf[27].$hex̲buf[26]);

Vary: Accept-Encoding$humidity = hex($hex̲buf[43].$hex̲buf[42]);

Transfer-Encoding: chunked$temp = ($temp-1000)/10;$humidity = ($humidity-1000)/10;53<transport xmlns="http://gutp.jp/

次に消費電力の測定を紹介します。大電力に対応しネッ

fiap/2009 / 11 /"><header><OK /></header></

トワークにも繋がる電力計となるとビル管理システムの中transport>の１つのような扱いで、単独で使用出来なかったり高価0だったりというものになってしまうようです。しかし、昨今のこういう状況を受けて東大グリーン ICT プロジェクトが発足し、オープンな次世代ビル管理システム用プロトコ
ルIEEE 1888「IEEE1888 エネルギー診断メータ」からの受信データ例が策定されました。この規格に対応していればセンサや管理サーバ等が限定されると言うことがPOST /axis2/services/FIAPStorage

無くなり、価格競争により機器価格が抑えられるようにな

HTTP/1.1 Content-Type: text/xml charset=UTF-8

るだろうとのことなのですが、今回の用途ではプロトコル

User-Agent: FIAPUploadAgent (Arduino HCU)

がオープンに公開されているという点を活用し、センサ部

Host: 192.168.0.101

分だけそれを使わせて貰いました。まだまだこの規格に対SOAPAction: "http://soap.ﬁap.org/data"

応した製品は多くありませんが、今回はフタバ企画社のContent-Length: 1181

「IEEE 1888 エネルギー診断メータ」を購入しました（図<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>２）。

<soapenv:Envelope xmlns:soapenv="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"><soapenv:Body><ns2:dataRQ xmlns:ns2="http://soap.ﬁap.org/"><transport xmlns="http://gutp.jp/
ﬁap/2009/11/"><body><pointSet id="http:// 192.168.0.101/"><point id="http:// 192.168.0.101/VA0"><value time="2014-02-03T15:52:00+09:00">
図20</value></point>

これは一定時間毎にサーバに測定データを IEEE1888<point id="http:// 192.168.0.101/VA1">

プロトコルで WRITE（送信）する機械ですので、サー<value time="2014-02-03T15:52:00+09:00">

バ側に受信プログラムを作成し待ち受けさせています。

0</value>

IEEE1888 通信における受信は一般的な TCP パケットの</point>

受信プログラムで良く、XML 形式のテキストデータが得ら<point id="http://192.168.0.101/VA2">

れますので受け取ったら応答メッセージとして HTTP サー<value time="2014-02-03T15:52:00+09:00">

バを模擬し下記のようなデータを返しておけば良いです。

0</value></point>「IEEE1888 エネルギー診断メータ」への応答データ例<point id="http://192.168.0.101/VA3"><value time="2014-02-03T15:52:00+09:00">

HTTP/1.1 200 OK

0</value>

Date: Fri, 31 Jan 2014 02:24:00 GMT</point>52

分子科学研究所技術課報告 2013

<point id="http://192.168.0.101/VA4">

るのですが、今回温度や湿度と言ったそれ以外のデータを<value time="2014-02-03T15:52:00+09:00">

大量に扱わせた所データの取りこぼし等が発生したため、0</value>

収集スクリプトを使っているものに関しては Cacti を経由</point>

せず直接 RRDTool にデータを渡すようにしました。また、<point id="http://192.168.0.101/VAS0">

定期的にグラフを作成し WEB ページ化すると言う機能は<value time="2014-02-03T15:52:00+09:00">

Cacti が既に持っていますが、１画面に収まるようにする

0</value>

ため RRDTool コマンドを使って複数のデータを重ね合わ</point>

せたグラフを生成させるスクリプトを作成し、図３のよう<point id="http://192.168.0.101/VAS1">な WEB 画面を構築しています。

<value time="2014-02-03T15:52:00+09:00">

また、今まで説明してきた WEB 化とは異なりますが、

0</value>

サーモグラフィーカメラも導入しています。広い部屋の中</point>

で数点だけの温度計測データからはなかなか見えてこない<point id="http://192.168.0.101/VAT">

熱が集中している場所等をサーモグラフィー映像より確認<value time="2014-02-03T15:52:00+09:00">

し分散するように空調を調整したりすることに使用してい0</value>ます。

</point>

参考までに図４のサーモグラフィーを示します。これか</pointSet>

らは熱が発生しているラックの位置と、奥の電源盤からも</body>

熱が出ていることなどが分かります。サーモカメラは日本</transport>

アビオニクス社の</ns2:dataRQ>

これらの

G120EXを使っています。

環境データの見える化により、計算科学研</soapenv:Body>

究センターでは 2013 年度夏に 20％の電力ピークカット</soapenv:Envelope>を成功させ、その後の節電対策も進んできています。

今回、収集したデータの保管とグ
ラフ化 WEB 化を行うサーバ部分には次世代 MRTG とも言われる Cacti+ RRDTool を使って構築しました。
RRD とは Round Robin Databaseの略で、エンドレスカセットテープのように任意の時間分のデータベースを作成しそれに書き込み続けそれが一杯になると一番古いデータから新しいデータに自動的に上書きされるという特殊なデータベースのことです。そのデータベースを作成、管理すると共にデータベースの情報よりグラフの生成までを行うことが出

図3

来るソフトウエアが RRDTool で、それをバックエンドで使う事を前提として作られたフロントエンドが Cacti（カクタイ）というソフトです。この
ソフトは SNMP を使ってデータを収集することを基本としており、SNMPから得られるデータであればとても簡単に設定からグラフ生成まで行え

図4

分子科学研究所技術課報告 201353

技術レポート 計算科学技術班

コラム

パスワード認証から公開鍵認証への移行
計算科学技術二係 岩橋建輔

コラムPGP でメールの暗号化
計算科学技術三係 内藤茂樹

2014 年 4 月から ssh による計算科学研究センターの計算

電子メールは基本的に平文で送られる。これは葉書と同じ機システムへの接続方式が公開鍵認証のみとなり、これまでで、第三者に内容を読まれる可能性がある。読まれなくするのパスワード認証は使えなくなりました。この変更は 2013には封書にすれば良く、電子メールだと暗号化になる。その年に日本のコンピューターセンターが不正アクセスされたこ

電子メールの暗号化に使われる方式として PGP がある。もしとに関連し、公開 ssh サーバーの認証方式を公開鍵認証のみ

メールクライアントとして Thunderbird を使っていたら、拡にするという岡崎3機関の機関CIOの通達を受けてのものです。

張機能として Enigmail を利用することをお勧めする。あとは

公開鍵認証は、端末となるパソコンで作成された公開鍵と秘密鍵の対のうち、公開鍵をサーバー上の指定された場所に配置することで、端末の秘密鍵とサーバー上の公開鍵が対となっているかを認証できるようにするものです。
公開鍵認証さえ行えば、本当に安全なのでしょうか。答えは安全ではありません。最近の傾向では、パソコンのセキュ
リティーが守られていないことが不正アクセスを引き起こし

GnuPG があれば、電子メールの暗号化と電子署名ができる。
Thunderbird、Enigmail 及び GnuPG はフリーで使用できる。
PGP は公開鍵暗号方式で、公開鍵で暗号化し秘密鍵で復号化する。したがって、電子メールを暗号化して送るには、送信先の方の公開鍵を入手しておく必要がある。また暗号化した電子メールを受け取りたい場合には、送信元の方に自身の公開鍵を予め渡しておく必要がある。勿論、相手も PGP(Open
PGP) が使えなければならない。自分自身の秘密鍵、公開鍵とています。パソコンがウイルスに感染した場合、キーロガー

他人の公開鍵は、Thunderbird 上の Enigmail で一括管理可能が仕掛けられたり、簡単な暗号化しかされていないパスワーである。

ドなどが抜き取られたりする場合があります。その後、盗ま

電子メールの暗号化の使い方として、他人に知られたくなれた正しいパスワードが使われて、サーバーは不正アクセス

い情報、例えばパスワード等を、自分自身への暗号化メールされます。公開鍵の対となる秘密鍵の管理やパソコンのセキュとして送ることもできる。情報は暗号化されて他者には読め

リティー管理などは、ユーザーへの「お願い」事項であり、サーず、しかもその情報が必要になったら受信しておいた暗号化

バー管理者は担保することができません。管理者側でも可用

メールを読むだけである。Enigmail は操作も簡単且つフリー性を保ちながら安全を高める方法を引き続き検討していきまなので、是非お勧めしたい。

すが、皆様の端末のセキュリティーの向上を改めてお願いしキーワード：メール 暗号化 セキュリティ

ます。

コラム

そのチェック、そのままで大丈夫ですか？〜フリーソフト
をインストールする際にはご注意を〜

計算科学技術三係

澤昌孝

昨年末、日本語変換ソフト「Baidu IME」が利用者に無断で入力した文字情報を外部送信していたというニュースは記憶に新しいと思います。岡崎 3 機関でも外部通信していた端末の記録が発見されたため、各部局管理者を通じて調査したところ、確かに
Baidu IME がインストールされていましたが、端末のユーザは入れた覚えがない。では、Baidu IME はウィルス感染などで勝手入ってきたのでしょうか？
実はそうではなく、他のフリーソフトに抱き合わせで入っており、他のフリーソフトをインストールする際に、「Baidu IME を
インストールする」のチェックが入った状態になっていたのが 真相のようです。Adobe Reader やオラクル Java などの有名なフリーソフトでも、Google Chrome や McAfee Security Scan Plus などの抱き合わせソフトのインストールのチェックが標準で有効になっています。フリーソフトをインストールする際は、少なくとも始めからチェックが有効になっている項目は内容を理解してから「次へ」を押すようにすれば、不要な抱き合わせソフトのインストールはある程度は回避できますが、見つけにくい箇所に抱き合わせソフトのチェックがある場合もあります。
念のため、フリーソフトをインストールした後は、「プログラムのアンインストールと変更」で現在インストールされているソフ
トを確認した方が良いでしょう。

54

分子科学研究所技術課報告 2013

分子科学研究所技術課
Activity Report 2013
発行年月

平成 26 年 5 月

発大学共同利用機関法人 自然科学研究機構

行

分子科学研究所

技術課〒 444 - 8585
愛知県岡崎市明大寺町字西郷中 38
デザイン

原

印

株式会社コームラ

刷

田

美

幸

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