機器開発
電子機器・
ガラス機器
光

機器利用

計算科学

低温

学術支援

分子科学研究所
分子科学研

技術課

Activity Report

2010

ISSN-0919-9233

CONTENTS

巻頭言 ……………………………………………………………

1

2010 年度ハイライト
機器開発 ………………………………………………………

2

電子機器・ガラス機器………………………………

4…………………………………………………………………

6

光

機器利用

………………………………………………………

8

計算科学 ……………………………………………………… 10
低温 ……………………………………………………………… 12
学術支援 ……………………………………………………… 13

技術課活動報告…………………………………… 14

分子科学研究所

技術レポート・
技術課活動レポート ……………………………… 17

技術課について分子科学研究所（愛知県岡崎市）は、昭和50年に創設され、同時に、技術分野での研究支援を目的として技官を組織した技術課が発足しました。技術課は所長直属の技術者組織であり、各個人のもつ高い専門的技術により支援しています。

編集後記………………………………………………………… 67

技術課の役割は研究の動向により変化していくので、これからも幅広く柔軟に技術支援体制を構築していきます。
分子科学研究所長

技術課
技術職員計 38 名（平成 23 年 4 月時点）

機器開発技術班

電子機器・ガラス機器技術班

光技術班

機器利用技術班

計算科学技術班

低温技術班

学術支援班

巻頭言

技術職員との四半世紀
加藤 政博
かとう

まさひろ

[ 分子科学研究所 教授・極端紫外光研究施設長・装置開発室長 ]このたびの東日本大震災で被災された多くの方々に心当に様々です。こういった人たちを束ねて、適材適所で活よりお見舞い申し上げます。分子科学研究所は幸い直接の用していかなければいけない技術課長はさぞかしご苦労が被害はありませんでしたが、東海地方の原子力発電所が政多いことと思います。これに比べると教員・研究員という府の要請で停止する事態となり、電力供給に不安が出てきのは、個性的な人は確かに多いですが、仕事に対する考えました。また、この地域では近い将来の大規模地震の発生方は遥かに画一的だと思います。

も予想されております。今回の未曽有の事態を教訓に、
我々

大型施設、大規模プロジェクトでは、否応なしにチーの研究活動も、幅広い観点から見直していくべきときに来ムの一員として所定の役割を果たすことを求められます。

ているのかもしれません。

チームの規模が大きければ大きいほど、求められる役割もさて、私は 2010 年 6 月より極端紫外光研究施設長、また、

多種多様となり、自分の特長が活かせる役割を見つけるこ2011 年 4 月より装置開発室長を併任することになりましとも比較的容易です。大きな装置を稼働させたり、大きなた。分子科学研究所は世代交代の時期を迎え、比較的短い

研究プロジェクトを成功させたりと、目標もはっきりして期間に何人もの教授の先生方が退職されることになりましおり、自分の仕事の意義について悩むことも少ないと思いた。その結果、私のような未熟者まで駆り出されて、管理ます。分子科学研究所でも、UVSOR 施設はそのような一職を務めております。上記の 2 つの施設合わせて 17 名の面があると思います。一方、装置開発室では、ひと月ほど

技術職員の方々と一緒に仕事をすることになりました。分

皆さんの仕事ぶりを眺めた程度ですが、単独で仕事をして子研全体で 38 名の技術職員がおられるとのことですので、いることが多いようです。おそらく分子研のその他の部署

その半数弱ということになります。

の技術職員もチームを組んで仕事をする機会は少ないので私は、学生時代は宇宙科学研究所でお世話になり、高エはないでしょうか。こういった方々が、業務の遂行や技術

ネルギー物理学研究所に職を得て 14 年を過ごした後、今力向上に対する意欲をどのようにして維持しているのか、から約 10 年前に分子科学研究所の極端紫外光研究施設

大変に興味のあるところです。

（UVSOR）に参りました。いずれも大型の研究設備を有す

毎年発行されるこの「鼎」は、技術課の活動を所内外る全国共同利用機関であり、通常の大学の研究室とは大の人たちに知ってもらうための報告集だと思いますが、技

きく異なる雰囲気の場所です。これらの研究施設に共通す

術職員の皆さんにとっても、報告を執筆することを通じて、るのが、職員のおよそ半分が技術職員であるということで1 年間の自分の仕事を振り返り、自分自身の技術を今後どす。大型装置の運転維持管理や大規模な実験の遂行は研究のように磨いていくのかを考えるよい機会になっているの者や学生だけでは不可能で、高度な技術や長年の経験を有ではないかと思います。これまで以上に多くの技術職員とする技術職員は必須の存在です。私は、そういった技術職

一緒に仕事をさせていただくことになりましたので、私も員の方々に助けていただきつつ、教えていただきつつ、ま

じっくりと読ませていただこうと思っております。

た、ご迷惑をおかけしつつ、四半世紀を過ごしてきたことになります。

技術職員はどうあるべきか、いろいろな考え方があると思いますが、私自身は、この人はこれをやらせるとすごい、技術職員に囲まれて長年過ごしてわかったことの一つ

こういった仕事はこの人に任せておけば大丈夫、と言われは、技術職員というのは極めてスペクトルが広い、というるように、しっかりした技術・技能を何か一つ身につけてことです。学歴一つとっても、高卒、大卒、さらには修士いるといいな、と思っています。何か一つ土台になる技術号や博士号を持っている方もおられます。持っている技能・をしっかりと身につけて、それをとことん深めると、意外技術の種類や水準も様々ですし、仕事に対する考え方も本な広がりを持つようになるんじゃないかと思います。

分子科学研究所技術課報告 2010

1

2010 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、分子研の研究施設である装置開発

先進的な技術による支援室において機械工作・設計技術を基盤とし、「分子科学の先端的な研究に必要なデバイスや実験機器の開発要求

新展開に必要な新しい装置および技術の開発」および「実に応えるため、日進月歩の成長を遂げる最先端の加工技術

験研究に必要な機器の設計・製作への迅速な対応」を主業を取り入れて対応することを心がけています。そのために務とし、5 名の技術職員と 2 名の技術支援員により研究支

外部からのいろいろな刺激や情報を取り入れることを積極援を行っています。平成 22 年度に所内研究者から持ち込的に行っており、他の研究機関や企業との超精密加工に関まれた工作依頼は 330 件でした。この内、7 割程度は機械する共同開発研究を実施しています。また、装置開発室独設計を必要としない早急な対応が求められる部品製作や既自で機上測定可能な小型精密フライスを開発し、微細形状

存部品の修正加工です。2 割程度は研究者との詳細な打ち加工を試みています。さらに、バイオセンサー用基板の作合わせを何回も行い、我々が設計および製作を行っていく製においてはナノインプリント、フォトリソグラフィー、ものです。残りの 1 割程度は研究者と一緒に比較的長期に

X 線リソグラフィなどの微細加工技術にも挑戦しています。

わたって研究開発を行うものです。工作依頼リストと代

その他にも、非球面・非対称マジックミラーの製作要求に表的な製作例については、装置開発室 Annual Report 2010

応えるべく、レーザープローブ式非接触 3 次元測定機を使（http://edcweb.ims.ac.jp/event.html）を参照して下さい。

用して、加工誤差量の測定を行い、要求精度内で加工できたかを判断しています。

卓越した技能による迅速な対応

マイクロ流体デバイス、微細加工、その他のマイクロ加工の依頼が急増し、それに応えるために精密フライ
ス装置Ⅰ号機を製作しました。このⅠ号機を使用して、マイクロ加工を行いその過程において、いくつかの改良案が出てきました。そこで、Ⅰ号機を改良して、さらに高効率、高精度のマイクロ加工が行えるⅡ号機の製作を行いました。

研究者が効率的に研究を推進するために、研究現場からの多様な製作依頼に対して、迅速に要求される機器を具現化することが重要であると考えています。そこには、多様な基盤となる知識と優れた技能を持つテクノロジストの存在が重要であるとともに、常に腕を磨き続けることにより迅速な工作支援が可能となっています。
微細加工用精密フライス装置Ⅱ号機

超高真空用スリット機構
分子研内放射光施設（UVSOR）創設以来、何台もの分光器を手がける中、今回製作した放射光用スリットは、機械式スリットとして、最も小型なものとなりました。
技術レポート P.18

2分子科学研究所技術課報告 2010

非球面ミラー
分子研内放射光施設（UVSOR）
から工作依頼を受け、マジック
ミラーの製作を行いました。
技術レポート P.21

技術レポート P.19

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

宮下 治美* MIYASHITA, Harumi
杉戸 正治* SUGITO, Shouji* 技術支援員

分子科学コミュニティへの貢献
装置開発室では、平成 17 年度後期より所外への分子科学研究者からの装置設計製作に関する技術支援を行っています。これは分子科学研究所の実験装置作りで蓄積してきた技術を活かし共同利用機関法人の一施設として所外にも貢献すること、技術領域を広げて職員の技術レベルを向上させることを目的としています。昨年度の実施例について
は、装置開発室 Annual Report 2010 に掲載していますので4 チャンネルの培養型プレーナーパッチクランプバイオセンサー

参照して下さい。

宇理須特任教授と共同で、多チャンネルの培養型プレーナーパッチクランプバ
イオセンサーの開発を、各種の精密加工技術を組み合わせて行っています。
技術レポート P.25

産業技術研究所では、現在半導体製造プロセス技術を使った微細加工技術を模索しています。
既存の FIB 微細加工装置に搭載できる回転機構を製作しました。

発表報告

応用物理学会等で発表

技術レポート P.23

FIB 微細加工装置用回転機構

研究者と一体となった技術開発
研究者から要求される実験装置の開発には、様々な基礎技術に習熟することは勿論のこと、その研究内容を深く理解することがよりよい装置作りには不可欠であると考えています。そのため我々は、一人の技術職員が設計・製作、さらには、研究者と一緒に装置を用いて実験までを一貫して行うことにより、理解を深めています。これにより部分的な判断力にとどまることなく、広い視野を持った装置開発技術者として研究支援が実施できるよう心がけています。また、研究を牽引できるような革新的な装置を生み出し提供することを目標とし、研究室との協同研究による技術開発を積極的に推進しています。現在、名古屋大学の宇理須特任教授（旧 生体分子情報研究部門）と共同で多チャンネルのイオンチャンネ

多チャンネルの培養型プ
レーナーパッチクランプバイオ
センサーのプラスチック基板開発について、学会や技術研究会
で発表を行いました。
報道報告

テレビ取材を受けました
今年度、岡崎高校 SSH 部から実験装置製作の依頼があり、電子機器開発技術班とともに協力しました。いつもと違ったのは、地元の放送局である東海テレビが高校生とともに取材にやってきたことでした。いつにない緊張の中、打合せが行われ、その模様が後日、「ぴーかんテレビ」の中で紹介されました。
※ 活 動 の 模 様 は、 分 子 研 ホ ー ム ペ ー ジ http://www.ims.ac.jp/
topics/2010 /100702 .html よりご覧いただけます。

ルバイオセンサーの開発を行っています。

分子科学研究所技術課報告 2010

3

2010 年度ハイライト

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

電子機器・ガラス機器開発技術班は、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に必要な実験装置の開発を行っています。電電子線コンプトン散乱の時間分解反応顕微鏡の開発による物質内電子移動の可視化

子機器開発技術係は、基盤技術の育成および先端的な新しこの研究課題は東北い回路技術の導入の両面から技術向上に努めています。近大学多元物質科学研究

年では、大規模集積回路設計製作技術、機器組み込みマイ所の高橋正彦教授らに

コン応用技術、カスタム・ロジック IC 設計技術に重点をより、装置開発室の施設

置いて取り組み、その成果は本誌の技術レポートや技術研利用として提案された究会等で報告しています。ガラス機器開発技術係はガラスも の で す。 こ れ は、 時部品の加工による科学機器の製作に加え、安全衛生管理室

間分解反応顕微鏡 に用の安全衛生管理者として週に 1 度、明大寺地区と山手地区

いる多重同時計測回路を開発することで、世界に類を見なの実験室の巡視を行い所内の快適な職場環境作りのためのい過渡系電子波動関数が時間発展する様をスナップショッ

業務を行っています。

ト的に観測することが可能になるというものです。この多重同時計測回路の開発

MIセンサを用いた磁場キャンセル装置の開発

を、電子機器開発技術

磁場キャンセル装置は、ワ係で行いました。このンチップ・マイコンを応用し回路の開発により、電た磁場計測回路と磁場生成回

子線コンプトン散乱で路をパソコン上で稼働する制生成する 2 電子を一つ御プログラムにより、コイルの検出器によって検出空間の磁場を自動制御する装することに世界で初め置です。本装置は依頼者であて成功しました。

る物質分子科学研究領域電子構造部門の中川助教の技術協力により、全体のシステム設

水銀リサイクル工場見学を終えて計及びハードウェア設計を吉田が行い、磁場計測装置と 3

出張報告

次元磁場の自動制御プログラムを豊田が開発しました。装

8 月末、北海道で行われた大学
等環境安全協議会のオプションツ
アーで水銀廃棄物処理リサイク
ル工場を見学する機会を得ました。
見学の報告と水銀取り扱いの注意
P. 62
を「水銀リサイクル」にまとめ、に掲載します。

置は当初の目的である地磁気キャン
セラーとして十分に仕様を満たしています。今後は単発的な外乱にも対応できるようにシステムの高速化を検討する予定です。

4

技術レポート P.27

分子科学研究所技術課報告 2010

スタッフ Information
吉田 久史

YOSHIDA, Hisashi

内山 功一

UCHIYAMA, Koichi

豊田 朋範

TOYODA, Tomonori

永田 正明

NAGATA, Masaaki

CPLD を用いた高速シリアルデータ転送回
路の開発
昨今の大画面 TV やパソコンのグラフィックカードなどの高速ディジタル回路には、FPGA という大規模プログラ
マブルロジック IC が使用されています。電子機器開発技
術係では FPGA や小規模プログラマブルロジック IC である CPLD を分子科学研究に活用することを追及しています。
一例として、オートコリレータ発振器に組み込んだ高速シ
リアルデータ転送回路を紹介します。
オートコリレータ発振器は 1 Hz から 199 Hz の低周波でスピーカを駆動させ、レーザー研究システムの微調整を行う装置で、分子制御レーザー開発研究センターの岡野技術
職員の依頼を受けて開発されました。本装置には CPLD で構築した高速シリアルデータ転送回路が組み込まれています。DDS の初期化、レジスタ演算、データ転送処
理 を 1 個 の CPLD に 集 約

TOPICS

LSI 設計技術習得に向けて電子機器開発技術係では、昨年度からアナロ
グ集積回路設計技術を習得するための本格的な取り組みを開始しました。これは、近年 CMOS ア
ナログ回路設計の技術情報が豊富になってきたことや、LSI 試作サービスを利用することでカスタ
ム IC の製作が比較的容易になってきたこと、また所内からもバイオセンサーにおいて回路集積化の要望があったことが要因です。昨年までに準備段階として、CAD やシミュレータなどの開発環境の構築、LSI 設計講習会への参加や CMOS アナ
ログ回路設計の勉強会を行いました。今年度は次のステップとしてオペアンプを集積化した CMOS
アナログ回路の試作を行いました。
技術レポート P.31

しています。 技術レポート P.29

熊本大学総合技術研究会発表一覧
2011 年 3 月に開催された技術研究会で以下の発表をしました。
吉田久史

PIC マイコンの応用事例と活用方法

内山功一

LSI 設計技術習得への取り組み

豊田朋範

地磁気キャンセラーの製作

分子科学研究所技術課報告 2010

5

2010 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/

光技術班は極端紫外光研究施設（UVSOR）と分子制御

トップアップ運転について

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UVSOR のような放射光施設では、ユーザー運転開始前にて構成されています。主な業務は放射光供給支援、利用支

ビーム入射を行い、その後（放射光の利用実験中）は電子ビー

援、レーザ技術支援です。

ムの寿命に応じて蓄積ビーム電流値が減少していく運転形態《放射光供給支援》安定したシンクロトロン光を供給するが普通でした。近年、トップアップ運転と呼ばれる運転モー

ための加速器の運転、管理、保守を主な業務としています。

ドがいくつかの放射光施設で取り入れられており、それは少コヒーレントシンクロトロン光発生・自由電子レーザー実

しずつ減少していく電子ビームを適当な間隔（例えば 1 分毎）

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

で逐次補充（電子ビームを入射）するものです。こうするこ術・制御技術・保守管理技術などが要求されます。

とで加速器やビームラインにかかる熱負荷などの変動が小さ《放射光利用支援》シンクロトロン光を利用し、質の高い観くなり運転や測定の安定化が期待できるとともに、平均の蓄測実験が行われるように維持、保守、改良、開発、技術支援

積電流値が大きくなることによって放射光の平均強度を上げを主な業務としています。共同利用ビームラインにおいてはることができるなど、大きなメリットがあります。UVSOR

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においても、そのために必要なハードウエアの整備に加えれるようにサービスを提供しています。また、液体ヘリウムて放射線関係の申請等を行い、2008 年 10 月に許可を得、以など寒剤準備、真空機器・観測計器の管理・更新や観測用プ

後定期的に試行運転を行ってきました。そこでの経験を踏

ログラムなどの製作・更新や実験機器の開発・製作などの業

ま え て、2010

務を行っています。真空技術・制御技術・放射光ビームライ

年 6 月からは全ン光学技術・低温技術・機器設計技術などが必要とされます。

てのユーザー《レーザー技術支援》分子制御レーザー開発研究センター

運転をトップに所属する技術職員はセンター所有の共通機器管理やセンアップで行っ

ターに関わる業務全般を担当しながら、光分子科学研究領て い ま す。 技域の研究グループに対してレーザー関連の技術支援を行っ

術 職 員 も、 木ています。また、今後は UVSOR においてコヒーレント光

曜日に設けられている夜間運転における夜間シ発生への支援も期待されています。

フト勤務や日中の運転当番などで、トップアッ2010 年度活動報告

プ運転に全面的に協力しています。

2010 年 7 月

職場体験（岡崎市立竜海中学生 4 名）

見学の対応
UVSOR 施設への見学の受入は技術職員が広報と連携し、手配及び説明を行っています。平成 21 年度の見学件数は 17 件（のべ約 179 人）の見学を受け入れました。
活動レポート P.65

8月

東京工業大学機器分析技術研究会参加

10 月

職場体験（岡崎市立竜南中学生 1 名）

10 月

エクストリームフォトニクス研究会参加（理研）

2011 年 1 月

6

機構技術研究会参加

8月

放射光学会参加（つくば市）

3月

九州工業大学情報技術研究会参加

3月

熊本大学総合技術研究会参分子科学研究所技術課報告 2010

職場体験 真空槽の立ち上げ体験中 活動レポート P.64

スタッフ Information
堀米 利夫

HORIGOME, Toshio

蓮本 正美

HASUMOTO, Masami

山崎潤一郎

YAMAZAKI, Junichiro

中村 永研

NAKAMURA, Eiken

酒井 雅弘

SAKAI, Masahiro

林

憲志

HAYASHI, Kenji

近藤 直範

KONDO, Naonori

岡野 泰彬

OKANO, Yasuaki

禿子

徹成* TOKUSHI, Tetsuzyou* 技術支援員

TOPICS

報告書自動作成システム構築
UVSOR では、ユーザに対して ､ 施設利用後、ダウンロー

750MeV 電子蓄積リング改造

ドによるファイル配布を行い、実験実施報告書の記入・返送をお願いしていました。事務の省力化や報告書の書式修

量子ビーム基盤技

正に伴い、電子化をさらに進めるべく報告書自動作成シス

術開発プログラムの高テムを構築しました。システムは LAMP による入力フォー

度化ビーム技術開発課

ム・T E X による PDF 自動作成・サーバからの自動出力か題

ら成るシステムです。これに合わせ手書きによる報告書のレーター設置の直線部提出を廃止しました。
技術レポート P.39

におけるアンジュを創出するため、入射点の移動作業を行いました。
作業は 3 月から 3 ヶ月間のシャットダウン期間を設け、入射路の改造や入射点の移設に伴い機器の配置
換え（高周波加速空胴・セプタムマグネットなど）を行いました。5 月下旬には加速器の調整運転、6月上旬には観測系の立ち上げ調整を行い、6 月下旬にはユーザー運転を再開しました。このような加速

レーザー評価装置の製作

器改造工事は、作業マネージメントも含め光源加速光分子科学研究では、

器グループが担当しています。

技術レポート P.34

物質の診断・制御・機能発現をはじめとして多岐にわたり先端レーザーを用いた研究が行われています。最近、パルス幅が10 fs を切るような数サイクルレーザーが導入されたこともあり、超広帯域のレーザーパルスに対応したパルス特性
評価機器の必要性が高まってきました。この様な需要に対応すべく、拡張性や実験装置との親和性の高いモジュール型のフリンジ分解自己相関計を製作しました。

発表報告

放射光学会で発表
放射光学会は毎年 1 月に行
われています。今年度は 4 名が出席し、5 件のポスター発
表をしました。加速器関連では、ストレージリングの入射点移設を中心とした改造に関する報告とトップアップ運転の現状について、放射光実験関連
では、テラヘルツ光源開発に伴う装置の設計、分光器の光学素子再コートの報告並びに、分光器とアンジュレーターの同期測定について発表しました。

日常点検の重要性
技術支援員の協力のもとに行われている日常点検は、安定した加速器運転において大切な業務の一つです。例えば、循環冷却水の水位の変化による水漏れの早期発見が可能であります。日常点検の記録において突発的な水位の変化がある時は高い確率でどこかで水漏れが起こっており、大きな事故になる前に対処できる重要な情報となっています。今年度も 2 回の事例がありました。

分子科学研究所技術課報告 2010

7

2010 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、（2）磁気・物性センターの所有する装置の維持管理、利用者の受入・測定

ESR、SQUID、単結晶 X 線回折装置、粉末 X 線回折装置、支援などの業務を行っています。機器センターとは分子ス

15 T 超伝導磁石付希釈冷凍機

ケールナノサイエンスセンターと分子制御レーザー開発セ（3）分子分光

ンターの小型機器が統合されて平成 19 年 4 月に発足した

ナノ秒およびピコ秒パルス光波長可変レーザー、高感度蛍研究施設で、所全体で共通で利用する NMR や ESR 等の汎光分光光度計、ラマン分光装置、円二色性分散計、可視紫用測定装置を有しています。これらの設備は所内はもとよ外分光光度計り、所外からも「施設利用」「協力研究」の形で利用され※詳しくは http://ic.ims.ac.jp/ をご覧ください。

ています。装置によっ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けている装置もあります。

また 2007 年度よりスタートしたプロジェクト「大学連機器センターの所有する設備を大別しますと（1）化学携研究設備ネットワーク」の全国事務局としての業務も分析、（2）磁気・物性、（3）分子分光に分けられます。所

行っています。（発足当時の名称は「化学系研究設備有効有設備は以下の様になっています。

活用ネットワーク」）このプロジェクトは全国の大学の所（1）化学分析有する各種汎用測定設備を相互に利用することで設備の有NMR（400 , 500 , 600 MHz）、Mass（MALDI-TOF-Mass）、

効活用を目指すものでコンピュータネットワークを利用し元素分析装置、蛍光Ｘ線分析装置、熱分析装置

た設備の予約システムを構築しています。

出張報告「粉末 X 線回折」に関する勉強会に参加「粉末 X 線回折を用いた有機結晶構造解析の実際」に参加
してきました。
以前は構造解析と言っても、リートベルト法による構造精密化をさすことが多かったですが、回折装置やプログラムの進歩により、近年は実験室系でも初期構造の決定から、本来の意味での未知構造解析が出来るようになってきています。
新しい方法として、Charge Flipping 法（ある閾値以下の電子密度の符号を反転させる）という不思議な方法も出てきました。
機器センターには微小結晶用の単結晶 X 線回折装置もあり
ますが、この装置でも測定出来ない小さい結晶を持ち込まれる場合もありますので、粉末 X 線の方面からフォローが出来ればと思っています。
（藤原 基靖）

8

分子科学研究所技術課報告 2010

出張報告

平成 22 年度技術職員合同研修に参加
7 月に三重大学で開催された、平成 22 年度東海・北陸地
区国立大学法人等技術職員合同研修に参加させていただきました。人工臓器の講義では、人工弁など様々なものを実際に触らせていただき、そのようなものでヒトのからだを補えることが興味深かったです。選択した実習「授業に使える食品の加工及び食品衛生基礎知識」では、小麦粉の成分の化学変化を学ぶ目的で、うどんとパンを作らせていただきました。
付属の農場で行ったのですが、そこには様々な作物や家畜だけでなく直売所もあり、大学にとって地域貢献も重要である
ことを感じました。パワーポイントを使って自己紹介をする
時間もあり、研究室内で働く方から農場や牧場など外で働く方まで様々な分野で活躍されている技術職員の方と交流する
よい機会となりました。
（中野 路子）スタッフ Information
山中 孝弥

YAMANAKA, Takaya

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齊藤

SAITO, Midori

碧

TOPICS
機器センターで新たに導入された装置を以下に紹介します。

600MHz 核磁気共鳴装置（担当：中野 路子）
機器センターには既に 400 MHz、500 MHz の NMR があり所内外の利用者に御利用いただいておりますが、今年度あらたに 600 MHz の NMR、JEOL 製 ECA 600 が導入されました。400 HMz、500 MHz と 600 MHz の装置の大きな違いは前者が溶液用の NMR であるのに対し今回の装置は固体測定用のプローブも備え、固体 NMR の測定が行える事です。この装置は 2011 年度 4 月より施設利用装置として外部に公開されています。

顕微レーザーラマン分光装置（担当：齊藤 碧）
平成 22 年 3 月に新たに RENISHAW 社製の顕微レーザーラマ
ン分光装置（inVia Reflex ラマンマイクロスコープ）が導入されました。試料にレーザーの単色光を当てると当たった光が四方に散乱されます。散乱されたほとんどの光は元の光ですが、この他に入射光が試料中の分子の振動準位や回転準位、結晶の格子振動などと相互作用し波長が変化した微弱な散乱光が発生します。入射光と散乱光の波長の差分が「うなり」として赤外領域に光として観測されるものがラマンスペクトルです。原理は異なりますが赤外吸収スペクトルと相補的な情報が得られます。サンプルは固体・液体・気体を問わず非破壊で測定可能です。今回導入された装置には低温測定用のオプションも付属しており液体ヘリウム温度までの温度可変スペクトルが測定可能です。

技術レポート P.44

高感度蛍光分光光度計（担当：上田 正）
機器センター所有の蛍光分光光度計が平成 22 年 3 月、SPEX
社製 Fluorolog 3 - 21 に更新されました。可視紫外分光光度計のような吸光分光法が入射光と透過光のわずかな差を検出しているのに対して、分光された励起光により発せられる蛍光をゼロレベルに対する光量で検出する蛍光分光法は、原理的に低濃度のサンプルでも高感度で測定できるという特徴があります。本装置では更に検出部に光電子増倍管を備えた光子係数法を用いている為、超高感度の測定が可能です。また検出波長領域も 250 nm- 1500 nm と近赤外の領域まで測定可能な事も特徴となっており、全国的にも設置台数が少ない貴重な装置です。

技術レポート P.47

分子科学研究所技術課報告 2010

9

2010 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、文字通り計算科学研究への技術支援

立体視による三次元グラフィックスを取り上げます。このを主たる業務とする技術集団であり、計算科学に必要不可実現のため、OpenGL を使ったコンピュータグラフィック

欠なコンピュータと、その周辺技術に関する様々な業務をスのプログラミングや、グラフィックスカード、三次元表行っています。その内容の一部を紹介すると、岡崎共通研

示デバイスの検討を行ったものです。もう 1 つのビデオ配

究施設

計算科学研究センターにおいて共同利用に供して信に関しては、HD（High Definition）映像のコンテンツ化いる大型計算機の管理・運用を主軸として、ハードウェア

を取り上げます。これまでコンポーネント等のアナログ信環境およびオペレーションシステム・ミドルウェア等のソ

号からしか行えなかったビデオキャプチャが、HDMI のデ

フトウェア環境における技術調査や検討、アプリケーショ

ジタル信号から可能な製品が安価に登場してきたことを受ンのプログラミング、チューニング、ライブラリおよび可け、HD 映像による鮮明な動画ファイルを作成するための視化等のソフト開発や支援、さらに情報ネットワークイン

エンコード帯域や映像フォーマットなどの検討を行ったもフラや情報サービスなどの整備・管理・運用および通信ツーのです。

ルやコンテンツ管理・提供環境の開発、TV 会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、コンピュー

HD 配信システム
技術レポート P.54

タに関わる幅広い技
術支援を目標としており、いわゆる情報
通信技術と呼ばれる内容にとどまることなく、計算科学研究に直結する周辺技術までを守備範囲に設定しているところが特徴だと考えています。
今回は、この中から可視化とビデオ配信に関わる技術内容
について紹介します。
可視化に関しては、

10

分子科学研究所技術課報告 2010

スタッフ Information
水谷 文保

MIZUTANI, Fumiyasu

手島 史綱

TESHIMA, Fumitsuna

内藤 茂樹

NAITO, Shigeki

岩橋 建輔

IWAHASHI, Kensuke

澤昌孝

SAWA, Masataka

松尾 純一

MATSUO, Junichi

長屋 貴量

NAGAYA, Takakazu

3D 表示システム
技術レポート P.51

2010 年度発表一覧

次世代ナノ統合シミュレーション
ソフトウェアの研究開発
第５回公開シンポジウム

熊本大学総合技術研究会
水谷文保

汎用アプリケーション間データ変換環境 GIANT の開発

2011 年 2 月に開催されたシンポジウムで以下の発表を
しました。

手島史綱

プライベートクラウド構築に挑戦

内藤茂樹

高速ファイル転送プログラム HSCP の開発状況

水谷文保

密結合環境の開発

岩橋建輔

高速通信ソフトウェア hscp 普及への取り組み

岩橋建輔

科学技術計算プログラム用入力支援ツール
Nano-Ignition澤フル HD 環境のビデオオンデマンドデータの作成と配信

2011 年 3 月に開催された技術研究会で以下の発表をしました。

昌孝

松尾純一

ダイナミック VLAN 導入その後

長屋貴量

センタースパコンで実行されたジョブの分析

分子科学研究所技術課報告 201011

2010 年度ハイライト

低温技術班
スタッフ Information
高山 敬史

TAKAYAMA, Takashi

水川 哲徳

MIZUKAWA, Tetsunori

担当施設：機器センター
http://ic.ims.ac.jp/

分子研では、明大寺地区および山手地区において液体窒素・液体ヘリウムの供給を行っています。平成 21 年 5 月、明大寺地区のヘリウム液化機が故障してから現在に至るまで、山手地区のバックアップを得て液体ヘリウムの供給が行われています。明大寺地区では、平成 21 年度の寒剤供給量は、それぞれ液体ヘリウム 38 , 970 ℓ、液体窒素 19 , 758 ℓ、山手地区では、
液体ヘリウム 13 , 011 ℓ、液体窒素 43 , 167 ℓ を供給しています。
液体ヘリウムの供給を抑える断熱を目的とした用途に用いられるなど使用用途

高分解能核磁気共鳴装置・電子スピン共鳴装置・各種物は幅広いです。

性機器など、超電導マグネットを有した実験機器の運転に

セルフサービス方式 ：ユーザー自身が液体窒素を汲み出は必要不可欠な冷媒です。

すシステムとなっています。

山手地区からの供給：現在、明大寺地区のヘリウム液化機

供給の予約は特に必要なし：勤務時間内であれば好きな時が故障しているため、液体ヘリウムは山手地区にあるヘ間に汲み出すことができます。

リウム液化機 TCF 20 により完全なバックアップを受けて、液体窒素の汲み出しは完全自動化：分子研ではすでに 25

暫定的な供給方法で賄っています。共通に使用できる容年ほど前から自動化に対応しています。両地区共通のバー

器は 50 ℓ× 2 台、100 ℓ× 16 台がありこれらを使用して、コードによる管理情報の読み取り方式を採用。 操作画面

ヘリウムユーザーへの貸し出しを行っています。ヘリウムにタッチするだけの簡単操作で初心者でも取り扱うことが容器の持ち出し期間が長くなると、使用できる容器に余裕できるのが特徴です。

がないため液体ヘリウムの供給に支障が出てしまい、更に、

高圧ガス製造施設の管理

液体ヘリウムを完全に空になるまで使用すると、ヘリウム

寒剤は高圧ガス保安法の対象となる物質であるため、高圧

容器は室温まで温まってしまうため、この場合、容器はす

ガス製造施設としての保安の管理も重要な業務です。液体ヘ

ぐには使えなくなるので注意が必要です。

リウム製造装置、ヘリウムガス回収装置、液体窒素貯槽は何

ヘリウムガスの回収：回収されたヘリウムガスは、12 本れも高圧ガス保安法に則り有資格者が管理をしています。

組カードル 4 基に充填されて山手地区に輸送されます。

ヘリウム液化機の更新

液体ヘリウムの持ち出し自動化システム ：ヘリウム容器

明大寺地区のヘリウム液化装置の更新が決まりました。

の持ち出しは、『液体ヘリウム供給自動システム』により液化機・液化用圧縮機・液体ヘリウム貯槽・バッファタン

パソコン制御で行うため完全に全自動で管理されています。

ク・ガスバッグ・回収用圧縮機・中圧ガスドライヤーおよ

システムに付随するタッチパネルとスキャナで必要な情報

び周辺装置が、平成 23 年 11 月末には新しくなる予定です。

の読み込みを行うだけで、初心者でも簡単に取り扱うこと新装置の主な特徴は、今までの機器と比較して省エネ型にができるのが特徴です。

なっています。具体的には、ほぼ同じ液化率に対して、液液体窒素の供給

化用圧縮機の電動機が旧型 410 KW に対し、新型では 160

主にサンプルの冷却用に用いるが、液体窒素トラップにKW の能力で実現できる等、今の時代に相応しい環境エコ

よる不純物の除去、あるいは低温実験装置内部への輻射熱12

分子科学研究所技術課報告 2010

ロジーを意識したものとなっています。

技術レポート P.59

2010 年度ハイライト

学術支援班
スタッフ Information

担当施設：広報室、史料編纂室、研究室

賣市 幹大

URUICHI, Mikio

南野

MINAMINO, Satoshi

智

原田 美幸

HARADA, Miyuki

寺内かえで

TERAUCHI, Kaede

中村 理枝* NAKAMURA, Rie* 技術支援員

学術支援班は 4 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。

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法、X 線結晶構造解析、磁化率測定など、れており、技術職員が 2 名配置されています。主な業務内一つの大学や研究室ではすべてを負担するのが困難な機容は以下のとおりです。

器を相互に補完して利用に供することで多くの研究者達

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。これらの支援には機器センターに所属する共通機器も各種作成：出版物、ポスター・ホームページ等

利用しており、分野領域を超えて若い研究者達がそれまで

その他：見学対応、学会発表ポスター印刷、写真撮影等触れたことのない測定機器や分析法に対する知見を広げ

今年度は特にプレスリリースを積極的に行いました。

る役も果たしております。それによって得られた成果は国13 件のプレスリリースが行われ、内 11 件は研究グループ

内外での学会で発表されております。

技術レポート P.61

からの研究成果でした（他：プロジェクトからの成果 1 件、展示室開設 1 件）。研究所の研究成果を広く一般の方々に情報発信する趣旨から、平成 23 年 2 月からは、岡崎市政記者会だけでなく、文部科学省記者会、科学記者会、その他記者クラブに所属しない科学ニュース系メディアへもプ
レスリリース資料配布を行いました。また、ホームページ
掲載は、日本語ページだけでなく、英語版 HP へもできる限り掲載することを目指し、研究者に協力を呼び掛けてい

開催報告

分子科学フォーラム運営に携わって今年度の分子科学フォーラムでは宇宙航空研究開発機構の川口淳一郎教授、ノーベル物理学賞受賞者の益川敏英教授をお招きしました。通常のポスター作成、HP 作成等以外に駅看板、新聞掲載等今まで以上に広報活動に力を入れました。
当日は両講演合わせて 1200 名以上の市民の方々が参加してくださり、かつてないほどの大盛況のフォーラムとなりました。今回の経験を今後のフォーラムに活かし、益々多くの市民の方々に参加していただけるフォーラムを目指します。

ます。研究成果を分かり易く情報発信することを目指してノウハウを蓄積すると共に、研究者へ情報提供をお願いしてきたいと思います。
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（史料）が失われないよう、関連史料をできるだけ収集・保存するため、アーカイブズ活動を進めています。学術支

分子科学研究所技術課報告 201013

技術課活動報告
技術課長

鈴井

光一

平成 22 年度の技術課の状況をします（内容は平成 23 年 3 月 31 日現在で記述）。

技術職員の配置状況および人事異動なく、分子研における将来の技術者組織の有り様を見据え技術課の職員数は昨年度（平成 21 年度末）に報告したた評価制度の検討をするため、中堅層の技術職員らによっ

7 技術班 15 係、職員数は技術課長を含め 38 名で班の構成て「人事検討タスクフォース」として平成 21 年度発足させ、についても変更はありません。異動については平成 22 年

中間報告を行い、現在も引き続き検討を進めているところ

10 月 1 日付けで以下に示す主任への昇任人事を行いました。

です。

矢野

隆行（機器開発技術班

機器開発技術 1 係主任）

近藤聖彦（機器開発技術班

機器開発技術 2 係主任）

内山

功一（電子機器・ガラス機器開発技術班
電子機器開発技術係主任）
極端紫外光技術 2 係主任）

林

憲志（光技術班

岡野芳則（機器利用技術班

原田美幸（学術支援班

機器利用技術 2 係主任）

技術の向上・習得の取り組み
技術職員の技術向上と技術修得のために各種研修会、技術研究会、講習会等への参加を積極的に行っています（詳細や各施設での個別な参加については本誌記事を参照）。
平成 22 年度の主な研修等について以下に示します。

学術支援係主任）
放送大学による職員研修

技術課運営

自然科学研究機構では職員研修の一環として放送大学

技術課職員は各研究施設および研究部門で、各人が持つの講義を利用して、職員研修を行っています。例年第 1 学

専門技術で研究支援を業務として行う事が使命です。各部

期は 4 月から、第 2 学期は 10 月から開始しています。今年

署の技術分野は多岐に渡っているが、その技術者を一つの度の受講者数と受講科目を以下に示します。

集団として技術課が組織されています。技術分野ごとには第 1 学期 「物質・材料工学と社会」：4 名、「社会技術概論」：1 名

技術課に技術班として 7 班が組織され、その中で各々の技

第 2 学期 「分子生物学」：3 名、「実践英語」：2 名術を中心とした会議や打ち合わせ等を班長・係長によって行われ、組織運営されています。一方、技術課を運営するには班を超えた横のつながりが重要で、技術課内の班長・東海・北陸地区国立大学法人等技術職員合同研修ほか
平成 22 年度の東海・北陸地区国立大学法人等技術職員係長らで「技術課運営会議」および技術職員全員による「技合同研修への参加状況を以下に示します。

術課全体会議」を定期的に持ち、組織運営を行っています。

（生物・生命コース）（情報処理コース）

職員の評価制度
法人化以降、技術職員には適正な勤務評価および人事評

三重大学：2 名
金沢大学：1 名

東海・北陸地区ブロックの研修として技術職員を主として対象とした研修以外に新規採用した若手職員を対象とし価制度を導入することが大きな課題となっていました。従た以下の職員研修への参加を行いました。

来まで本誌「かなえ」を元に評価に結びつけていましたが、東海地区国立大学法人等職員基礎研修：1 名

新たに業務報告は別途前年度の 12 月 1 日から翌年度 11 月

30 日までの業務内容をまとめ、報告書として提出するよ

技術研究会

うにしました。この業務報告書を元に個別面談を実施し職

平成 22 年度開催の他機関で開催された各技術研究会へ

員の評価に結びつけることとしました。一方、分子研の技の参加状況を以下に示します。（生物学・生理学技術研究

術課として、ありきたりな評価制度の導入で済ますのでは

会は省略）

14

分子科学研究所技術課報告 2010

機器分析技術研究会（東京工業大学）H 22 9 / 2 - 9 / 3：
口頭発表：1 名、聴講参加：3 名
総合技術研究会（熊本大学）H 23 3 / 9 - 3 / 10：
口頭発表：7 名、ポスター発表：2 名

所長奨励研究といった制度を利用し、専門技術を高める自主的努力を行っています。平成 22 年度は奨励研究採択が1 件、所長奨励研究は 24 件採択され、研究費が配分されました。

自然科学研究機構技術研究会

技術交流（受入研修）

自然科学研究機構の 5 研究機関の持ち回りで毎年開催し、22 年度は 6 月 23 日〜 24 日に生理学研究所が担当機関とな

全国の大学・研究機関の技術職員を受け入れ、技術課

り岡崎で開催されました。以下の 4 技術班からそれぞれのの職員と他機関の技術職員が持っている技術を通して、互行っている業務および技術発表を行いました。

いの技術向上および交流を目的として行っています。また、機器開発技術班：「装置開発室における施設利用について」受け入れ研修も引き続き実施しています。今年度は以下の機器利用技術班：「920 MHzNMR 装置の紹介」

内容で受け入れを実施しました。

計算科学技術班：「3 D 表示システムの現状と方法」
光技術班：「LAMP と TEX による実施報告書自動作成

技術課セミナー

サーバーの構築と運用」

他機関の技術職員を受け入れて技術研修を行っていますが、法人化以降は受け入れ側の負担や新技術獲得に大き各種講習会く寄与していないため、受け入れ件数も徐々に少なくなっ

それぞれの研究施設おいて、必要とされる専門技術につてきました。2008 年頃から外部より講師を招きセミナー

いて、他機関および民間が開催する講習会へ参加し、技術形式とし、そのセミナーに他機関の技術職員も交えること研鑽を行っています（詳細については本誌記事を参照）。

で受け入れ研修としています。平成 22 年度は下記の要領で「技術課セミナー」を開催しました。このセミナーには奨励研究（JSPS）および所長奨励研究
技術職員が業務の中で遭遇した問題点や開発業務における課題解決のために、奨励研究に応募し、また、分子研

商工会議所などを通じて講演内容に興味ある民間企業の方々にも広く声をかけており、所内および所外から併せて65 名の参加者がありました。

技術課セミナー「ナノ・マイクロ加工技術の基礎と応用」
平成 23 年 3 月 23 日午後 1 : 30 〜
【基調講演】「集束イオンビームとナノインプリントによるナノ構造形成技術」
松井真二教授（兵庫県立大学 高度産業科学技術研究所）「2 層保護膜形成法を用いた高アスペクト比 Si エッチング技術とその応用」
大原淳士氏（株式会社デンソー 基礎研究所）「超精密加工機におけるナノ・マイクロ加工の最新動向」
廣瀬智博氏（株式会社不二越 開発事業部）「ナノ・マイクロ加工用ダイヤモンド切削工具の最新動向」
小畠一志氏（株式会社アライドマテリアル ダイヤ営業部営業技術部）

分子科学研究所技術課報告 201015

機械工作技術研修
国立天文台より 1 名、分子研の機械加工技術について以下の内容で技術研修を行いました。

22 年度技術職員シンポジウム」が開催されました。シン
ポジウムのテーマは「第 2 期中期計画における技術組織の進め方」、「技術職員の人員計画」「技術の継承・人材育成」となっており、KEK から分子研の現況でよいので報告して・H 23 2 / 21 - 2 / 22 超精密加工技術研修

ほしいと依頼を受けました。これらのテーマは分子研技術「超精非球面加工機を用いた光学結晶材料の非球面課として、明確な方向性がまだ決まっていないのが現状で

レンズ加工技術開発」における治工具の検討

すが、重要な位置づけの課題であることは間違いありません。そこで、研究所における技術職員のめざす技術者像に

研究活動の支援技術課は分子科学研究への直接的な技術支援だけではなく、専門技術を基盤に研究所の様々な研究活動への支援も行っています。例えば研究所の安全衛生に関する実務を分担して行っています。その他、研究活動の支援業務として広報室で展開されている研究アウトリーチ活動があります。広報室の職員も一昨年度増員し、研究活動の広報に様々な企画立案、情報発信を行っています。また、地域の職場体験学習への協力や見学イベントなどにも各部署の技術職員が協力し活躍しました。詳細は本誌の担当者報告を参照
して下さい。

その他
昨年度の「かなえ」にも技術課の役割の中に研究所の事
務的支援業務があることを話題に触れました。平成 22 年度も同様に、多くの業務を技術職員や非常勤の事務支援員を動員して対応することになりました。中でも一昨年度から引き続き実施されている分子研実験棟耐震改修工事は第 2期が実施され、実験室移転や第 1 期工事後の実験室立ち上げに伴う整備を技術課で行い、業務全体に占める比率は大きかったのですが、第 1 期工事で諸事対応には一度経験しているせいもあり、比較的順調に進められたのは幸いでした。
本来の業務の中に、技術課および技術職員の様々な課
題を解決していく仕事も大きな業務の一つと考えています。
平成 23 年の 1 月に高エネルギー加速器研究機構で「平成16分子科学研究所技術課報告 2010

ついて、少々不完全ではあるが自分なりの考えを発表させて頂きました。23 年度はもう少し技術課の中で議論しながら技術職員の将来を探って行ければと思います。

技術レポート
機器開発技術班
ICF70 用スリットの設計製作

水谷

伸雄

18

精密 CNC フライス装置Ⅱ号機の製作

近藤

聖彦

19

マジックミラーのテスト加工結果について

青山

正樹

21

FIB 微細加工装置用回転機構

矢野

隆行

23

多チャンネル神経細胞ネットワーク素子の開発

高田

紀子

25

MI センサを用いた磁場キャンセル装置の開発

吉田

久史

27

CPLD を用いた高速シリアルデータ転送回路

豊田

朋範

29

LSI 設計技術習得にむけて

内山

功一

31

量子ビーム技術開発に向けて〜電子蓄積リング改造
（1 ）

山崎潤一郎

34

LAMP と TEX による実施報告書自動作成サーバの構築と運用

酒井

39

電子機器・ガラス機器開発技術班

光技術班

コラム

雅弘

真空部品の洗浄 中村 永研

43

制御・測定プログラムの改良

近藤直範

機器利用技術班
顕微レーザーラマン分光装置（inVia Refl ex）
高感度蛍光分光光度計（SPEX Fluorolog 3-21）の紹介
コラム

多環芳香族炭化水素類のジェット分光

山中

齊藤

碧

44

上田

正

47

孝弥

50

計算科学技術班
立体視による三次元グラフィックスの現状

岩橋

建輔

51

HD 動画コンテンツのオンデマンド配信システム

澤

昌孝

54

コラム

スパコンで実行されたプログラムの解析

長屋

貴量

カテゴリー７対応ケーブルは買わない方が良い

松尾

高速ファイル転送プログラム HSCP

57
純一

内藤 茂樹

クラウドコンピューティング 手島 史綱

低温技術班
分子研山手地区液化システムの改善

水川

哲徳

59

売市

幹大

61

学術支援班
赤外・ラマン分光法による電子状態の研究

技術課活動レポート
水銀リサイクル

永田

正明

62

職場体験報告：光の速さをはかる

岡野

泰彬

64

蓮本

正美

65

UVSOR 施設の見学対応についてコラム

語学研修に参加して

牧田

誠二

63

分子科学研究所技術課報告 201017

技術レポート 機器開発技術班

ICF70 用スリットの設計製作
水谷伸雄

機器開発技術一係

キーワード：超高真空、小型機械式、新スリット機構

今回設計製作したスリットは、UVSOR 堀米氏、新潟大

スローラーガイドの内側レールを押し引きする（外側レー

学彦坂氏の依頼による。装置開発室では、SOR リング建

ルは、固定）。つまり、内側レールは、横方向に 10 ㎜移動

設当初より何台かの分光器を手掛けてきた。筆者もその過した時、縦方向にも 1 ㎜移動することになる。スリットブ

程で幾種類かのスリットを設計製作してきたが、今回製作

レードは、この内側レールに取付けられておりレールの移したスリットは、機械式スリットとしては、最も小型なも動に合わせて横に移動しながら開閉する。クロスローラーのとなった。

ガイドは、両側とも 1 / 10 の勾配をつけてあるためスリッ設計当初に与えられた条件は、トブレードの開閉量は、マイクロメーターヘッドの目盛の・既存の ICF 70 のビームダクト（内径  38 ㎜）内に納ま

1 / 5 になる。

ること。
・スリット開幅 0 〜 1 . 5 ㎜、スリット（ビーム）長 10 ㎜

1 号機は平成 22 年 1 月から UVSOR で使用され、現在 2号機が、新潟大学彦坂氏に提供されている（図 3）。

を確保すること。
・ビームダクト周辺が狭隘なためビームダクトからの突出し量を 150 ㎜程度にすること。
等が求められた。基本設計が進む中ビー
ムダクトへの取付けには、UVSOR で標準的に使われている面間距離 130 ㎜の十字
管又は、T 字管を使うこととなりビーム
中心からフランジ面までは 65 ㎜になった（図 1 参照）。
スリットの開閉運動は、市販のマイク
ロメーターヘッドを利用し、スラストベ
アリングと溶接ベローズを介して真空内機構（図 2）へと伝えられる。伝えられた直線運動は、片側 1 / 10 の勾配を持つクロ

図1

ICF70 用スリット組立図

 
図2

18

真空内機構

分子科学研究所技術課報告 2010

図3

ICF70 用スリット全景

技術レポート 機器開発技術班

精密 CNC フライス装置Ⅱ号機の製作
近藤聖彦

極機器開発技術二係

キーワード：精密フライス、マイクロ加工、単結晶ダイヤモンド、機上測定、空気静圧軸受け

近年、医療バイオ分野においては、化学エッチングなど精度が向上するサブミクロンの位置決め精度を有する XYZの微細加工技術を用いて基板上に形成した微細流路（以後ステージを利用した精密 CNC フライス装置Ⅰ号機（図 2

マイクロ流体デバイスと記述する）を使用し、その内部に参照）の製作 1） を行った。このⅠ号機を使用して、マイおいて化学分析や細胞操作などが行われている。この流路

クロ加工を行いその過程において、いくつかの改良案が出

幅は数 m から数百 m の範囲内であるが、アスペクト比てきた。そこで、Ⅰ号機を改良して、さらに高効率、高精の大きな流路形状が要求される場合がある。この化学エッ

度のマイクロ加工が行えるⅡ号機の製作を行ったので報告

チングなどの方法はアスペクト比を大きくすることが困難する。

であり、さらに廃液処理などの問題が発生する。このようⅡ号機の製作において、特に重視した 3 つの改良点は（1）なことから、切削によるマイクロ加工が注目を集めている。

位置合わせ精度と加工精度の向上、（2）表面粗さの向上、所内においても、このマイクロ流体デバイス、微細穴加工、（3）切削速度の向上である。これらの改良は以下に示す方

微細形状を有する PDMS を製作するための型など様々なマ法で行った。

イクロ加工の依頼が急増している。
このような背景から、マイクロ加工の挑戦を図 1 に示

（1）Ⅰ号機はスピンドル中心とワーク原点（XY 軸）のす旧型 NC フライス盤を使用して数年前から開始している。

位置あわせを目視で行っていたが、ワークの真上から位置

しかし、この機械では、その挙動などにより加工誤差が生が観察できるように機上測定用の顕微鏡を設置し、ワーク

じるため、加工精度を数 m 以内にすることが困難である。

原点をより正確に調整できることで、位置合わせ精度を向また、この機械本体はワークサイズに対して大きく、マイ上させた。これにともない、サブミクロンフィードバッ

クロ加工には不向きである。このように従来の旧型 NC フ

ク X 軸ステージは可動距離 50 ㎜から 200 ㎜のロングスト

ライス盤では精密加工に限界があるため、高性能のフライ

ロークのタイプに交換した。さらに、加工中にワークを取ス装置の購入を要求しているが、高価で購入することが難

り外すことなく、ワーク形状を測定することが可能になり、しい。そこで、2008 年に旧型 NC フライス盤よりも加工

加工誤差を補正することで、加工精度を向上させた。

図1

旧型 NC フライス盤

図2

精密 CNC フライス装置Ⅰ号機

分子科学研究所技術課報告 201019

技術レポート 機器開発技術班（2）ラジアル軸受式スピンドルを空気静圧軸受式スピ

置Ⅱ号機を図 3、その仕様を表 1 に示す。一般に、精密加ンドルに変更することにより、硬度、耐磨耗性、熱伝導性工を行う場合、熱、振動、摩擦の外乱要素を極力排除するなどの点で非常に優れている単結晶ダイヤモンド工具が使工夫が必要となる。熱対策として、Ⅱ号機は空調設備のあ用でき、工具磨耗の減少、工具寿命が長くなり、表面粗さる部屋に設置し、温度変化を極力小さくしている。振動対の向上効果が期待できる。

策として、防振材の上に設置した。しかし、機械固有の（3）主軸回転数を 40000 rpm から 80000 rpm に変更す振動など様々な振動が発生することが考えられる。そこで、ることで、切削速度が 2 倍になることにより、より微小径

特に回転運動をするスピンドルの振動をフィールドバランの工具を使用することができる。

サー（シグマ電子工業製：SB- 7700）を使用し測定した。

上記 3 点に加え、汎用のフライス盤の X テーブルから分

図 4 に示すようにエンドミルを取り付けたスピンドル本体

離し、卓上で加工できるようにした精密 CNC フライス装に 2 つのセンサを直角に設置し、回転数を変化させてその時の振幅を測定した。図 5 に測定結果を示す。10000 rpm
付近で最大 1 m 程度振動し、50000 rpm 〜 70000 rpm の領域で振動が減少することがわかった。摩擦対策として、
サブミクロンフィードバックステージに使用されている
LM ガイドに空気を流し摩擦熱の低減を行うなどの方法を考えているが、これについては検討事項である。
今後は、旧型 NC フライス盤との性能比較を行いどの程度性能が向上したかを検証する予定である。

■ 参考文献1）近藤聖彦：精密フライス装置の製作 , アニュアルレポー
ト 2008 , P 48
図 3 精密 CNC フライス装置Ⅱ号機

表1

図4

精密 CNC フライス装置Ⅱ号機仕様

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振動測定の様子

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図5

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主軸振動測定結果

分子科学研究所技術課報告 2010

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技術レポート 機器開発技術班

マジックミラーのテスト加工結果について
青山 正樹
機器開発技術班

キーワード：精密加工、非球面、誤差測定

はじめに

具経路は、ミラー面形状の座標値から工具半径分だけ補正

UVSOR からの工作依頼によりマジックミラーの製作をした軌跡を通る必要がある。そのため各表面座標点におけ行っている。マジックミラーは、線光源である放射光（SR）

る X 方向 Y 方向の傾きを求め、形状表面の法線方向に工具を 1 点に集光するための非球面・非対称の集光鏡であり、半径分だけオフセットした位置を工具経路とした。座標

今回製作するマジックミラーはテラヘルツ SR の集光で利点は 2 mm ピッチで指令し、直線補間により加工を行った。

用されるもので 10 m の形状精度が求められている。ナノまた加工条件は表 1 に示す。

分解能を有する超精密加工機と単結晶ダイヤモンド工具を用いたナノ切削加工を適用すれば比較的容易に達成するこ

表1

加工条件

主軸回転数

1500 rpm

送り速度

100 mm/min

要求精度を達成するために、機械精度を把握するためのテ

切り込み量

0 . 2 mm

スト加工および形状精度測定を行った。その結果、使用す使用工具

超硬ボールエンドミル R 5

る機械自身の持つ避けることのできない誤差を十分に把握

ワーク板厚15 mm、75 mmとが可能な精度であるが、そのような設備を有していない
ため、既存の一般的な切削加工機による製作を試みている。

するとともに、切削過程で生じる様々な誤差を如何に小さくするかが要求精度達成のカギとなることを確認した。

加工結果について
テスト加工方法について

加工後の形状精度測定は、レーザープローブ式 3 次元形加工機には NC フライス盤を使用し、ボールエンドミル状測定機（三鷹光機 NH- 3 SP）を用いて、X 方向 Y 方向そ工具によるミーリング加工を行った。テスト加工用ワーク

れぞれの断面形状測定を行った。図 2 は X 方向および Y 方

は 150 mm × 80 mm のアルミ合金 5052 板を用いた。また向それぞれの、断面形状測定値からミラー表面計算値を引

ボールエンドミル工具の回転中心部が切削に関与しないよ

いた形状誤差量として表している。X 方向では約 30 m のうにするために、15 度の傾斜ステージにワークをネジ固定

誤差、Y 方向では約 70 m の誤差と大きな形状誤差が生じして加工を行った。図 1 にテスト加工時の写真を示した。

た。これは今回使用したワークの板厚が 15 mm と比較的ボールエンドミルを使用して曲面加工を行う場合の工薄かったため、ワークをネジ固定したときに生じる歪みに起因しているものと考えられる。そこでワーク板厚を 75mm と厚くして固定時の変形による誤差が発生しないようにして再度テスト加工を行い、機械精度に起因する形状誤差を確認した。図 3 に測定結果を示した。X 方向 Y 方向ともに 10 m 以内の形状誤差に収まっている。この誤差は、切削過程で生じる誤差も含まれるが、大部分は機械精度に起因する誤差と考えている。また、X 方向の中心付近では5 m 程度の段差が生じており、これはステージ送りネジのバックラッシュに起因する誤差であり、凹面形状加工で
図1

テスト加工写真

ステージ送り方向が途中で反転するため、避けることが出分子科学研究所技術課報告 201021

技術レポート 機器開発技術班

来ない誤差である。図 4 にテスト加工を行ったワークの外化に対して 3 m の機械変動が確認されている。このよう

観写真および 3 次元測定結果を示す。

な熱に起因する誤差や、ワーク固定時の応力、切削反力による工具の撓みおよび材料の残留応力などに起因する誤差

おわりにを如何に小さくするかが重要である。またバックラッシュ

テスト加工結果から、今回の使用した装置開発室所有のの生じない加工方法および加工経路についても現在検討をNC フライス盤の機械精度は、5 m 〜 10 m 程度である

行っている。これらのテスト加工結果を踏まえ、マジック

ことが分かった。また以前実施した検証から室温 1 度の変ミラーの製作を進めていく予定である。

（b）Y 方向断面形状誤差（a）X 方向断面形状誤差
図2

形状精度測定結果（a）X 方向断面形状誤差（b）Y 方向断面形状誤差
図3

図4

22

分子科学研究所技術課報告 2010

板厚 75 mm ワーク形状精度測定結果

テスト加工ワーク外観写真と 3 次元測定結果

技術レポート 機器開発技術班

FIB 微細加工装置用回転機構
矢野隆行

機器開発技術一係

キーワード：FIB、微細加工、回転機構

本課題は、産業技術総合研究所（以下、産総研）との施設利用として採択された課題の一部である。

いる 4 速ギヤーボックスセットを利用した。ここで問題になるのが真空中での動作であるが、こちらが所有する真空産総研では、半導体製造技術を用いた微細加工技術を模試験装置により 1 . 4 × 10 - 4 Pa までの動作を確認し、実際索している。その一つとして、FIB 微細加工装置（エリオに螺旋構造を製作する加工は産総研で行った。製作した回

ニクス：EIP- 5400

転機構を図 2 に示す。

表 1、図 1）を用いて光ファイバーなどの円筒表面に螺旋構造を製作するための回転機構が必要
表2となり設計製作を担当することになった。
表1

FIB 微細加工装置の仕様

イオン源

Ga 液体金属イオン源

イオン加速電圧40 , 30 , 20 , 10 kV

ビーム電流強度

2 × 10 - 12 〜 1 × 10 - 7 A

イオンビーム径 30 nm 〜  8 m

描画可能領域X- 方向 60 mm × Y- 方向 60 mm

最大装着試料サイズ

φ 3 インチウェハー試料、または 3 インチ マスク試料

加工円筒（光ファイバー）径

φ 0 . 2 mm

加工有効範囲（軸方向側）

20 mm 程度

回転機構の全高（台座部分は除く）

30 mm 程度

回転数

1 〜 2 rpm

留意点

極力振れのないこと

図2

図1

FIB 微細加工装置

回転機構の要求内容

製作した回転機構

回転機構の問題点
製作した回転機構には、光ファイバーを固定する部分に回転機構の仕様
今回提案された回転機構の仕様を表 2 に示す。

市販のピンバイスを流用した結果、光ファイバーの回転中
心と回転機構本体の中心が一致していなかった。また、回転機構の軸方向への振れが生じているため、単純に光ファ回転機構の構成
回転機構の主要部分には模型メーカーから販売されてイバーが一周した時、加工始点に正確に戻らないということがあった。

分子科学研究所技術課報告 201023

技術レポート 機器開発技術班

回転機構の改良

穴型上方保持、（2）円形穴型下方保持、（3）V 型上方保持、先の問題解決のため改良を加えた。軸振れの問題に関し（4）V 型中心保持の 4 つのパターンについて検討した。具ては、ギアボックス等の軸固定にボールベアリングを付加

体例を図 4 に示す。

し、できる限りの振れを抑えるとともに、光ファイバー固（1）、（2）について加工は比較的容易であるが、
（3）、
（4）

定用コレットをワンチャッキング方式によって製作するこに比べると一か所による線接触となり V 型の二カ所によるとで全体の振れを± 12 m まで低減した。さらに片持ち

線接触に比べ安定性が問題となるため採用を見送った。ま梁型の構造により光ファイバーが変形し、振れの原因となた（4）については、回転した時に光ファイバーが軸中心るため、線接触による回転ガイドを数パターン用意して検を支点にして太鼓型（縄跳び型）に回転する可能性がある。

討した。

そこで今回は、（3）V 型上方保持を採用した。図 5 に示す

片持ち型の梁において想定される振れは図 3 に示すようように光ファイバーは多少上向き斜めに保持されることになものである。そこで回転ガイドの形式として、（1）円形なるが、軸の振れが最も少ない保持方法になると推定されることがその理由である。また斜めになった軸に関しては、
FIB 微細加工装置側で補正を行うことにした。改良を加えた回転機構を図 6 に示す。

図3

図5

回転ガイドの設置方法

図6

改良を加えた回転機構

光ファイバーの軸振れ

まとめ
今回、光ファイバーの円筒表面に螺旋構造を製作するための回転機構を製作した。初期型の回転機構では軸振れな
どの多くの問題があったが、その都度改良することで要求に対応してきており今後もさらなる改良が必要であると考えられる。現在、産総研では改良した回転機構でテスト加
図424

光ファイバーの保持方法

分子科学研究所技術課報告 2010

工が行われている。

技術レポート 機器開発技術班

多チャンネル神経細胞ネットワーク素子の開発
高田紀子

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機器開発技術二係

キーワード：多チャンネル、培養型プレーナーパッチクランプバイオセンサー、プラスチック、
ホットエンボス、フォトリソグラフィー

はじめにの培養細胞への導入とクローニング 等を行った。その中昨年に引き続き、分子科学研究所 宇理須グループから

でここでは、（1）と（2）について報告する。また、これ依頼を受けている、多チャンネル培養型プレーナーパッチ

らの実験結果をもとに、技術研究会や学会で発表をする機

クランプバイオセンサーの製作に多く携わった。パッチク会をもつことができた。

ランプバイオセンサーは、細胞のイオン電流を計測するのプ法が現在すでに電気生理学の分野で広く使用されている。

ホットエンボスによるプラスチック基板上の微細構造の製作

これを、基板上で細胞を培養し、微細貫通孔を通してイオ

多チャンネルの培養型プレーナーパッチクランプバイ

ン電流を計測するプレーナー型にすることで、一定の培養

オセンサーを開発するにあたって、上面にマイクロ流路構期間を必要とする神経細胞の電流計測や、多チャンネル化

造を、下面に電極構造を有するプラスチック基板の開発を、によるスクリーニングへの応用が期待できる。これまでに各種の精密加工技術を組み合わせて行っている。ここでは、宇理須グループと装置開発室とでは、1 チャンネルの培養

プラスチック基板に対して両側から金型で熱成形を行う両

1,2)型プレーナーパッチクランプバイオセンサーを開発し、面エンボスを主要な技術とする（図 1）。エンボスで用いイオン電流の計測にも成功している。現在はこの多チャンる金型は、一つは薄膜部分の成形のためピラミッド型の突ネル化を目標としており、まずは 4 チャンネル型の製作を

起構造を有するもので、理化学研究所が所有する超精密多進めている。その際、サブミクロンレベルの微細構造を必

軸加工機での切削加工により製作を行っている（Mold 2）。

要とする基板の材料には、加工方法と機能の多様性に優れもう一つは細胞のパターニングのための流路構造成形のたている点から、プラスチック（PMMA）を選択した。今年めのもので、電鋳による製作を進めている（Mold 1）。また、は主に、（1）ホットエンボスによるプラスチック基板上のセンサー構造として必要な  1 〜 2 m の微細貫通孔の形

微細構造（厚さ 10 m 以下の薄膜部分）の製作、（2）フォ

成には、兵庫県立大学が有する放射光施設 New SUBARU

トリソグラフィーとウェットエッチングによる流路構造をにおいて、Deep X-ray Lithography（DXL）による製作を予持つ電鋳用マスターの製作、（3）光受容イオンチャンネル

定している（図 1）。

に使用される計測装置で、ピペットを用いたパッチクラン

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Mold1

Mold2

図1

両面エンボスと DXL によるプラスチック基板上の微細構造の製作工程

分子科学研究所技術課報告 201025

技術レポート 機器開発技術班

これまでに、Mold 2 を用いた片面からのホットエンボス
により、適切な加熱条件とプラスチック基板の厚さを選択することで、目標とする厚さ 10 m 以下でクラックのない
薄膜部分の製作に成功した（図 2）。また、Mold 1 に関して
は、電鋳用のマスターをフォトリソグラフィーとウェット
エッチングにより製作し、電鋳を外注した段階である。

流路構造をもつ電鋳用マスターの製作
標的細胞を微細貫通孔の上に高い確率で設置すること(a)は、プレーナーパッチクランプバイオセンサーを開発するにあたって、重要な技術課題の一つである。そのために我々は、マイクロ流路構造をホットエンボスによりプラスチッ
ク基板上に製作する方法を進めている。流路構造をもつ金型（Mold 1）には、切削での加工は難しくコストも高いこ

（a ）
図2

とが予想されるため、電鋳を選択した。電鋳の技術はまだ
装置開発室にはないため、電鋳を専門とするメーカーへ依

（b）

（c）

ホットエンボスによる厚さ 10 m 以下の薄膜部分の成形（a）一定荷重で成形を行った時の、プラスチック基板の厚さと薄膜部分の厚さとの関係（b）厚さ 10 m 以下の薄膜部分の光学顕微鏡写真（c）薄膜部分の一部を FIB で切断後 45°傾けて撮影した画像）の製作は分子研内頼した。電鋳用のマスター（図 3（a）の設備を利用して行った。幅 4 m の流路構造（図 3（c））
は、ポジ型のフォトレジストを用いたリソグラフィーにより製作した。また、両面エンボスを行うためには、Mold 1と Mold 2 の正確な位置合わせが必要である。そのためのアライメントマークとして、Mold 2 には幅 46 m, 長さ 2 mmの一本線、Mold 1 には間隔 54 m, 長さ 2 mm の 2 本線を製(a)

作した（図 3（b））
。その際、CCD カメラによる観察を容

（a）

(b)

（b）

（c）

(c)

（c ）

易にするため、アライメントマークは V 字の突起にすることが望ましい。レジストパターンでは V 溝の製作が難しい
ため、アルカリ溶液によるシリコンの異方性エッチングを利用して、( 111 ) 面を斜面とする V 溝を製作した。今後は、Mold 1 と Mold 2 を使用した両面エンボスと、DXL による微(c)

細貫通孔の製作を進めていく予定である。
図3

謝辞
超精密多軸加工機による金型の製作でご協力頂いていフォトリソグラフィーによる流路構造の製作（a）電鋳用マスターの写真（b）アライメントマークの光学顕微鏡写真
エッチングによる V 溝部分が黒く見えている（c）流路構造の光学顕微鏡写真 レジスト厚さは約 10 m

る理化学研究所 大森整博士、八須洋輔協力技術員、また、ホットエンボス加工および DXL でご協力下さっている産業技術総合研究所 銘苅春隆博士および兵庫県立大学 内海
裕一先生、廣瀬義人技術支援員に、紙面を借りてお礼申し上げます。

■ 参考文献1) Toshifumi Asano, Hidetaka Uno, Koji Shibasaki, Makoto
Tominaga and Tsuneo Urisu: Transaction of Materials

Yusuke Arima, Hiroo Iwata, Koji Shibasaki, Makoto

Research Society, 33 (2008) 767-770.

Tominaga: Analytical and Bioanalytical Chemistry, 391

2) Tsuneo Urisu, Toshifumi Asano, Zhenlong Zhang,(2008) 2703-2709.

Hidetaka Uno, Ryugo Tero, Han Junkyu, Isoda Hiroko,

26

分子科学研究所技術課報告 2010

技術レポート 電子機器・ガラス機器開発技術班

MI センサを用いた磁場キャンセル装置の開発
吉田久史

電子機器・ガラス機器開発技術班

キーワード：MI センサ、マイコン、dsPIC、磁場制御、Visual Basicへの換算式を、センサに添付されるデータシートを参照し

はじめに
X、Y、Z 軸に配置したコイルの発生する磁場により、コ補正する必要がある。我々は、磁場データを取得するマイイルで囲まれた空間の地球磁場をキャンセルする装置の製コンのプログラムを使用するセンサ IC に応じて書き換え作依頼を受けた。我々は小型・高精度磁気センサである

ることで対応させた。

MI センサを用いた磁場測定回路とプログラマブルなコイ
ル電流駆動回路を製作し、それらを組み合わせた磁場の制

磁場キャンセル装置の構成

御装置を開発した。これにより、地磁気や外部磁気による本装置のブロック図を図 2 に示す。装置は MI センサに磁場変動をキャンセルすることだけでなく特定の磁場を生よる磁場計測回路と DA 変換器を用いたコイルの電流駆動成する装置としても使用可能である。

回路、そして制御プログラムを動かすためのホストコン
ピュータ（ノートパソコン）で構成されている。計測回路
は Microchip 社製のマイコン dsPIC 30 F 4013 を用い、内蔵MI センサMI センサは、アモルファス磁性金属ワイヤの MI 効果

する 12 ビットの AD 変換器で MI センサが出力するアナロ（Magneto Impedance Effect）を応用したもので、数ガウス

グ信号を取り込む。MI センサの出力電圧が最大約 2 . 7 V で程度の微小磁場を高精度（10-6G）に測定できることからあることから、AD 変換器の基準電圧を 3 . 0 V に設定した。

地球磁場の測定や生体磁気の計測等に応用されている。使

従って、AD 変換器の分解能は 0 . 73 mV/Bit である。これは用した AMI 302（愛知製鋼）は、3 . 5 × 4 . 0 mm 角のチップ

磁気センサの感度特性から 0 . 0019 〜 0 . 0046 G/Bit の分解の中に X、Y、Z 軸の 3 つの磁気センサとそれらを駆動する能となり今回の仕様では十分な値であった。ちなみに、地ための電子回路が集積されている。使用方法は、IC の電磁気の大きさは東京付近で約 0 . 45 G である。

源端子に 2 . 6 V 〜 3 . 6 V の電源を供給し X、Y、Z を指定す

磁場計測のためのマイコン処理は、周期的に X、Y、Z

るロジック信号を与えるとそのセンサによる磁場強度がアのセンサ出力をスキャンし、指定回数のアベレージング

ナログ電圧で出力される。AMI 302 の外観を図 1 に磁気特を行って結果を LCD 表示器に表示することである。また、性を表 1 に示す。MI センサを使用する際の注意点は、磁気ホストコンピュータからの要求があれば、計測したデータ

感度（mV/G）と原点（オフセット）電圧がセンサ毎で大をホストコンピュータに送信する処理も行う。直径約 95

きくばらつくことである。従って、出力電圧から磁場強度mm、長さ約 580 mm の円筒形のミューメタルを用いた磁表1

図1

AMI302 外観

AMI302 磁気特性

項目

記号

条件

Min.

Typ.

Max.

動作範囲

Rm

CS = H

±2

−

−

出力直線性

Lin

CS = H 、± 2 G

−

1.6

−

%FS

ゼロ磁場での出力電圧

Vofs

CS = H

800 1500 1900mV

感度

deltaVCS = H160

240

380 mV/G

周波数応答

Fr

CS = H

−

−

1

単位

KHz

（動作条件 : Ta = + 25 C 、VDD = + 3 . 00 V 、VDD − GND 間に 10 F）

分子科学研究所技術課報告 201027

技術レポート 電子機器・ガラス機器開発技術班

気シールドの環境下で磁場測定を行った結果、64 回のアベレージン
グ処理を行った時の出力電圧（磁場 ） の ば ら つ き は 約 5 mV（0 . 02
GTyp.）であった。
コイル電流駆動回路は、12 ビッ
ト の DA 変 換 器 と パ ワ ー・ オ ペ ア
ン プ に よ る 電 圧 - 電 流（V-I） 変 換
回 路 で 構 成 し た。X、Y、Z の 3 軸
分 の DA 変 換 器 が 必 要 と な る こ とから、DA 変換器にはシリアルデー
タ入力タイプの DAC 8512（Analog
Devices）を用い、データ設定に必
要な信号線の数をできる限り減らす工夫をした。この DA 変換器は 0〜 4 . 095 V のユニポーラ出力であり、分解能は 1 mV/Bit となる。後段の V-I 変換回路は、1 mV を 1 mA の電流値に変換する回路とした。DA
変換器のデータ設定は、ホストコ
ンピュータからの指令によりマイコンの割り込み処理で実行される。
なお、今回は地磁気をキャンセルすれば良いことから、磁図2

磁場キャンセル装置のブロック図

場を生成するためにコイルに流す電流の向きは片方向のみで良い。
ホストコンピュータは、磁場計測回路から送られて来た
データと目標値との誤差を計算し、各コイルに流す電流量を割り出してコイル電流駆動回路に送信する。この時のシリアル通信は USB の仮想 COM ポートを使用し、そのためにマイコン側には USB-RS- 232 C 変換 IC である FT 232 BM（FTDI）を搭載した。また、ホストコンピュータの制御プ
ログラムは Visual Basic で開発を行った。

おわりに製作した磁場キャンセル装置の外観を図 3 に示す。約30 cm 3 の立方体の各面にコイルを 10 回巻き、その空間のほぼ中央に MI センサを配置して本機のテストを行った。
磁場をキャンセルするように自動制御を行った所、各軸での変位は 2 . 5 mV（0 . 01 G）以内であることが分かった。
制御プログラムのサンプリング周期は、最大約 18 mS であった。ホストコンピュータとマイコン間のデータ転送時
間は 1 ms 以下で終了し、その大部分が自動制御のための演算に要する時間である。磁場精度と制御速度共に今回の目的では十分であるが、今後さらに性能を向上させるための検討を行いたいと考えている。

28

分子科学研究所技術課報告 2010

図3

磁場キャンセル装置の外観

技術レポート 電子機器・ガラス機器開発技術班

CPLD を用いた高速シリアルデータ転送回路
豊田朋範

電子機器開発技術係

キーワード：CPLD、DDS、ステートマシン、VHDL、Quartus Ⅱ

入出力や動作の決定は Altera 社が提供する無償の IDE

はじめに
今回、近年のファンクションジェネレータで採用され（統合開発環境）である Quartus Ⅱで VHDL を用いてプログている DDS（Direct Digital Synthesizer）方式の発振器 IC のラミングし、コンパイルして作成した回路構成ファイル

初期化やデータ転送に用いるシリアルデータ転送回路をを JTAG インターフェースで CPLD に転送することで行う。

CPLD で構築したので報告する。

PC と CPLD の接続にはソリトンウェーブ社の MAX Ⅱマイ

一般的にこのような回路はマイコンで製作するが、CPLDで構成すると（1）高速転送が可能であること、（2）開発言クロキットを用いた。
発振器 IC は AD 9833 BRM（Analog Devices 社）を用いた。

語の環境依存性が低いこと（C 言語はしばしば開発環境ごと

AD 9833 BRM は 2 . 3 V 〜 5 . 5 V 単一電源で動作し、DDS 方に異なるヘッダファイルの読み込みや関数の変更が必要と式により最高 12 . 5 MHz の周波数を 28 bit の分解能で出力される）、（3）ピン数が多いため多くの入出力に対応できるできる。3 線式 SPI インターフェースを採用しており、送こと、（4）秘匿性が高いことなどのメリットがある。

信用クロック sclk、イネーブル fsync、送信データ sdata を所定のタイミングで操作することで内部の 16 bit レジスタ

装置の概要にデータを転送する。

今 回 用 い た CPLD キ ッ ト と 発 振 器 IC を 図 1 に 示 す。

製作した DDS 波形発生器のブロック図を図 2 に示す。

CPLD キットは昨年度の技術報告で使用した XC 95144 XL-

CPLD で構築した制御回路は、周波数設定を行う 3 桁サム

TQ 144 - 10 C（Xilinx 社）と比較して内部回路の容量が約ホイールスイッチの値（1 〜 199 Hz）を AD 9833 BRM の

5 倍（570 ロ ジ ッ ク エ レ メ ン ト ） で 基 板 サ イ ズ が 小 型

内部レジスタ用のデータに変換し、Enter スイッチで転送の EPM 570 T 100 C 5 N（Altera 社 ） を 使 用 し た。 当 初 はする。また、波形選択スイッチの状態でサイン波、方形波、

XC 95144 XL-TQ 144 - 10 C を使用していたが、後述する周三角波を選択し、所定のデータを AD 9833 BRM に転送する。

波数設定値のデータ変換処理回路を組み込んだところ内部

制御回路は電源投入後、図 3 の状態遷移図に従って装置回路の容量が不足したため、EPM 570 T 100 C 5 N に切り替の初期化を順次行う。まず INIT 1 で 16 bit× 8 個のデータをえた。

転送してAD 9833 BRMを初期化する。PAUSE 1 で 12 クロッ

図1

使用した CPLD キット（左）と発振器 IC（右）図2

DDS 波形発生器のブロック図

分子科学研究所技術課報告 201029

技術レポート 電子機器・ガラス機器開発技術班

ク分待機した後、INIT 2 で周波数設定に使用する内部レジ

これまで CPLD を用いてディジタル回路の集積化に取りスタ番号を指定する 16 bit データを転送する。PAUSE 2 で組んできたが、今回はステートマシンと複数の process 文

再び 12 クロック分待機した後、FREQ で現在の 3 桁サムホの連携による複雑な制御系を構築した。今後は演算処理のイールスイッチの値を 16 bit × 2 個のデータに変換して転充実や回路の最適化を図り、高機能と高い操作性を両立す送する。

るディジタル回路の構築を進めていきたい。

次に、PAUSE 3 で 12 クロック分待機した後、現在の波形選択スイッチの状態で SINE_PRESINE（サイン波）、PULSE_PREPULSE（方形波）、TRI_PRETRI（三角波）のいずれかに分岐する。分岐後はそれぞれ波形を指定する

16 bit データを転送する。最後に PAUSE 4 での 12 クロック分待機を経て READY に遷移して装置の初期化を完了する。
以降は Enter スイッチと波形選択スイッチを監視し、操作すると所定の状態遷移を行い READY に戻る。

VHDL によるシリアルデータ転送回路の記述
図 3 に沿って順次データを転送し、スイッチの位置によって異なる状態に遷移する回路はステートマシンで構成している。AD 9833 BRM のリセットデータ、内部レジス
タ番号選択データ、周波数設定値の内部レジスタ変換デー
タ、波形選択データを転送するためにそれぞれ process 文による回路ブロックを構成しており、ステートマシンで制御する内部フラグの変化を受けて動作することで、所定のデータを順次転送する。

128 bit シリアルデータ転送用 process 文の一部を図 4に示す。パワーオンリセット入力 reset_in かリセット処理を行う内部フラグ flag_reset が 0 になると、内部カウン
タ count_databit 1 を 127 にプリセットし、かつ sclk に接続する内部信号 pre_sclk を 0 にする（227 〜 229 行）。flag_
図3

reset が 1 になると、システムクロック clk の立ち上がり制御回路の状態遷移図ごとに pre_sclk を反転して（232 行）、count_databit 1 が 0であれば 0 で固定し（233 〜 234 行）、0 でなければ pre_sclk 1 が 1 の時に 1 つダウンカウントする（236 〜 238 行）。
あらかじめ定義した 128 bit データにおいて count_databit 1の値で示される位置の bit を sdata とすれば、clk を 1 / 2 分周した sclk に同期して sdata が順次出力されるシリアルデー
タ転送回路が実現できる。
この回路による初期化データの出力波形を図 5 に示す。

おわりに

図4

図5

30

分子科学研究所技術課報告 2010

VHDL による 128 bit シリアルデータ転送回路

シリアルデータ転送回路の出力波形

技術レポート 電子機器・ガラス機器開発技術班

LSI 設計技術習得にむけて
内山

功一

電子機器開発技術係

キーワード：LSI 設計、VDEC、半導体プロセス、Linux、シミュレーション

はじめに
装置開発室エレクトロニクスセクションでは、技術開発として大規模集積回路（LSI）設計手法の習得を掲げている。
我々は昨年度より、この技術習得のための準備を行ってきた。今年度、当初の目標である CMOS プロセスによるア
ナログ IC の試作設計までを行うことができた。そこでここまでの経緯を含めて報告する。
写真 1

講習の様子

LSI 設計のための準備
LSI 設計を行うにあたって、半導体設計及びプロセスに関する知識を得るための勉強会を週一回のペースで行った。
これは昨年の 11 月から開始し、現在も継続している。LSIの設計、試作については東京大学の大規模集積システム
設計教育研究センター（VLSI Design and Education Center、
以下 VDEC）を利用することとした。VDEC 提供の設計ツー
ルは、基本的に Linux（UNIX）上で動作するため、LSI 設計環境として専用の Linux マシンを用意しセットアップを

写真 2

クリーンルーム内での作業行った。エレクトロニクスセクションスタッフは、普段
Windows マシンしか使用していなかったため Linux には慣相当し、通常 LSI チップの特性評価に用いられる素子郡でれておらず、設計環境構築に手間取ることもあった。またある。製作した TEG の内容は、EMOS（エンハンスメン

CMOS アナログ LSI 設計の流れを学ぶため、VDEC 主催のト型 MOSFET）、DMOS（デプレッション型 MOSFET）、E/「VDEC 環境におけるトランジスタレベル設計講習会」にもDMOS インバータ評価回路、31 段リングオシレータ、4 ビッ参加した。昨年度までに以上の準備を行った。

トカウンター、ポリシリコン・n+ 拡散抵抗評価素子、C-V

集積回路技術講習会

スの実習で行う作業は、主にフォトリソグラフィによるマ

特性測定用 MOS ダイオードとなっている。NMOS プロセ
半導体プロセスについて深く学ぶため、今年の 7 月 26

スクパターンの生成である。それ以外の酸化膜生成、イオ

日〜 31 日の 6 日間、豊橋技術科学大学にて行われた第 30

ン拡散、アルミ配線蒸着等の工程は、すでにセッティング

回集積回路技術講習会に参加した。参加者は例年 20 名前された装置にて行うため装置にウェハを入れる以外は、ほ後のところ、今年は 6 名で内 2 名が分子研からの参加であっとんどが説明を受けるのみであった。講義は、半導体デた。受講した講習会は日程が 1 週間であるため、製造にバイスの基礎、MOS 集積回路の基礎と製造技術、最新の数ヶ月を必要とする複雑な CMOS プロセスではなく NMOS

集積回路技術について受講した。また短い時間であったが、プロセスで実習が行われた。講習会のほとんどの時間はCadence のツールを使用した CAD 講習も行われた。完成

LSI プロセスの実習作業に当てられている。実習で製作すしたチップは全て正しく動作し、特性のよいものが得られるチップは TEG（Test Element Group）と呼ばれるものにた。今回は参加者が少なく時間に余裕があったため、チッ

分子科学研究所技術課報告 201031

技術レポート 電子機器・ガラス機器開発技術班

写真 3
製作した集積回路
（ウェハ）

写真 5
IC パッケージ
写真 4

製作した集積回路（チップ拡大）

プをパッケージ化する際に行うボンディング作業の体験をい状態でのシミュレーション結果と I/O を接続した結果を行うことができた。また、最終日に今回製作したチップを比較すると、20 dB で 100 MHz から 27 MHz、40 dB で 980

IC パッケージにボンディングしたものを持ち帰ることがKHzから 918 KHz、
60 dBで 130 KHzから 124 KHzとなった。

できた。今回の講習会に参加し、実習を行うことで LSI プ

40 dB、60 dB に比べて 20 dB は明らかに大きな帯域の低ロセスへの理解が深まった。

下が見られる。容量性負荷の見積もりが甘く、20 dB の条
件では増幅段に十分なドライブ能力がなかったことがわか

CMOS アナログ回路試作設計
本年度の所長奨励研究費を利用してCMOSアナログ回路の試作を行った。今回試作する LSI は、3 種類の差動入力る。しかし、この時点で締め切りまでの時間があまり残されていなかったため、これ以上の最適化処理を諦めチップのレイアウトを行うことにした。

オペアンプを複数個実装することとなった。3 種類のオペ
アンプは利得がそれぞれ 20 dB、40 dB、60 dB として設計を行った。最初に設計したオペアンプの基本回路を図 1 に示す。それぞれの利得に合わせて最適化を行いトランジス
タパラメータの設定を行った。設計したオペアンプをチップにレイアウトする際、入出力とボンディングパッドとの間に ESD 対策を施した I/O を入れる必要がある。この I/O は、
チップを静電破壊から守るために必ず入れる必要がある。
そこでチップレイアウト前に I/O 段を追加し、この状態で再度シミュレーションを行った。シミュレーションの結果、

図1

差動入力オペアンプ回路図

図2

増幅段付オペアンプ回路図

オペアンプの帯域幅が 2 桁も下がっていることが確認された。入出力に接続した I/O に使われている ESD 対策用保護
回路はクランプダイオードで構成されている。このクラン
プダイオードが大きな容量性負荷となっているため、これを考慮せずに最適化処理を行ったことが原因と考えられる。
対策としてオペアンプの出力に増幅段を追加し、この状態で再度最適化処理を行った。増幅段を追加した回路図を図2 に示す。ここから、I/O 段を接続して最終的なシミュレー
ションを行いどれだけ影響があるかを検証した。図 3 にI/O 段接続前と後のシミュレーション結果を示す。I/O の無32

分子科学研究所技術課報告 2010

図3

シミュレーション結果

図 4 に 20 dB オペアンプのレイアウト図を示す。向かっオペアンプは向かって下側に 20 dB が 5 個、左側に 40 dBて左側がオペアンプを構成するトランジスタ、右側に 50が 5 個、残りの 10 個が 60 dB となっている。この状態で再個並んでいる四角が位相補償用コンデンサである。他のオ

度 LVS、DRC によるチェックを行い、エラーが無いことをペアンプもトランジスタサイズが異なるだけで、同様のレ確認する。エラーが無くなった状態で、メタル密度ルール

イアウトとなっているため割愛する。各オペアンプのレに従いダミーメタルを配置して試作データの完成となる。

イアウト作業後、LVS と DRC にてチェックを行う。LVS は

今回の LSI 試作により設計作業で必要とされるツールの

Logic vs. Schematic の略で、回路図とレイアウトの整合性

オペレートを一通り理解することができた。今後は、試作のチェックを行う。DRC は Design Rule Check の略で、レチップの性能評価試験、プロセスルールの再検討、次期試

イアウトがデザインルールに則っているかのチェックを行

作チップの準備を順次行っていく予定である。

う。この段階で何度もエラーが発生し、修正を行った。すぐにわかるエラーだけではなく、エラー原因の特定が難しいものもあった。その都度設計ルールを調べ、ルールファ
イルを解析しながら該当箇所の修正を行ったため、この段階でかなりの時間を費やすこととなった。
最終的なチップレイアウトを図 5 に示す。チップレイア
ウトの外周にボンディングパッドが並び、その内側に電源ラインが配置されている。図の中央、上下左右に 5 組ずつ並んでいるのがオペアンプで、先程の電源ライン上に配置された I/O を通してボンディングパッドに接続されている。

図4

オペアンプレイアウト図

図5

チップレイアウト図

分子科学研究所技術課報告 201033

技術レポート 光技術班

量子ビーム技術開発に向けて〜電子蓄積リング改造（1）山崎 潤一郎極端紫外光技術二係

キーワード：量子ビーム、電子蓄積リング、ビーム輸送路、アンジュレータ、コミッショニング

た。これまで試験的にユーザータイムの一部に導入してい

はじめに
UVSOR-II では、レーザーと電子ビームを用いた光発生

たトップアップ運転を、全てのユーザータイムに拡張してとその実用化を目指した研究のために、2010 年春に約 3 ヵ運転を行っている。

月間運転を停止し、入射点を移動して、挿入光源を設置す

本報告では、入射点移設に伴う新しい入射路及び光源リるための新しい直線部を創出した。偏向電磁石 3 台を追加

ングを構成する機器配置の変更など、加速器改造の詳細にすることで入射路を延長し、入射用パルス電磁石、高周波

ついて述べる。また 2011 年春に予定されている改造つい加速空胴など機器の配置換えを行った。改造後の立ち上て述べる。

げ、調整は順調に進み、6 月末からユーザー運転を再開しBT3

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図1

34

分子科学研究所技術課報告 2010

培養型プレーナーパッチクランプバイオセンサー

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新ビーム輸送路の検討

新ビーム輸送路の建設と入射点移設

セプタムを B 1 -B 2 間に移設し、B 1 -B 8 間に 4 m の直線

電子蓄積リング B 8 〜 B 1 長直線部に可変偏光アンジュ

部を作り出して光源開発専用の挿入光源を設置するためにレータを設置するための準備として、2010 年 3 月から

次の 2 点を検討した。

2010 年 6 月にかけて入射点移設工事を実施した。可変偏1）新ビーム輸送路のオプティクスを検討し、四極電磁石

設工事に伴いビーム輸送路も新たに建設した。現状のパ

光アンジュレータは 2011 年 5 月に設置予定である。本移の配置と新規に製作する四極電磁石のスペックを確定する。

ラメータで入射点までビームを導くために、偏向電磁石 32）BT 6 直前の四極を BT 6 側へ移動するのはスペース的に台、四極電磁石 3 台を新規に追加し、一部既設四極電磁石

困難であることが分かったので元の位置で再計算する。

の移設を行った。また高周波加速空胴および高調波加速
空胴、Kicker パルス電磁石、RF-KO、ビームスクレーパー、

上記 2 点を検討した結果、既設四極電磁石と同じ仕様の

DCCT の配置換えも行った。

ものを新規に 3 台追加することで、現状とほぼ同じビーム
パラメータで入射点まで導くことが可能であることがわかり、その新入射路設計図を図 1 に示す。BT 2 〜 BT 3 の四極ダブレットは 1032 . 52 mm 上流側へ移設する。

高周波加速空胴

B2

B1

B2

B1
Septum改造部分
新ビーム輸送路

B1 〜 B2 短直線部の改造
新ビーム輸送路ダクトがリング四極電磁石ターミナル端子とブスバーに干渉するため、ダクトが通るようにターミナル周りを改造した。

B1

B8
SeptumB1

B8

B1 〜 B8 長直線部の改造

分子科学研究所技術課報告 201035

技術レポート 光技術班

B1
B1

新ビーム輸送路

Septum

B8

B8

入射点移設前（左）と入射点移設後（右）の B1 〜 B8

来年度春期の電子蓄積リング改造について
2011 年 3 月末〜 6 月上旬にかけて行う加速器改造について次の機器を予定している。

B 1 ライン新設に伴い、BL 1 A ラインを B 2 に移設するた
め新規に設計した（図 3）。排気系は、旧ダクトは内部にイオンポンプセルを搭載していたが、これを排気速度の高い NEG ポンプに置き換え、さらにカートリッジ式 NEG ポ

量子ビーム技術開発用アンジュレータ
本装置（可変偏光アンジュレータ、写真 1）は、永久磁ンプを別ポートより追加して排気能力を強化する。
電流モニター更新

石を用いた磁気回路部を組み込むことで、水平直線偏光、Bergoz 社の In-flange 型電流モニター（DCCT）に更新予

垂直直線偏光及び左円偏光の波長可変アンジュレータ光を定（写真 3）。円偏光アンジュレータ真空槽の下流側に設生成できる。主仕様は以下の通りである。アンジュレータ

置する。

真空槽を写真 2 に示す。

ビームスクレーパー改造および移設

・磁気回路部：APPLE- Ⅱ方式

既存のビームスクレーパーチャンバーが移設先スペー・磁場周期長：84 mm

スより長いため、挿入可能なチャンバーを新規に製作し、・磁石列全長：1065 mm（予定）

円偏光アンジュレータ真空槽の上流側に設置する。

・磁極間隙可変範囲：24 mm 〜 200 mm

Laser-Compton 実験用チャンバー移設

・一次光波長 : 800 nm 以上（600 MeV）

レーザー導入用ポート（ICF 114）を増設し、S 1 長直線

B1、B2 偏向部ダクト更新

部から S 4 短直線部に移設する。

・B 1 偏向部ダクト

B4 および B8 偏向部ダクト相互入れ替え

テラヘルツ実験ライン新設および FEL ライン移設に伴い既設の FEL ラインを量子ビーム技術開発ラインへ移設す

新規に設計した（図 2）。排気系は B 2 と同じ仕様とし、テるため、FEL 取り出しポート付きの B 4 偏向部ダクトを B 8

ラヘルツ光を効率的に集光させるミラーを配置する。

に移設し、B 8 偏向部ダクトを B 4 偏向部へ移設する。

・B 2 偏向部ダクト

36

分子科学研究所技術課報告 2010

図2

B1 偏向部ダクト

図3

写真 2

B2 偏向部ダクト

アンジュレータ用真空槽

In-flange.NPCT to mount in the beam line

写真 1

量子ビーム技術開発用アンジュレータ

写真 3

更新予定の電流モニター

分子科学研究所技術課報告 201037

技術レポート 光技術班

作成した工程表を下に示す。停止期間が少しでも短縮でき

最後にこれら加速器改造工事を進める上で最も重要なのが、共るよう極力努力した。今回の改造工事においては工事後の同利用スケジュールに影響があってはならないということ

加速器コミッショニングにおいても順調に進み、予定よりである。作業を効率よく消化し、共同利用実験を計画通り

1 週間早く共同利用を再開することができた。

再開させるためにもスケジュール管理は重要なものとなる。
2010年3月～6月Shutdown予定表（3月分案）

2010.2.22更新

山崎

3月の作業予定
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シンクロ電磁石電源定期点検（三菱電機）
シンクロ高周波増幅器定期点検（NEC）
ストレージリング電磁石電源定期点検（三菱電機）
ビーム輸送路偏向電磁石電源定期点検（三菱電機）
ストレージリングパータベータ定期点検（ニチコン）
ストレージ高周波増幅器定期点検（NEC）

シンクロトロン試運転を行うためシンクロトロン大気解放不可

ストレージインフレクタ定期点検（パルス電子）
シンクロパータベータ定期点検（パルス電子）
シンクロデフレクタ定期点検（パルス電子）
シンクロファーストキッカー定期点検（パルス電子）
シンクロインフレクタ定期点検（パルス電子）
ストレージセプタムシールド解体（UVSOR）
BT2～セプタム直前大気開放およびビームパイプ撤去（UVSOR）
B7上流～RF-KO大気開放（UVSOR）
B1～B2解体、MCV導波管外し（UVSOR）
B7～B8解体（UVSOR）
B7～B8設置およびB8下流バルブ取り付け（UVSOR）
B7上流～B8上流真空引き（UVSOR）
B7上流～B8上ベーク（UVSOR）

3/26イオンポンプ立ち上げ

BT3上流Qダブレット移設（UVSOR）
ビームライン真空機器ラック移設作業（協立電気）
Ti:Saレーザー関連ブレーカー増設工事（協立電気）電気室よりBT新偏向電源用ケーブル引き込み工事（協立電気）
B8～B1設置（UVSOR）
B8～B1真空引き（UVSOR）
スクレーパ～DCCTベーク（UVSOR）

3/26イオンポンプ立ち上げ

高周波加速空胴導波管取り付け（日本高周波）
MCV、HCV用冷却水配管（名古屋興産）
ストレージ高周波加速空胴エージング（UVSOR）
ストレージB1用冷却水元バルブ撤去（設備課-辻）
ストレージB1周辺整地（名古屋興産）
BT延長部分床補強工事（マシナックス）
シンクロ大気開放およびスクリーンモニタ取り付け（UVSOR）
ライナック大気開放およびスクリーンモニタ取り付け（UVSOR）
ビームポジションモニタ配線工事（アイリン真空）
シンクロ、ライナック真空引き（UVSOR）
UVSOR冷却水停止
ストレージリング内側分電盤全停電

2010年3月～6月Shutdown予定表（4月分案）

2010.4.21更新

山崎

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4月の作業予定
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U3上流～B1上流真空引き（UVSOR）
U3上流～B1上流ベーク（UVSOR）

U3下流～B4上流真空引き（UVSOR）
U3下流～B4上流ベーク（UVSOR）

ストレージ高周波加速空胴エージング（UVSOR）
ストレージB1負荷ケーブル改造工事（共立電気）
BT新偏向電磁石電源冷却水配管工事（名古屋興産）
ビーム輸送路新偏向電磁石/Q設置・アライメント（NEC/TOKIN）
ストレージB1-B2間 Q改造（NEC/TOKIN）
BT新偏向電磁石負荷ケーブル配線（共立電気）
シンクロ高周波加速空胴用温水器修理（UVSOR）

BT4～セプタム直前ダクト設置（UVSOR）

クレーン作業（木村）2010年3月～6月Shutdown予定表（5月分案）

2010.5.7更新

山崎

5月の作業予定
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ストレージB1-B2間 Q改造（NEC/TOKIN）
BT新偏向電源設置および現地試験（三菱電機）

シンクロ試運転（UVSOR）
ストレージ高周波加速空胴エージング（UVSOR）
BT4～セプタム直前ダクト設置（UVSOR）
BT2～セプタム直前ダクト真空引き（UVSOR）
BT2～セプタム直前ベーク（UVSOR）
ビーム入射路立ち上げ（UVSOR）

ビーム輸送路電磁石CAMAC制御関連（UVSOR）
ストレージセプタムシールド組み立て（UVSOR）
ストレージリング枯らし運転（UVSOR）

2010年3月～6月Shutdown予定表（6月分案）

2010.1.26

山崎

6月の作業予定
1
ストレージリング枯らし運転（UVSOR）
ユーザー運転38

分子科学研究所技術課報告 2010

2

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31

技術レポート 光技術班

LAMP と TEX による実施報告書
自動作成サーバの構築と運用
酒井 雅弘
極端紫外光技術三係

キーワード *：LAMP、TEX、PDF

いている。一方 Printer は、Firewall にて所外から全てのア

はじめに
極端紫外光研究施設（UVSOR）は分子科学研究所の大型実験施設であり、シンクロトロン光（放射光）と呼ばれる強力な光を利用した研究が行われている。この放射光をクセスが禁止されている。以下はそれぞれの仕様である。
■ Server [Linux Mania 夏目坂モデル ]CPU

Core 2 DuoMemory4 GB

Hard Disk

500 GB

能に特色を持っており、所内のみならず大学等研究機関に

OS

Fedora 8 [ 64 bit 版 ]所属する研究者（所外研究者）にも無償で公開されていApplication Software

Apache 2 . 2 , MySQL 5 . 0 , PHP 5 . 2 ,teTEX, dvipdfmx, dvips など

取り出し実験装置に導く部分はビームラインと呼ばれ、現
在 UVSOR では 12 本設置されている。それぞれのビーム
ラインでは、取り出されるエネルギー領域・光強度・分解る。利用申請の公募は年 2 回行われ、審査の上 1 課題につき 1 〜 3 週間のマシンタイムが割り振られる。UVSOR では、
マシンタイム終了後利用研究者に対して実験実施報告書の■ Printer [ 富士 Xerox DocuCentre-III Color 4405 ]PostScript 3 対応

記入・返送をお願いしている。報告書は、（1）控室等でのなお、dvipdfmx, dvips は teT E X が作成する dvi ファイル

報告書類（ペーパー）配布（2）ダウンロードによるファをそれぞれ PDF, PostScript ファイルに変換するソフトウェ

イル配布 等の方法により配布されていたが、書式変更にアである。今回利用したソフトウェアのほとんどはプレイ

伴い電子化を進めるべく Linux 環境での Web+DB システム

ンストールされていたため、最新版への更新のみを行った。

（Apache+MySQL+PHP）による入力フォーム・TEX による
PDF 自動作成・サーバから事務室プリンターへの自動出力から構成される報告書自動作成サーバを構築した。システ
ムの概要と現在の状況について報告する。

データベース・テーブルの作成
今回の Web + DB システムで利用するデータベース名称
を「hokoku_db」とし、2 つのデーブルを定義した。
① テーブル名「beamline」

システムの構成と仕様
図 1 に 本 シ ス テ ム の 構 成 を 示 す。 Server と Printer は
Network 接続されている。所外からのアクセスに対してServer では、http（Port: 80）および https（Port: 443）が開ビームライン名など 4 つのフィールドで構成② テーブル名「expreport」
利用者所属、名前、PDF ファイル名など 40 フィールドで構成
両テーブルには、（1）新規登録時に unique な番号が自動的に付加される ID フィールド、（2）データの有効／無効を表すフラグフィールドも定義した。

図1

ネットワーク配線図

図2

テーブル「beamline」の作成

分子科学研究所技術課報告 201039

技術レポート 光技術班

DB 連携の報告書作成と Web 配信
実施報告書作成とのフローチャートを図 3 に示すとともに、それそれの処理内容について簡単に記述する。

図4

実施報告書入力画面

確認画面
Post メソッドで渡されたデータの確認ページである。一部項目に関しては、データの加除修正を可能としている。
前述の「報告書入力画面」と同様、JavaScript による必須
項目のチェックが行われ、Post メソッドにより PDF 作成
処理にデータが渡される。

図3

実施報告書作成フローチャート

報告書入力画面「オンライン実施報告書」ページから「実施報告書作成」
をクリックすると、図 4 に示す入力フォームが表示される。
HTML に埋め込まれた PHP により、

図5

実施報告書作成成功時の最終画面◎現在時刻から年度および前後期の回答選択メニュー（<select> 〜 </select>）の構築

TEX による PDF・PS ファイルの作成◎データベースに接続してテーブル beamline から有効フ「確認画面」から渡されたデータは下記処理によってラグのみを抽出して回答選択メニューとして表示

PDF に加工される。
① unique なファイル名作成を実現している。TEX の日本語処理の関係上、ヘッダ内で② TEX ソースファイルの書き出し

文字コードを EUC と設定している。POST メソッドにより③ TEX コンパイル

フォームデータを次ページ（確認画面）に渡す。その際利④ dvipdfmx による DVI → PDF 変換

用者名など必須項目の未記入／不正入力を JavaScript によ⑤ PDF ファイルを指定ディレクトリへ移動

りチェックを行い、チェックにパスしない場合はエラーダ⑥ dvips による DVI → PostScript 変換

イアログを表示する。

ファイル名は、年度，前後期がわかるように以下のルー

40

分子科学研究所技術課報告 2010

ルに従うようプログラミングした。
年度 + 英字 + 6 桁の乱数

管理者用ページ
2 つのテーブル操作も Web 画面で行えるように管理者用

例 1）平成 22 年度前期の場合：22 F 000000

ページを作成した。ただしこのページは、IP アドレスおよ例 2）平成 22 年度後期の場合：22 B 000000

びパスワードによるアクセス制限を行っている。管理者用

同名ファイルが既に存在する場合は、unique なファイル

ページの例として「受取状況メンテナンス」画面を図 8 に名になるまで乱数を発生させてファイル名を決定する。研示す。利用者側の受取状況画面（図 7）と異なり、すべて究報告など textbox フォームデータが 8 行以上ある場合は、の報告書の閲覧が可能となっている。

報告書全体が A 4 ・1 ページで収まるように文字間隔を行数に応じて変えるようにした。

DB への登録、自動印刷「PDF・PS フ ァ イ ル 作 成 」 に 成 功 す る と、 報 告 書 入力フォームデータを PDF ファイル名とともにテーブル「expreport」へ登録する。また lpr コマンドを用いて、PS ファ
イルを事務室プリンターに送り印刷も実行する。

最終画面「PDF・PS ファイル作成」に成功し「DB への登録・自動印刷」が終了すると図 5 に示す画面が表示される。PDFと書かれたアイコンをクリックすると作成した実施報告書（図 6）のダウンロード／表示が可能である。受取状況
確認ボタンをクリックすると図 7 に示す画面を表示する。
図7「PDF・PS ファイル作成」に失敗した場合は、カラの実施受取状況確認画面

報告書をダウンロード促すページが表示される。

図6

自動作成された実施報告書

図8

受取状況確認画面（管理者用）

分子科学研究所技術課報告 201041

技術レポート 光技術班

件に 1 件の割合て古い PDF 書類に手書き記入された報告書

過去に発生したトラブルについて
平成 20 年 6 月よりテスト運用を始め、同 9 月より正式運が郵送されていたが、現在では郵送・手書きともゼロになっ用を開始した。いままでに 3 件のトラブルが発生している。

た。提出期限の厳守に関しては、効果があったかどうかは（1）SELinux を有効にすると PDF 自動出力ができない

疑問である。利用研究者からの要望として、「作成された（2）dvipdfmx が日本語フォントを参照できない。

報告書を別ウィンドウで表示してほしい」、「作成された報（3）ボットによるイタズラ

告書を指定したメールアドレスに送付する機能がほしい」（1） に 関 し て は、 ユ ー ザ 名 apache か ら の lpr 実 行 がなどが寄せられている。これら機能追加については、平成SELinux によってブロックされていると推測している。し23 年度中にソフトウェアアップグレードと合わせて行な

かし明確な解決方法がわからないので現在 SELinux は無うとともに、セキュアでかつ利用研究者も施設側も負担の効化している。（2）に関しては計画停電後の再起動の際、少ない使いやすいシステムの構築を目指したい。

ghostscript のバージョンが最新版に更新されたため、シン最後に本システムの構築にあたり萩原久代さん（UVSOR

ボリックリンク先が消滅した形となり日本語フォントが参秘書）をはじめ UVSOR スタッフの皆さんから多大な協力・照できなくなったと判明した。シンボリックリンクを張り助言などを頂きました。ここに深く感謝します。

直すことにより PDF 変換が正常に行われるようになった。
（3）に関しては幸運にも DB への書き込みエラーによりシ■ 参考文献ステムへの被害はなかった。しかし今後とも Apache Log1 ) ミッチー b@rootbox, T E X+PHP+ データベースによるや MySQL Log によりボットの監視が必要である。

PDF 自動生成サーバの構築／運用 , 技術評論社 , 2004

提出期限の厳守* キーワード

利用者には「実施報告書の提出は実験終了後 30 日以内」

LAMP：とアナウンスしている。実際のところ複数の課題を採択さLinux（OS），Apache HTTP Server（Web サーバ）、MySQL

れている利用者が多いためか厳密には守られていない。そ（データベース）、PHP（スクリプト言語）を総称した頭文こで今回各期運転終了後 30 日以上経過してから提出され字から成る造語で、動的コンテンツを含むウェブサイト構た報告書数を調べた。その結果を表 1 に示す。サンプル数

築に適したオープンソフトウェア群である。

が少ないが、各期 25 % 程度の報告書が運転終了後に届いTEX：ていることがわかった。本システムの導入により効果がドナルド・クヌースが作られた組版処理ソフトウェア。

あったかは疑問が残っているので、今後はこの数字の推移

PDF：に注目して；できる限りゼロに近づくようアナウンス等のPortable Document Format の略称。2008 年に 00 - 1 として方法を検討していきたい。

標準化された。

まとめ
Linux で Apache+MySQL+PHP+TEX というオープンソー
スソフトウェアを利用した実験実施報告書自動作成・自動
印刷システムを構築した。TEX のコンパイルやデータベースへの登録・検索が思いのほか高速だったので、ストレス
なく報告書作成画面が切り替わってくれている。当初 10
表1

実施報告書提出状況

提出件数

30 日以上経過後提出された件数割合（％）

平成 20 年度前期

61

16

26 . 2

平成 20 年度後期

65

1929 . 2

平成 21 年度前期

42

921 . 4

平成 21 年度後期

42921 . 442

分子科学研究所技術課報告 2010

技術レポート 光技術班

コラム

真空部品の洗浄

極端紫外光技術三係

中村

永研

コラム

制御・測定
プログラムの改良

極端紫外光技術一係

近藤直範

UVSOR ではカーボンコンタミネーションの低減を目標に、ビームライン 6 U は可変偏角不等刻線回折格子型分光器を有機溶媒と純水高温洗浄の光学デバイスへの影響を調査して使用している。しかし、これまで測定をする際は偏角固定でいる。機械加工部品における脱脂は、アルカリ洗剤と有機溶使用していた（スキャンするエネルギー範囲で最適な偏角に媒を用いた洗浄にて、到達真空度は十分に得られた。ただし、固定）。測定範囲が狭ければほとんど問題なかったが、広い分圧測定にはおいては、有機溶媒特有の分圧が確認された。

範囲では測定開始エネルギー値での最適な偏角と測定終了エ

有機溶媒の分圧は、純水洗浄しただけでは無くす事は出来な

ネルギー値での最適な偏角で大きな差があった。偏角を可変

い結果を得た。これらを踏まえて、アルカリ洗剤と純水洗浄しながらエネルギーをスキャンするように測定プログラムをのみによる洗浄方法をためした。結果、分圧測定においては改良したので報告する。

十分な結果をえた。ただし、真空引きに関しては溶媒洗浄に偏角を可変しながらエネルギーをスキャンするには平面鏡比べて数倍の時間を要すようである。これは、水の分圧が影M 1 と回折格子 G の両方を同時に動かす必要がある。しかし響していると考える。洗浄方法には、一長一短はあるが、清M 1 と G がある方向に回転すると衝突する。衝突を回避する

浄な真空を必要とするならば、後者を用いることで進めていため（G の回転角）−（M 1 の回転角）＜ 5 . 5 度を常に満たきたい。純水洗浄が全てのデバイスに用いられるかの検討すすように動作するようにした。

べき課題となった。

プログラムは LabVIEW を使用。M 1、G の回転はパルスモー
タにより行われ、ツジ電子製 16 CH パルスモータコントロー

放射光照射の影響

ラ PM 16 C- 04 XDL により制御。パルスモータコントローラ

アルカリ洗剤での洗浄後、有機溶媒を用いて洗浄したデバと PC とは TCP/IP で繋ぐ。また、M 1、G の位置は Heidenhain

イスに放射光を照射した場合、照射個所にはコンタミが発生

製リニアエンコーダで測定し、同社製のエンコーダ値表示器

した。同様の洗浄物を水道水にて洗浄した場合は、コンタミ

ND 281 と PC を RS- 232 C で繋ぎ、数値を取り込む。

の退色の変化が見られた。純水にて洗浄した場合は、短時間照射ではコンタミは目視できない。しかし、四重極分析では改良したプログラムで測定した分光分布（30 〜 300 eV）
を図に示す。

有機溶媒の痕跡が残った。60 度の純水洗浄では四重極分析
での有機溶媒の分圧が少なくなった。結果、高温の純粋洗浄は有効であると思われる。

最適な偏角は光学系のパラメータから計算した。今後は各エネルギーで出力が最大となる偏角を測定しその結果をもとにエネルギー−最適な偏角の近似式を作成したい。その近似式を使用した測定結果と今回の測定結果の比較もしてみようと考えている。

分子科学研究所技術課報告 201043

技術レポート 機器利用技術班

顕微レーザーラマン分光装置（inVia Reflex）
齊藤碧

機器利用技術一係

キーワード：ラマン分光、スペクトル、顕微鏡ている。また、ラマン分光装置本体部分は図 2 に示したよ

はじめに物質に光を照射したとき、散乱された光の波長を分析すると、入射された光の波長とは異なる波長の光が含まれうに、ミラー、フィルタ、スリット、分光器などから構成
されている。

ることが分かる。これはラマン効果と呼ばれており、入射本装置は 488 nm、532 nm、633 nm および 785 nm の計

光と散乱光のエネルギー差は、入射した光が結晶や分子の4 本のレーザーを搭載しているが、これら励起レーザーの回転、振動などによって変調された結果生じるものである。

切り替えと光学構成の変更、および光学系のアライメント

このエネルギー差は結晶や分子の構造に応じた値をとるたの最適化はマウスをクリックするだけで可能となっている。

め、これを分析することで物質の同定や構造解析に用いら

さらに顕微鏡でのサンプル観察とともに、レーザーが試料れている（ラマン分光法）。

に照射されている点も観察が可能で、試料の測定箇所を確実におさえることができる。また、スペクトルの測定モー

顕微レーザーラマン分光装置

ドとの切り替えも自動で可能となっているなど、通常の測平成 22 年 3 月に機器センターに新たに顕微レーザー定作業が簡素化されており、大変使いやすくなっている。

ラマン分光装置（inVia Reflex ラマンマイクロスコープ／

また、顕微ラマン分光法のため、原理的にはレーザー光

RENISHAW 製）が導入された。その外観を図 1 に示す。本

の照射部分に試料があれば測定が可能であり、微量しかな装置は大きく分けて顕微鏡部分、ラマン装置本体部分、い試料にも対応できる。

CCD 検出器とレーザー発振器（図 1 の裏側）から構成され

図1

RENISHAW inVia Reflex ラマンマイクロスコープの外観■主な仕様
機器レーザー

488 nm、532 nm、633 nm、785 nm

分光器

シングルモノクロメーター、f ＝ 250 mm

測定波数範囲100 - 4000 cm- 1（785 nm のみ 100 - 3200 cm- 1）

検出器

578 × 386 チャンネル CCD 検出器

対物レンズ

5、20、50、100、50（長焦点）倍ステージ

自動ステージ44

分子科学研究所技術課報告 2010

図2

光学系概略図

測定例

低温測定

図 3 に標準サンプルである Si のラマンスペクトルを示

本装置では、顕微鏡部分にオックスフォード・インス

す。Si は赤外分方法では検出不可能な無極性分子である

トゥルメンツ社のクライオスタットを取り付けることで、が、ラマン散乱と赤外吸収の選択則が異なるため、ラマン

液体ヘリウム温度までサンプルの冷却が可能となっており、分光法は威力を発揮することが分かる。また、図 4 に示し

低温でのラマンスペクトルも測定することができる。本クたカーボン系サンプルのラマンスペクトルからは、化学結

ライオスタットには、バキュームローディング型の液体ヘ合や結晶構造の情報が直接得られることがわかる。例えばリウム連続フロー方式が採用されており、広い温度範囲で2

sp 混成軌道をとる炭素のみからなる高配向性熱分解黒鉛-1（HOPG）は 1581 cm に単一のラマンバンドを有しているが、構造に乱れがある非晶質カーボンでは、1580 cm-1-1

利用可能となっている。また、クライオスタットを一度室
温まで暖めてから真空ケースを取り外すことで、サンプル交換も簡単に行うことができる。

付近のラマンバンドは高波数側にシフトし、1360 cm 付

図 5 に 実 際 に 様 々 な 温 度 で 測 定 し た (TTM-TTP)I 3 結

近には新たにラマンバンドが現れていること、さらにラマ晶のラマンスペクトルを示す。高温では一つであった

ンバンドの幅は広くなっているといった情報が得られる。

1500 cm - 1 付近のバンドが、温度の低下に伴って 2 つに分

一方、sp 3 混成軌道をとる炭素のみからなるダイヤモンド

裂していく様子がとらえられている。

-1

2は 1332 cm にシャープなバンドを示し、sp 混成軌道をとる炭素に由来するバンドと、sp 3 混成軌道をとる炭素に由来するバンドは、別々のバンドを示すことが確認できる。

図 5 (TTM-TTP)I 3 結晶のラマンスペクトル(Excitation: 785 nm, Grating 1200 l/mm, Exposure time: 180 sec,
Accumulations: 1, Laser power: 54.7 W.)

図 3 Si のラマンスペクトル(Excitation: 532 nm, Grating 1800 l/mm, Exposure time: 10 sec,
Accumulations: 1, Laser power: 0.66 mW.)

ラマン分光の特徴
ラマン分光では、固体、液体、気体などサンプルの形
態を問わず、水溶液をはじめ、強酸、強塩基の溶液でも測定が可能である。測定には特別な材質のセルを必要とせず、
石英セル以外にガラスセルやプラスチック容器も使用できる。サンプルは基本的には前処理の必要がなく、非破壊、非接触で分析ができるが、有機物などの場合はレーザーの照射によって焦げる場合があるので注意が必要である。ラマン分光法は同じ振動分光法である赤外分光法と比較されることが多く、上に挙げたような点が赤外分光法に対するラマン分光法の特徴となっている。また、赤外分光法では苦手とされる、無極性分子やカーボン系の黒色のサンプル

図 4 カーボン系サンプルのラマンスペクトル(Excitation: 532 nm, Grating 1800 l/mm, Exposure time: 10 sec(SWNH & a-carbon), 120 sec (HOPG & diamond), Accumulations:
1, Laser power: 1.15 mW (SWNH), 1.97 mW (a-carbon), 10.1 mW(HOPG), 0.86 mW (diamond).)の分析もラマン分光法は得意としている。一方、ラマン分
光法の短所には、蛍光などの強い発光があるサンプルに対しては適用できないことが挙げられる。蛍光やりん光によるバックグラウンドがラマン散乱光を隠してしまい、測定

分子科学研究所技術課報告 201045

技術レポート 機器技術利用班が不可能になることを覚えておきたい。ラマン散乱と赤外ストレス解析や微小異物分析、有機 EL 材料や有機薄膜太吸収では選択則が異なるため、両者はお互いの弱点を補い

陽電池材料の分析に用いられており、他にも高分子や医薬合うことができ、複合的に解析することによってより詳細

品関係、鉱物・宝石学や法科学に応用されている。このよな分子振動に関する情報を得ることが可能となる。したうに応用範囲は多岐にわたっていることから、様々な分野

がって、赤外分光法を含む他の分析方法の長所、短所と比の研究者からの利用を期待している。施設利用手続きに較したうえで、それらとの併用も考慮されながら、ラマン

関しては、所定の利用申請（機器センター HP http://ic.ims.

分光法を研究に役立てていただきたい。

ac.jp/ 参照）を行った後、大学連携研究設備ネットワークの予約システム http://chem-eqnet.ims.ac.jp/ をご利用いただ

おわりに

きたい。

本装置の施設利用装置としての外部公開が平成 23 年 4
月より始まった。
近年、レーザーラマン分光法は最先端研究で重要な分
析手法の一つとなっている。材料科学分野では、半導体の46

分子科学研究所技術課報告 2010

■ 参考
レニショー株式会社

ラマンカタログ技術レポート 機器技術利用班

高感度蛍光分光光度計（SPEX Fluorolog 3-21）上田正

機器利用技術二係

キーワード：光子計数法、高感度蛍光分光、ダブルモノクロ分光器、近赤外、3D 測定

各モジュールは、（1）光源部（2）励起側分光器（3）試

はじめに
機器センターが所有する分光光度計の中から、平成 22
年 3 月に更新された高感度蛍光分光光度計を紹介する。

料室（4）観測側分光器（5）光検出器から成り、それらを組み合わせた光学系と、（6）データ収集・制御用コン

分光法は数多く存在するが、物性の測定や物質の定量・

ピューターから構成されており、紫外から赤外領域に至る同定のための蛍光分光法は、高感度な測定が可能なため最広い波長範囲で蛍光スペクトルを測定することができる。

もよく用いられる分析法の 1 つである。それを用いた蛍光分光光度計は、例えば吸収分光法による可視紫外分光光度（1）光源部計と比べても、はるかに高い感度で測定可能であることが空冷ハウジング内に 450 W のキセノン CW ランプを配知られ、応用範囲も広い。本蛍光分光光度計においては、

置、測定波長域において最大の効率が得られるよう非軸ミ光子計数法を用いているため一般的な蛍光分光光度計とはラーによって集光、焦点合わせができる。

違い、更に超高感度の測定が可能となっている。加えて、近赤外の領域まで測定できる検出器も備えているため、全（2）励起側分光器

国的にも設置台数が少なく貴重な装置である。また、高速

パソコンから制御可能な入口・出口のスリット、及びスキャン化によって測定時間を短縮できるため、時間とと330 nm ブレーズの回折格子（1200 gr/mm）を用いたダブもに劣化したり光照射により変化する試料についても、よルグレーティング方式によって、高い分解能 0 . 3 nm と共り信頼性の高いデータを得る事ができるようになった。

に波長精度± 0 . 5 nm を実現している。

装置の概要（3）試料室米国の SPEX 社製でモジュール方式の蛍光分光測定装

溶液測定時には光路長 10 mm 角の標準セルホルダーや、置である。本装置の写真を図 1 に、光学配置を図 2 に示す。

固体試料を保持するための試料ホルダー等を備えており、

図1

高感度蛍光分光光度計（外観写真）

図2

光学系概略図分子科学研究所技術課報告 201047

技術レポート 機器利用技術班

図 3 放射感度特性（左 : 可視用 R928、右 : 近赤外用 R5509-73）（浜松ホトニクス（株）カタログより引用）

サンプルに応じた実験に対応できる。また、励起光分光強る「Origin」ベースの新しいソフトウェア「FluorEssence」

度分布を補正するため、リファレンス検出器を備えている。

によって、データ収集、及びハードウェアの制御（分光器
波長スキャン・励起側 / 観測側分光器スリット制御・PMT（4）観測側分光器
入口・出口のスリットは、パソコンから制御可能である。
回折格子は、可視域測定用に 500 nm ブレーズ , 1200 gr/mm、
近赤外域測定用に 1 m ブレーズ , 600 gr/mm を用意しており、広い波長範囲に対応できる。出口の後ろにある切替ミ
ラーによって、光検出器を脱着することなく可視用、或い用高圧電源の印加電圧調整等）を行っている。励起 / 蛍光マトリックススキャニングも可能であり、3 D 表示と扱いやすい操作体系を実現している。
本装置の主な仕様を以下に記す。
■主な仕様
検出方式

光子計数法

励起光分光器

ダブルモノクロ分光器

信号対雑音比率

4000 : 1

検出波長範囲250 nm 〜 1500 nm※近赤外領域での測定も可能

波長精度± 0 . 5 nm

光電子増倍管

浜松ホトニクス社製
紫外可視用 R 928（電子冷却）
近赤外用 R 5509 - 73（液体窒素冷却）

光源

450 W Xe ランプ

能である。また、PMT の暗電流を大幅に減少させるため、スキャンスピード

最大 150 nm/sec

紫外可視域では R 928 を電子冷却装置で冷却している。近リファレンス検出器付き T 型試料室

は近赤外用の光検出器へ導入できる。

（5）光検出器
波長域によって効率のよい 2 種類の光電子増倍管（PMT:
Photomultiplier Tube）を備えている。いずれも浜松ホトニクス製で、紫外から可視域では R 928、近赤外域ではR 5509 - 73 を使用し、250 nm 〜 1 . 5 m の範囲で蛍光測定が可能である（図 3 の放射感度特性参照）。蛍光の測定
方式は、光子計数法であるため低濃度試料でも解析が可赤外域でも R 5509 - 73 を液体窒素による冷却器によってマイナス 75 度に冷却し、かつ温度コントローラにより一測定例

定の温度に保たれているため、周囲の温度変化に影響され水のラマンスペクトル測定

ることなく安定に測定を行うことができる。また電界・磁蛍光分光装置において、水のラマンスペクトル測定は、界のシールドにより外来ノイズも低減し高い S/N が得られ、性能評価のひとつの目安となる。性能比較のため、平成

シングルフォトンレベルのような微弱光でも測定が可能で11 年に本装置が導入された当時の水（水道水）のラマンある。

スペクトルの測定結果を図 4 に示す。上段が紫外可視用
PMT で観測した結果、下段が近赤外用 PMT で観測した結（6）データ収集・制御用コンピューター
Windows Xp 上で、データ解析・グラフ作成に定評のあ48

分子科学研究所技術課報告 2010

果である。更新後についても、同様な測定条件で実験を行った。結果を図 5 に示す。上段が紫外可視用 PMT、下段

VIS-PMT

VIS-PMT

IR-PMT

IR-PMT

図4

導入当時（H11）の水のラマンスペクトル

図5

更新（H22）後の水のラマンスペクトルが近赤外用 PMT の結果である。なお、蛍光波長は 365 nm〜 450 nm、励起側・蛍光側のスリットは 5 nm、励起光と蛍光の角度は 90 度設定とした。
ラマンの信号振幅を比較すると、更新によって紫外可視域では 3 倍以上、近赤外域については 1 桁以上、感度が良くなっていることがわかる。
参考までに、蒸留水でのラマンスペクトル測定結果を図6 に示しておく。なお、水のラマン光の S/N（信号対雑音比率）比は、
ピークシグナル値 – バックグランド値
バックグランド値

図6

蒸留水のラマンスペクトルで定義されており、ラマン光シグナルが現われない波長

450 nm をバックグランド値としている。グラフから、

励起／蛍光スペクトル測定（3D マトリックススキャン）

512 , 690 – 4010
4010

＝ 8033

本装置は、近赤外領域の測定にも対応できるという特徴を持っている。そこで、レーザー媒質として最もよく使われている YAG:Yttrium Aluminum Garnet にネオジウムをドーとなり、S/N 8033 : 1 であった。

プした Nd:YAG の結晶（Y 3 -xNd xAl 5 O 12）を用いて、3 D マ

分子科学研究所技術課報告 201049

技術レポート 機器技術利用班

トリックススキャンの測定を行った。この媒質は、ネオジ

おわりにウムイオンが 0 . 73 m と 0 . 8 m 付近の光を吸収して基底

光子計数方式よる高感度測定は他の機種には無く、本シ状態から高いエネルギー準位に遷移し、その後速い無放リーズ（SPEX 製 Fluorolog）のみである。本装置において

射遷移を経て 1 . 06 m でレーザー発振が起こることでよ

は、励起側にダブルグレーティング分光器も採用しておりく知られている。励起波長を 700 nm 〜 900 nm、蛍光波

低迷光・高分解能を実現、超微弱蛍光、及び蛍光励起スペ

長を 1000 nm 〜 1100 nm として測定した結果を図 7 に示

クトルの観測に威力を発揮できる。また、近赤外領域用のす。3 D 表示によって、励起波長に対する蛍光波長のピー

PMT も装備されているため、近年のカーボンナノチュー

ク（1064 nm）がよく見て取れる。また、「Origin」によって、ブ等に関する研究にも供するものと考えている。ソフト

データ解析やグラフ作成、データ管理等も手軽に行うこと

ウェアも最新バージョンとなって、扱いやすいシステムとができる。勿論、スキャン範囲などの設定条件を入力すれなった。所内外の多くの研究者の方に利用して頂けるよう、ば、後は自動測定となる。なお、高速スキャン化によって、利用環境の整備に努めていきたい。

今回の測定時間は、1 時間程度（Increment: 2 nm）の短時

なお、利用予約方法については、所定の施設利用申請手
続きの上、「大学連携研究設備ネットワーク」予約システム、間で終えることができた。

（http://chem-eqnet.ims.ac.jp/）をご利用頂きたい。

図7

コラム

Nd:YAG の励起 / 蛍光スペクトル

多環芳香族炭化水素類のジェット分光孝弥

1

機器センターのレーザー及び分光装置における共同利用

く、S 2 B 2 u 状態との振動相互作用が強いことを示唆している。

実験の推進をはかるために、ジェット分光装置の構築を行い、S 2 S 0 0 0 バンドが 31150 cm - 1 で観測され、S 1 と S 2 状態との装置の概要及び得られた結果については本報告集で毎年紹介

エネルギーの違いは 3946 cm - 1 にすぎなかった。分散蛍光ス

してきたとおりである。また、これら装置を用いた研究成果

ペクトルでは、過剰エネルギーの増加により、明らかにブロー

については各研究者から報告されており、機器利用班の技術

ドな発光成分が強くなっている。これら測定されたスペクト者として引き続き、先進的測定装置の開発を行い、それらをルは、ピレンの S 1 B 3 u 状態において、730 cm - 1 を超える振動

ユーザーに提供し、学術研究の支援及び推進を行っている。

準位で IVR プロセスが著しく速いことを示している。

本報告ではこれら業務の中で行ってきた実験の中から、最近

50

山中

機器利用技術班

0

1

1

1

これら実験結果からピレン孤立分子の S 0 Ag と S 1 B 3 u 状態

得られた孤立ピレン分子に関する実験結果を簡単に紹介する。

における振動構造について、S 0 と S 1 状態の振動エネルギー

今回の実験では、ジェット冷却されたピレンの蛍光励起スはよく似ており、完全な対称型の a g 振動バンドは 0 0 より弱い。

ペクトルと単一振動レベル励起の分散蛍光スペクトルを測定

これは、ピレンの安定な幾何学的構造が両状態においてほとした。蛍光励起スペクトルにおいて、b 1 g バンドは著しく強んど同じであることを示唆しているとの結論を得た。

分子科学研究所技術課報告 20100

技術レポート 計算科学技術班

立体視による三次元グラフィックスの現状
岩橋建輔

計算科学技術二係

キーワード：3D, OpenGL, stereo, 3D Vison, 3D テレビ

vmd 等がステレオ表示に対応しています。

はじめに
近年、3 D テレビ等で立体感のある映像を見る機会が増

ステレオ写真を見るだけなら安価なグラフィックスがえてきているかと思います。しかし、実際にどのような機使えますが、OpenGL を使う場合、Quad-buffer をサポー器を購入して、どうすれば研究に役立つ立体映像を見られトしているグラフィックスを選択しなければなりません。

るのか、よく分からない科学者も多いかと思います。そこ

NVDIA 製のグラフィックスの場合、GeForce シリーズはで、筆者がこれまでに得た知見を以下にまとめます。

あまり役に立たず、最低でも Quadro FX 370 以上の製品（15 , 000 円前後〜）が必要となります。Linux の場合、後ステレオ画像の準備と必要なグラフィックスの種類に説明しますが、Quadro FX 3700 以上の製品（90 , 000 円
前後〜）を選ぶと表示方法の選択肢が広がります。

まずは左目用と右目用のステレオ画像を用意する必要があります。写真ではカメラの視点を左右の目の幅だ

3 D 映像の方式と映像機器けずらしたものを用意します。これを立体で見るには、準備した左右の映像を表示させる方式には様々な種類

Windows のアプリケーションでは、ステレオフォトメーがあります。代表的な 4 つの方式について説明します（図 1）。

カー等を使います。座標等の数値データを可視化するもの

視差バリア方式は画面の一部を適切に遮蔽して左目とでは、描画ライブラリーに OpenGL を使って描画させるこ

右目で異なる映像を見えるようにする方式です。パソコンとが重要です。プログラムがステレオ表示に対応していなのモニター用には現在は発売されていませんが、任天堂のい場合でも OpenGL の知識があれば比較的簡単にステレオ

3 DS がこの方式です。見る位置が限られるので 1 人で見るに対応させることができますが、対応しているものを選ん

用途に限定されます。

だ方が容易です。分子やタンパク質の描画では、pymol や

図1

レンチキュラーレンズ方式は画面の表面にレンズがあ

左は視差分割方式、中央が時間分割方式、右が変更方式の模式図
レンチキュラーレンズ方式は割愛した

分子科学研究所技術課報告 201051

技術レポート 計算科学技術班

り、光の屈折によって左目と右目で違って見えるようにす

低下にも耐えられる電源である方が好ましいです。筆者

る方式です。東芝の 3 D テレビがこの方式になります。専は仮設電源を使って PC 本体とプロジェクター 2 台のシス用眼鏡なしで立体視できるため、この方式の技術進歩が目テム（合計 1200 W）を起動させたところ、起動途中で PC

覚しく、立体で見える位置が複数存在するようになってきの電源断を経験しました。原因は電源電圧が 90 V まで低ています。

下していたためでした。そのため、急遽 100 V 専用の電源

時間分割方式は眼の残像を利用します。モニターでは左ではなく、100 - 240 V の電源に交換して展示を乗り切った

目用と右目用の映像が短時間で切り替わり、専用眼鏡ではことがあります。CPU に関しては演算がボトルネックにモニターと同期して片方ずつ遮蔽され、それぞれの目に対ならないように、ある程度の数 core 数と高速なものが必応する画像だけが見えます。Sharp、Panasonic、Sony 等

要となりますが、どれだけ必要かは表示させたい系に依存の 3 D テレビや NVIDIA 3 D Vision とその対応モニターや対します。

応プロジェクターがこの方式になります。シャッター方式であるため映像が暗いのと専用眼鏡が高価（数千円〜）な

どの 3 D 映像方式を選ぶべきかのが欠点です。また、2011年4月の最新のビデオドライバー

代表的な方式を紹介しましたが、どれも万能ではありまを使っても非インターレースの OpenGL の映像を 3 D テレ

せん。そこで、使用方式別に推奨できるケースを述べます。

ビに出力させて立体視することはできませんでした。3 D

時間分割方式の NVIDIA 3 D Vision とその対応モニターがテレビで立体視するためには、サイドバイサイドで出力し最適なケースとしては、日々のデータ解析で細部までじったものをテレビ側で 3 D モードに切り替えなければなりま

くり見る必要がある場合です。偏光方式のモニターが最適

せん。NVIDIA 3 D Vision を Linux で使う場合は、USB ケーなケースとしては、1 ライン毎に間引かれた表示でも許容

ブルで接続する以外に 3 ピンステレオケーブル（販売店経できる場合や不特定多数に対して小規模な無人の展示を行由で NVIDIA から提供してもらいました）で接続する必要う場合です。ちらつきが無いので目の負担が軽い分、画像があり、より上位のビデオカードを用意しなければなりまのデータ量が半分になります。偏光眼鏡が安い（数十円〜）せん。

ので、万一紛失した場合にも安心です。偏光方式のプロジェ

偏光方式は左目用映像と右目用映像で異なる偏光となクターが最適なケースとしては、一般公開など大規模な展るように出力し、偏光眼鏡でそれぞれの目に対応する映像

示を行う場合です。画質やコスト面でも優れています。こを見る方式です。2 台のプロジェクターから直交する偏光

れ以外の場合については、研究の中に取り入れるのは現状

フィルムを透過させて左右の映像をシルバースクリーンにでは難しいと思われます。その理由として、セミナーや発映すシステムや左右の映像がインターレースで表示される表を行う場合、個人のノートパソコンを使うことが多いか

LGやZalman等の 3 Dモニターがこれに属します。プロジェと思います。しかし、ノートパソコンと呼ばれているもの

クタータイプを自作する場合、プロジェクターは DLP 方のほとんどが Quadro を使っていないからです。

式でなければなりません。液晶方式のプロジェクターはレンズを通過する前に既に偏光になっているため今回の目的には使えません。

分子科学研究所一般公開の展示への応用
2009 年 10 月の分子科学研究所一般公開の展示の 1 つとして、リアルタイムで水分子クラスターの分子動力学計算

どのようなコンピューターが必要かを行いながら分子の立体視表示を行うものを出展しました。

ノートパソコンでも法人向け最上位モデルに Quadro の体験型の展示とするため、見学者が Wii リモコンで仮想的グラフィックを搭載したものもありますが、ノートの液晶に水分子を投げられるようにしたところ、まずまず好評でパネルが 3 D に対応していなく使い勝手が悪いと思われました。

す。今回はデスクトップパソコンに絞って重要な点について述べます。

対象が不特定多数の大人数向けでしたので、偏光方式のプロジェクターを使ったものを採用しました。今回のシス

3 D 表示を行うときのボトルネックはグラフィック自体

テムは、図 2 のように DLP 方式のプロジェクター 2 台（合にあると思われがちですが、ビデオカードと PCI Express

計約 14 万円）
、シルバースクリーン（約 14 万円）、偏光の間のバスの速度がボトルネックになる場合があります。

フィルム（約 4 千円）、偏光眼鏡（1 個 50 円）、Intel Core 2

そのため、現状では PCI Express 2 . 0 搭載のものを選ぶべ

Duo E 6600 搭載のパソコン一式（ビデオカードの NVIDIA

きです。電源についても注意する点があります。当然パソ

Quadro FX 3700 約 14 万円を含む）、設置台を組み合わせ

コンに必要なワット数以上であること以外に、多少の電圧て自作しました。

52

分子科学研究所技術課報告 2010

水分子クラスターをスクリーンに映した全体像が図 3 ですが、実際に動いている様子は Youtube で見ることができますので、ぜひ一度ご覧ください。
（http://www.youtube.com/watch?v=NfU 1 QURHVqw）
偏光フィルムを通すとスクリーンに映し出された映像がどのように見えるかを示したものが図 4 です。左下半分は偏光フィルムを通して見ていて、右上半分は直接見ている状態を写真に収めたものです。左目用と右目用に映像が分割できていることが分かります。

図2

図 3 スクリーンに映し出された水分子クラスターの写真
水クラスター部分がぼやけているのは、左右両方の映像を重ね合わせているため

図4

分子研一般公開で構築した 3D 映像システム

水分子クラスターを拡大し、左下半分だけ偏光フィルムを通した実際の写真

分子科学研究所技術課報告 201053

技術レポート 計算科学技術班

HD 動画コンテンツのオンデマンド配信システム
澤昌孝

計算科学技術一係

キーワード：HD（高精細度）、MPEG4、ビデオ・オン・デマンド

はじめに

ダウンロードした動画のコーデックがない場合だと、ユー

計算科学技術班は主に計算機およびネットワーク関連

ザに対応コーデック入手もしくは対応したメディアプレイ

の支援をメインに活動していますが、マルチメディアも IT

ヤー入手の手間が生じます。YouTube 等の動画サイトでは関連として扱うため、ビデオ撮影も一環として携わること

JavaScript を用いてブラウザ上に Flash プレイヤーを起動さが多くあります。ビデオ撮影は分子研で年に 4 回開催され

せ、Flash プレイヤーで動画を再生させる仕組みになっている「分子研フォーラム」などの一般公開イベントにて行う

ます。Flash プレイヤーは FLV/H. 264 /MP 4 /WebM 等多くの動ことが多く、近年では所内ネットワークの充実により LAN

画フォーマットに対応しており、配布元の Adobe 社の統計で限定でライブ中継配信もビデオ撮影と平行して実施してい9 割以上の PC にインストールされているので、ユーザ側のました。最近ではテレビ及びビデオ環境もアナログからデ手間が生じることは起きにくく、非常に利用されやすいシスジタルに移行しており、一部機器においては、さらに高精テムとなっています。こういった Web ページに Flash プレイ

細度（High Definition。以下、HD）環境に移行しつつあり

ヤーを起動させるサーバは、一般的な Apache や IIS 等の Webます。今回はオンデマンド型配信システムの構築と配信に

サーバに「JWPlayer（非商用フリー）」や「FlowPlayer（フリー

適した動画設定の検証を中心にご紹介します。

ソフト）」等で配布されている Flash プレイヤーと JavaScript
ファイルを置いて設定することにより、自前で用意すること

分子研のビデオコンテンツ配信環境ができます（実際の構築例は後述）。

分子研の Web でのビデオコンテンツについては、岡崎
コンファレンスセンターで実施される分子研及び岡崎地区

デジタルキャプチャの選択

イベントを、ライブ中継でキャンパス LAN 内限定にて配

次に映像・音声の取り込みについて考えます。従来のア

信していました。オンデマンド型配信については最近まで

ナログでの取り込みはビデオの RCA 端子や D 端子など外部用意されていませんでしたが、昨年、総合研究大学院大

出力から映像・音声データ別々に取り込んでいました。デ

学の e-learning 用にセミナー配信システムが導入されたのジタルの場合は一本のケーブル（IEEE 1394 や HDMI 等）を機に、ストリーミングサーバ（Windows Media Service）

でデジタルまま映像・音声を纏めて取り込むのが主流ににアーカイブ機能が追加されたため、オンデマンド型配信

なっています。HDD や DVD プレイヤーなども接続できるの環境が整いました。ただ、Windows Media Service ではIEEE 1394 の方が、PC の入力インターフェースとしての普再生時にメディアプレイヤーが必須となるため、最近の及率は高いのですが、転送速度が HDMI の方が優れており、YouTube 等の動画サイトに比べるとユーザフレンドリーで

HDMI 1 . 4 以降では超高解像度の 4 K 2 K（4096 × 2304）もはないところがあります。こういった状況もあり、ブラウ扱えるので、将来性で云えば HDMI に軍配があがります。

ザ上で動画再生できるビデオオンデマンドサービスの構築

こういった状況から、今回の実験は HDMI でキャプチャすを試みました。

ることにしました。
HDMI キャプチャについては現在のところ、PCI-Express

ブラウザ上での動画再生させる仕組み

接続のものがほとんどで、備え付けの PC もしくはサーバ

通常、Web ページ上にある動画ファイルのハイパーリン

であれば問題ないのですが、撮影場所の自由度を考慮す

クをクリックすると、ローカルにダウンロード後、メディア

ると、持ち運びができるノート PC に接続できるインター

プレイヤーで再生されます。ただ、メディアプレイヤー側でフェース（USB、ExpressCard 等）の HDMI キャプチャであ54

分子科学研究所技術課報告 2010

る方が都合良く、採用したのは紹介ページの「HD 配信システム」の図の左下側に写っている USB 接続のリアルタイ
ムエンコーダ（SKNET MosterHD 264。以下、HD 264）となりました。

（ケース 1）1080 i の場合・ビットレートが 10 Mbps 未満の場合、回転している羽付近からブロックノイズが観測される。
・動いていない背景のモノスコープパターンにもノイズの影響が出て、確認できる垂直及び水平解像度が 500 本未

MPEG4 動画の考察

満ぐらいまで低下した（図 1、ビットレート 1 Mbps 時）。

HD 264 で 出 力 さ れ る 動 画 フ ァ イ ル は MPEG 4（ 以 下、MP 4）です。MP 4 は動画・音声をデジタルデータとして扱うための規格で、動画圧縮には H. 264 が採用されています。H. 264 の圧縮効率は従来利用されていた MPEG 2 の 2倍以上であり、圧縮された動画ファイルのサイズが同じでも、MP 4 の方が質の良い映像が得ることができます。つまり、帯域で問題が出やすく、なるべくデータサイズを抑えたいビデオ配信には適した規格と考えられます。まずは配信する前に、視聴に影響ないレベルを保ちつつ、どれほどMP 4 ファイルサイズが小さくできるかを検証が必要です。
H 264 できる MP 4 の主な設定は「出力解像度」、「フレーム図1

レート」、「ビットレート」及び「描画方法」です。この内サイズに直接影響が出る設定は後半の 2 つで、「ビットレート」は一秒あたりの映像・音声データの情報量を示し、数値が大きければ画質が良くなりますが、ファイルサイズが（ケース 2）720 p の場合・ビットレートを 5 Mbps 程度にしても、回転部分からブロックノイズは観測されず。

増えます。一方の「描写方法」には「インターレース走査

・ビットレートが 1 Mbps ではブロックノイズが発生する（一画面を半分ずつ二回に分けて描写）」と「プログレッシ

が、1080 i の同一ビットレート時と比較してもノイズの大ブ走査（一括描写）」があります。フレームレートが同一

きさは小さく、垂直及び水平解像度の 600 本程度と低下がであれば、ファイルサイズについてインターレース走査は少ない（図 2）。

プログレッシブ走査の半分になりますが、半分ずつの描写となるため、チラツキが発生しやすくなります。
以上より、検証の設定条件は、動きの滑らかさに影響を与える「フレームレート（1 秒あたりの映像数）」は 30 fpsに固定でビットレートを変化させながら、インターレース
走査でカメラ（Sony HDR-AX 200）にて外部出力できる最大解像度 1920 × 1080（以下、1080 i）の場合と、プログレッシブ走査でカメラ外部出力できる最大解像度：1280 × 720
で ( 以下、720 p) の場合の 2 つにしました。なお、1080 i と720 p のファイルサイズはビットレートが同一なら、
1920 × 1080 /（1280 × 720 × 2（プログレッシブ走査の分））＝ 1 . 125となるため、ほぼ同じとなり描写方法による画質の影響が比較しやすくなっています。

図2

一分間撮影した際のケース毎の出力 MP 4 ファイルのおおよそのサイズの結果（5 回ぐらいの撮影データの平均）と、その際のブロックノイズの有無（色が付いた個所でブロッ出力されるファイル映像の検証

クノイズが発生）について表 1 にまとめました。配信する

撮影は、解像度の指標として用いられるモノスコープにはできるだけデータ量は少ないことが望ましいことから、パターンを背景に回転する風車を被写体にして行いました。

ビットレートが少な目でもノイズの影響が出にくいプログ

なお、画質比較の際にはケース 2 の画像の倍率を 75％、ケー

レッシブ描画の動画が望ましいという結果になりました。

ス 1 の画像を 50％にし、縮尺を合わせた上で行っています。

分子科学研究所技術課報告 201055

技術レポート 計算科学技術班再生させた HTML ファイルの中身を示します（図 3 は実際

表11080 i

720 p

1 Mbps

9 MB

8 MB

2 Mbps

17 MB

16 MB

5 Mbps

39 MB

39 MB

10 Mbps

77 MB

75 MB

15 Mbps

112 MB

114 MB

20 Mbps

145 MB

150 MBにブラウザで表示したもの）。
<html><head> <title></title><meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;
charset=shift_jis"><meta content="MSHTML 6 . 00 . 2900 . 6049 "
name="GENERATOR"></head><body><script type='text/javascript' src='swfobject.js'></script>

配信用の動画ファイル調整
先の検証では、HD 264 で予めビットレートを絞った状<div id='mediaspace 1 '>This text will be replaced</div><script type='text/javascript'>

態で MP 4 ファイルを生成していますが、セミナーやイベ

var so = new SWFObject('player.swf','ply',' 470 ',' 320 ',ント等では保存用になるべく最高品質（HDTV レベル以上）' 9 ','# 000000 ');で MP 4 ファイルを作ります。そうしますと、サイズは大so.addParam('allowfullscreen','true');

きくなりますが、FFMEPG 等を利用して配信用に解像度・

so.addParam('allowscriptaccess','always');

ビットレート・フレームレートなどの設定を落として再エ

so.addParam('wmode','opaque');

ンコードします。ここでは、下り通信速度が遅い場合や再so.addVariable('file','output.mp 4 ');生する PC が古い場合も考慮して、以下のように 3 段階で

so.write('mediaspace 1 ');再エンコードを行いました。

</script>・720 p ( 1280 × 720 ), 5 Mbps, 30 fps</body></html>

・480 p ( 852 × 480 ), 1 Mbps, 15 fps
・360 p ( 640 × 360 ), 768 kMbps, 15 fps
FFMPEG での変更方法は上記の 480 p に再エンコードする例として、
ffmpeg -i input.mp 4 -acodec copy -vcodec libx 264 -vpre
medium -b 1000000 -r 15 -s hd 480 output- 480 p.mp 4となります。なお、FFMPEGでのオプションについてはバージョンによって大きく変わることがありますので、事前に使用する FFMPEG のヘルプヘルプメッセージ（ffmpeg -h）で調べて置くなどの注意が必要です。こういった CUI 的な方法を好まない場合は、いくつか FFMPEG を GUI で動かせるソフトもありますので、そちらをご利用すると良いでしょう。

配信サーバの構築例
今回は「JWPlayer」を使って Flash プレイヤーの Web ペー

図3ジを発信する配信サーバの方法を紹介します。JWPlayer の配布ページからダウンロードしたアーカイブから必要なも

ダウンロードしながらの動画再生のは「player.swf」（フラッシュプレイヤー）と「swfobject.

先に示したようにブラウザ上で動画が再生できるようにjs」(JavaScript) のみです。この 2 つのファイルを動画再生なりましたが、普通の MP 4 ファイルでは、再生できるまでさせたい HTML ファイルが置いてあるページにアップローにデータのダウンロード完了を待つ必要があります。ダウドします。後は HTML に JavaScript を適用させる構文（色ンロードしながらの再生する方法は「プログレッシブダウの付いている個所）を入れるだけです。以下に同じフォルンロード」と呼ばれ、MP 4 ファイルの場合、MP 4 Box 等でダに MP 4 ファイル（output.mp 4）を置いて、ブラウザ上でヒントトラックを追加することにより実現できます（以下、56

分子科学研究所技術課報告 2010

MP 4 Box でのコマンド例）。
MP 4 Box -hint input.mp 4 -out output.mp 4
GUI で行いたい場合は Windows では mp 4 UI がありますので、そちらで処理できます。なお、ヒントトラックの追加
処理は処理対象の MP 4 ファイルが 2 GB 以下である必要が
あります。

おわりに
今後の予定としては、計算科学研究班が分子研のイベン
ト等でビデオテープに録画し続けてきた動画をファイル化
して、ビデオコンテンツの充実化を目指しています。

コラム

コラム

スパコンで実行されたプログラムの解析
計算科学技術二係

長屋

貴量

昨年度、当センターの共同利用マシン（スーパーコン

カテゴリー 7 対応ケーブルは買わない方が良い
計算科学技術三係 松尾純一

なぜならばそれは自称カテゴリー 7だからだ。

ピュータ）の利用傾向の把握と、web サービスの仮想マシン

最近になってやっと本物のカテゴリー 7（以下 CAT 7）が化を行ってきた。当センターには、スパコンが 3 システム設規格化されたが、コネクタ形状が今までとは違ったものと置されており、その利用ログを各種収集しているが、そのなった。たしかに周波数特性は良作りになっているだろうか

利用傾向を可視化したことはなかった。そこで、昨年度初め

ら特別な用途で使用するならば良いかもしれ無いが、通常用て、ログを取り纏め、各システムの利用傾向を分析した。特途では値段が高いだけ。

に、計算プログラムの種別（MO/MD）、プログラムの実行時さらに言うと、CAT 7 を使用しなくてはいけない LAN の規間、同時利用 CPU 数などについて、岩橋さんの助言を得つつ、格はまだ無い。10 GBASE-T は？と思われるかもしれ無いが、統計を取った。例として、図に、昨年 4 月〜 12 月末の間で

実は CAT 6 A を使うこととなっている。値段が高いケーブル

集計した、各マシンで実行されたプログラム種別の比率の結じゃないと 10 G に対応していないように宣伝されているの果を示す。得られた結果を総合すると、各システムはそれぞで注意が必要だ。

れ特色ある利用傾向が見られ、こちらの設計意図通りに各マ

話 が 変 わ る が、CAT 6 A に は 規 格 が CAT 6 A(EIA/TIA) とシンが利用されていることを確認できた。これにより、次期

CAT 6 A(ISO/IEC) の 2 種類がある。文字上の違いは A が大スパコンの機器選定に有用な情報を提供することができた。

きいか小さいかだけなのでわかりにくいが、経路の規格は統

また、一昨年に計算センターの HP 及び技術課 HP を仮想化し一しておかなくてはいけないので、10 GBASE-T で接続する

たのに引き続き、技術情報ネットワークのマシンも仮想化し際には知っておく必要が有る。

た。その結果、以前に比べ検索時間など体感速度が向上した

写真は CAT 7 のコネクタ 1 つ。TERA 規格のメスソケット。

と考えている。

分子科学研究所技術課報告 201057

技術レポート 計算科学技術班

コラム

高速ファイル転送プログラム HSCP
計算科学技術三係 内藤 茂樹

コラム

クラウドコンピューティング
計算科学技術一係 手島 史綱

計算科学研究班では、遠距離で大容量のファイルを高速転

昨年あたりから、コンピュータ系の雑誌や WEB の記事な送するための HSCP というプログラムを開発している。そのどでよく見かける単語にクラウドコンピューティングがある。

特徴はデータ通信に tcp ではなく udp を利用している点にあコンピュータのいろいろなサービス（アプリケーションやる。tcp は一定間隔でデータを受け取ったことの確認を要求

ハード資源など）をインターネット経由で受けるものである。

する。そのために転送するデータが巨大になると、その確認

サービス提供の形態にはいろいろあるが、計算科学技術班と回数が増えてしまい転送速度が上がらない。一方 udp は確認

して興味を示しているのは、ネットワーク経由でコンピューが無いのでタイムロスを少なくできる。実際のプログラムでタシステム基盤を提供（IaaS：Infrastructure as a Service）

あるが、基本的な通信はsshによって確保されたsslコネクショ

し、組織（ファイアーウォール）内でクラウドを構築するンを使うことでサイト間通信で認証等のセキュリティを確保

プライベートクラウドである。最近になって、これらを可能し、データ通信に udp を非暗号化で使うことにより高速化をにするオープンソースのミドルウェアの開発が活発であり実現している。そして scp のファイル転送部分を UDT と言う利用できるようになってきている。その中で、米 NASA を中

udp でファイル転送を行うプログラムに置き換える形で実装

心に開発が進められている OpenStack（多数の日本企業も参している。hscp については https://ccportal.ims.ac.jp/software/加）と欧州で開発が進んでいる OpenNebula が代表的だといhscp もしくは http://sourceforge.net/projects/hscp を参照して貰える（日本国産でも Wakame-VDC というものがある）。コン

いたい。これらのサイトからバイナリ、ソース両形式でダウ

ピュータシステムの高可用性や GUI による管理という点ではンロードできる。そして実際に転送実験を行ったところ、途

OpenNebula が一歩進んでいるようである。我が班では、昨中経路に問題が無ければ帯域の 9 割前後の転送速度を出せた。

年から情報収集・調査をして、いくつかのオープンソースク

1000 BASE-T での転送なら 900 Mbps、従って凡そ 110 MB/s

ラウドミドルウェアをテストしてきた。今後は、高可用性なの転送速度であり、DVD 一枚（4 . 7 GByte 程度）のデータなOpenNebula を使用してプライベートクラウド形態の IaaS をら 40 秒程で転送可能である。

構築し、WEB サーバやメールサーバなどを運用できるように技術習得と実運用を目指していく。

58

分子科学研究所技術課報告 2010

技術レポート 低温技術班

分子研山手地区液化システムの改善
水川

哲徳

低温技術係

キーワード：三重管、バックパージ、回収率

概要
分子研山手地区のヘリウム液化施設におけるヘリウム
液化率は、約 23 ℓ/hr であるが、それに対して三重管の長さは 10 m ときわめて長い。そのため詰まりやすく、詰まったら対処しにくいものである。これまでは液化運転停止後バックパージをすることによりこのトラブルを回避してきたが、今回三重管（戻り側）に詰まりが生じたのでその状
況および対応について報告する。
ま た、 回 収 率 が従来 75 % 程度と低

写真 2

PI112

図1

フロー

い状態で推移していたがこれを飛躍的に向上させることが出来たのでそのことについても
報告する。

写真 1

三重管

三重管の詰まり（1）状況
液化運転時、通常は JT 弁（戻り側）付近の圧力 PI 112≒ 貯 槽 圧 だ が、 こ の と き は 液 化 運 転 開 始 後 12 時 間 で
PI 112 = 0 . 03 MPa、貯槽圧 = 0 . 05 MPa と甚だしく乖離していた。液化率は通常 23 ℓ/hr に対し約 15 ℓ/hr。そしてさらに、液面計の数値が甚だしく不安定であった。三重管の戻り側が不純物により詰まってしまったと判断した。
（2）対処
通常は三重管を貯槽から抜いて不純物除去作業を行うのであるが、当センターの三重管は 10 m もの長さがあるため、その方法では業者に依頼する必要があり多額の費用がかかってしまう。そこで次の方法で解決を試みた。
ⅰ）PI 112 の分岐にガスボンベを配管する。

ⅱ）貯槽横のバルブ HV 3034 を開き、貯槽圧を抜き 0 . 035
MPa に降圧する。
ⅲ）ガスボンベから三重管に暖かいガスを貯槽圧が 0 . 04
MPa になるまで流す。
ⅳ）HV 3034 を開き、貯槽圧を抜き 0 . 035 MPa に降圧する。
ⅴ）ⅲ）〜ⅳ）の操作を 3 回繰り返した。

分子科学研究所技術課報告 201059

技術レポート 低温技術班（3）結果
この結果、三重管のつまりは解消された。PI 112 ≒貯槽
圧で安定し、液面計の数値も安定した。但し、貯槽内のガ
ス温度が上昇したため、運転開始後 2 日間ほど液化率が悪く、その後 23 ℓ/hr に回復した。
（4）今後の対応
今まではバックパージ 2（戻り側）は 6 時間程度しか実施していなかったが、今後 12 時間以上実施するようにする。
変更後のバックパージ手順は以下の通りである。
、真空を破る。
ⅰ）液化機外槽に窒素ガスを入れ（4 ℓ× 4）ⅱ）ガスバッグ放出弁を開き液化機のガス抜きをする。
写真 3ⅲ）CV 111 を開き、貯槽から液化機内部に蒸発ガスを

ヘリウム乾燥器

24 〜 48 時間流す。このときタービン入り口弁も開けてお（2）ヘリウム液化機の分析計

く（バックパージ 1）。

対策前：He バッファータンク→液化圧縮機→液化機ⅳ）CV 111 を閉め、CV 112 を開き、貯槽から液化機内
部に蒸発ガスを 12 〜 24 時間流す（バックパージ 2）。

分析計→大気放出
対策後：He バッファータンク→液化圧縮機→液化機
分析計→ガスバッグ

回収率の向上㻝㻜㻜䝦䝸䜴䝮ᅇ཰⋡䛾᥎⛣

㻥㻡
㻥㻜
㻤㻡
ᅇ
཰
⋡
咁
䠂
咂

㻤㻜
㻣㻡
㻣㻜㻜
㻢㻡
㻢㻜

写真 4

液化機の分析計

その結果、表 1 に示すようにヘリウム回収率が飛躍的に
図2

2008 年度以前のヘリウム回収率向上した。

分子研山手地区のヘリウム回収率は 75 % 程度で推移し年月ていた。この回収率低下の原因は分析計（乾燥器および液2009 年 4 月

99化機）からの大気への散逸によると思われた。

2009 年 5 月

100

そこで、以下のように対策をした。

ヘリウム回収率（%）

2009 年 6 月

972009 年 7 月

100（1）ヘリウム乾燥器の露点計

まとめ

対策前：
不純 He ガス→回収圧縮機→乾燥器→長尺ボンベ
露点計→大気放出
対策後：（1）三重管が詰まったが、費用をかけることなく解消できた。詰まりの原因は不純物であるが、長尺ボンベのガ
ス純度に応じて適切なバックパージをする必要がある。

不純 He ガス→回収圧縮機→乾燥器→長尺ボンベ
露点計→ガスバッグ（2）二カ所の分析計からのヘリウムガスの大気放出を解消することにより回収率を向上できた。これらの量は単位時間あたりでは少量であるが、積算すると回収率に大きく寄与するのでおろそかにできないことがわかった。

60

分子科学研究所技術課報告 2010

技術レポート 学術支援班

赤外・ラマン分光法による電子状態の研究
売市

幹大

学術支援係

キーワード：分光法、電荷移動塩、相転移、電子状態

はじめに

TTF および TTP 類縁体の振動スペクトル

様々なテーマで他大学との協力研究を行った。赤外反射

TTP 類 縁 体 で あ る BTM-TTP や TTF の 類 縁 体 で あ るおよびラマン分光法、Ｘ線結晶構造解析、磁化率測定を用

TP-EDTT、EDO-TTF モノクロロ誘導体および DMEDO-EBDT、いて電荷移動塩の電子状態を明らかにした。それらの成果

そしてそれらのラジカル塩について分子振動に関する情報は国内の学会および国際学会 ICSM 2010 で発表され、あを得るためラマンスペクトルを測定した。この結果に対しるものは論文誌に掲載された。

中野（京大）らが B 3 LYP/ 6 - 31 G(d,p) 法での振動解析に基づ
き振動スペクトルの帰属を行った。スペクトルの温度依存 -ET 2 IBr 2 の電荷秩序相転移の研究性と合わせることでそれぞれのドナーの電荷分離の状態と-ET 2 I 3 を冷やしていくと結晶の対称性の低下と電荷の相転移の関係について明らかにした（石川ら 2010 年化学会

秩序化を伴う構造相転移を起こして金属から絶縁体となる。

春季年会、中野ら 2010 年化学会春季年会、村田ら 2010 年

それに対し非常によく似た構造の  -ET 2 IBr 2 では 200 K

ICSM、中野ら 2010 年 ICSM、石川ら 2010 年分子科学討論会、付近で半導体−半導体転移を起こし、その違いの由来も電

平松ら 2010 年分子科学討論会）。4 - 7 )子状態も不明であった。
磁化率の測定の結果、200 K 付近だけでなく 160 K 付近にも異常が観測された。また室温から 200 K 付近までの高非局在型一重項ビラジカルの強い分子間相互作用の実験的解明

温相も常磁性を示しており、電荷の局在が見られることを久保（阪大）らはこれまでにフェナレニルという不対電明らかにした。この結果と赤外およびラマンスペクトルの子と  共役系を融合させることで高い非局在化能を有する

解析結果を合わせて Yue（分子研）らは、IBr 2 塩では室温安定な一重項ビラジカル種の研究を行ってきた。その中でで既に電荷の不均化が起こっており、200 K 付近で電荷のも結晶中で - 一次元鎖を形成した化合物は分子間の不対秩序化が起きるが、その揺らぎは 160 K 付近まで残ってい電子環相互作用の働いていることが構造解析の結果予測さるために異常が観測されるという、I 3 塩と異なる電子状態

れた。電子スペクトルの測定を共同研究で行い、溶液中よの変化の起きていることを明らかにした（Yue ら 2010 年

りも大幅な低エネルギー領域に吸収を与えることを明らか

化学会春季年会、薬師ら 2010 年物理学会春季大会、Yueにした。また  共役系の長さを変えた類縁体と比較するこ

1, 2)

ら 2010 年 ICSM、Yue ら 2010 年物理学会秋季大会）。

とで固体中の分子集合体としての長波長シフトとビラジカ
ル性の関係が明らかになった。8 )-ET 2 MHg(SCN) 4 塩の電子状態
-ET 2 MHg(SCN) 4 (M=NH 4 , K, Rb, Tl) の低温下の赤外・ラマン測定について比江島（東工芸大）らと協力研究を行った。この系の塩が M を変えることで低温での電子物性の大きく異なる原因について、赤外反射およびラマンスペ■ 参考文献1) Y. Yue et al., Phys. B: Cond. Mat., 405, S232 (2010)
2) Y. Yue et al., Phys. Rev. B, 82, 075134 (2010)3) T. Hiejima et al., Phys. B: Cond. Mat., 405, S153 (2010)4) T. Murata et al., Phys. B: Cond. Mat., 405, S45 (2010)

クトル測定の結果から対称性の破れに伴う電荷秩序揺らぎ

5) T. Murata et al., Chem. Mat., 22, 3121 (2010)の発生の違いによることを見出した（比江島ら、2010 年

6) Y. Nakano et al., Phys. B: Cond. Mat., 405, S49 (2010)

ICSM）。3 )7) Y. Nakano et al., Phys. B: Cond. Mat., 405, S198 (2010)8) A. Shimizu et al., JACS, 132, 14421 (2010)

分子科学研究所技術課報告 2010

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技術課活動レポート

水銀リサイクル永田正明

ガラス機器開発技術係 安全衛生管理室（併）キーワード：リサイクル、水銀、廃棄物、アマルガム

別の専門業者に引き渡されてリサイクルされます。

はじめに
私は北海道大学で開かれた第 26 回大学等環境安全協議

その後、乾電池を多段式焙焼炉で培焼します。この工程

会技術分科会に出席し、施設見学では北見市にある野村興で水銀を蒸気として取り出し、濃縮・精製して出荷します。

産イトムカ鉱業所を訪問しました。

焙焼された乾電池は解砕・磁選されて内容物の亜鉛やマン

野村興産イトムカ鉱業所はかつて日本最大級の水銀鉱山でしたが、現在は全国で唯一水銀処理施設を有する事業所として、電池や蛍光灯に含まれる水銀のリサイクル処理

ガンと外缶の鉄に分別して出荷され、各種製品としてリサ
イクルされます。
作業員は水銀蒸気の対策として、ゴーグル、防毒マスク、ゴム手袋を装着していました。

を行っています。
本稿では、電池や蛍光灯のリサイクル処理工程と水銀の危険性並びに漏洩した水銀の回収手法について紹介します。

蛍光灯処理工場
蛍光灯は破損防止のため箱に入った状態で搬入され、処理前に箱から出して破砕機に投入します（写真 2）。破砕

施設見学報告乾電池と蛍光灯は別々の工場で処理されていました。

された蛍光灯を洗浄し、異物を除去した後、乾電池と同様に多段式焙焼炉で焙焼します。この工程で蒸気として取り出して回収した水銀を濃縮・精製して出荷され、再び蛍光電池処理工場
乾電池のリサイクル工場には、全国から廃棄電池が搬入管の製造等に使用します。

されます。マンガンやアルカリの乾電池とニッケルカドミ

蛍光灯はかつて 1 本あたり 50 mg 程度の水銀を使用してウムをはじめとする二次電池が、混合した状態で処理工程いましたが、使用量は次第に削減され、現在は 1 / 10 程度に投入されます。

の約 5 mg まで削減されています。蛍光灯に使用されるガ

まず、形状と内容物による自動選別を行います。さらに目視による選別を行い（写真 1）、抽出された二次電池は

図162

目視による電池の選別

分子科学研究所技術課報告 2010

ラスや電極も、ガラス原料やアルミ原料として各種工業用品にリサイクルされます。

写真 2

搬入された蛍光灯と処理工程への投入口最近では水銀の回収量が出荷量を上回り、精製した水銀を保存しているそうです。それでも、蛍光灯の全製造数の約 4 割しかこの工場に回収されていません。

で水銀の漏洩が発生した際には、次のような手法で回収することが可能です。
ゴム手袋、マスク、防護メガネは、作業者の安全を守る

ここでも、作業員は水銀蒸気の対策でゴーグル、防毒マ

ために絶対必要です。そのうえで水銀を回収する瓶（金属

スク、ゴム手袋という教科書通りの姿で作業を行っていま

缶は水銀と合金を作るので使用できません）、被覆を除いした。

た銅線、希塩酸を準備します。
大きな水銀の粒はチリトリ等で丁寧に回収します。細か

水銀の危険性と回収手法

い水銀の粒は、希塩酸で表面を洗浄した銅線とアマルガム

水銀の危険性（水銀と他の金属の合金）を作ることにより付着させ、回水銀は常温で容易に気化するため呼気として人体に入収瓶に回収します。回収を繰り返すうちに水銀が銅線に着りやすく、人体に吸収されると表 1 に示す症状を呈します。

き難くなってきたら、希塩酸で銅線を軽く洗って活性化さ

また、水銀化合物は、皮膚に付くと皮膚炎を起こし、皮膚せます。回収が終了したら、懐中電灯等を使って水銀粒がから体内に吸収される可能性があります。そのため、水銀無い事を確認します。

が漏洩した場合は徹底的に回収する必要があります。

最後に希塩酸と銅線も回収瓶に密閉して、廃棄物貯蔵所に搬入します。

表1
急性中毒

慢性中毒

水銀が人体に吸収された際の症状

腹痛、嘔吐、下痢、歯肉炎、肺炎、腎障害、循環器障害
歯肉炎、手のふるえ、頭痛、不眠、倦怠感、脱力感、食欲不振、歯肉出血、腎障害、聴力障害、
視野狭窄

まとめ
乾電池と蛍光灯のリサイクル処理施設を見学して、水銀処理は多くの手間と危険を伴うものであることを目の当たりにしました。電池や蛍光灯はついつい不燃物として安易に捨ててしまいがちですが、分別回収に積極的に協力する必要性を痛感しました。

水銀の回収手法

また、水銀の危険性や回収の難度を踏まえると、水銀を水銀を使用する所では水銀回収キットが常備されてい使った実験は極力行わないようにすること、水銀を使う必ると思いますが、キットの備え付けは義務ではありません。

要がある実験でも水銀の使用量を出来る限り削減すること

キットが不足している、もしくはキットが存在しない場所

を、研究者に協力を求めて進めていきたいと思います。

コラム

語学研修に参加して機器利用技術一係

牧田

誠二

技術課に属する技術職員として職務遂行に必要な一般的知

人留学生が増え職務において接することも少なくない。その識、専門的知識及び技術等を修習させ職員としての見識、資ため、語学の必要性は常に感じてはいたが、現実的に修得と質の向上を図ることを目的とする研修として「東海・北陸地

なると困難さも伴うこともあり、今回の研修は絶好の機会と

区国立大学法人等技術職員合同研修」、「放送大学を利用した

してとらえることができた。具体的には英会話スクールに週

職員研修」が毎年行われている。私も過去に数回参加し、通2 回（1 回あたり 50 分間レッスン）英語のみで行われるレッ

常業務では修得することが出来ない貴重な知識、経験を得る

スンに半年間通った。もちろん良くも悪くも受験英語は修得

機会に恵まれてきた。しかし、その一方で研修内容が職務としてきてはいるが、実践会話のような生きた英語は経験によっ

大きく懸け離れてしまっているケースや短期間の研修のためてのみ培われるので、通い続けることにより自身の向上が実

充分な教養を得る前に終了してしまうケースがあることも事

感できるものであった。半年間という短い期間であったが、実である。そんな折、昨年度は新たに語学研修が開催され参技術職員としての職務の幅を広げるために可能であれば継続加の機会を得たので、こちらについて報告する。近年、外国的な研修になることを強く望みたい。

分子科学研究所技術課報告 2010

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技術課活動レポート

職場体験報告：光の速さをはかる
岡野

泰彬

光計測係

キーワード：職場体験、光速、パルスレーザーについて雑談を交えて説明を行った。後半は、実験室に移

はじめに技術課ではアウトリーチ活動の一環として近隣の中学

動して機器に触れながら研究体験を行った。また、他の職校から職場体験生徒を受け入れており、光技術班でも年に員に補助を依頼するなど実験室での生徒の安全面について2 回ほど受け入れている。近年のプログラムは極端紫外光は十分配慮した。

研究施設（UVSOR）での見学や作業体験を中心に編成さ実験は以下の方法により行った：①レーザー光源から出れていたが、今年度は更にレーザー関連のプログラムが追射するパルス光を二つに分け、それぞれの光の通る距離に加された。ここでは 10 月 21 日に岡崎市立竜南中学校より差（光路差）をつける。②高速フォトダイオードでそれぞ

生徒を受け入れた職場体験のなかで、筆者が担当したレーれのパルス光を検出し、光の到達するタイミングをオシロ

ザー関連プログラムについて紹介する。

スコープで計測する。③得られた検出信号の時間差と光路差の関係から光の速さを求める。

体験テーマについて

体験では、光路長の変更とオシロスコープを用いた光の職場体験にあたって事前に取られたアンケートから、体到達時間差の計測を生徒に担当してもらい、測定した光路験生徒は研究所での仕事だけでなく研究そのものにも興味

差と検出信号の時間差のデータを方眼紙上でグラフ化し光を持って職場体験に臨んでいることが分かった。そのため、の速さを見積もる解析を行ってもらった。グラフなどの解本体験プログラムではレーザー計測の基本技術に触れても

析データは記念に持ち帰ってもらったためここでは示すこ

らうことを目的とし、超短パルスレーザーを利用した光速とができないが、実験精度に見合った光速度を求めること

測定を体験テーマに設定した。さらに、実際に機器に触れ

ができた。

ての

実験

と得られたデータの解析を通して、研究にかかわる一連の作業を体験できる内容とした。

おわりに今回の体験で用いる超短パルスレーザーは、過渡的な研究所における職場体物性の診断、制御、機能発現をはじめ光分子科学研究にお験は、生徒にとって先端科いて欠かせない実験装置の一つである。一般に、レーザー学研究の一端に触れる貴重装置を用いた研究ではミラーやレンズなどの光学素子を配な機会である。このような置した光学回路を構築して実験が行なわれており、パルス

体験は生徒の科学や研究にレーザーを用いた光学回路を構成する基本要素の一つに光対する意識形成に少なから

学遅延回路がある。光学遅延回路は光の空間的な移動量のず影響を与えると考えてい差（光路差）から光の到達時間を制御する機構であり、パる。そのため、生徒の興味

ルス光のタイミング制御には欠かせない機構である。本体を引き出すことを心がけて本体験プログラムに取り組んだ。

験では、この機構を応用して光路差と光の到達タイミング

体験後に頂いたお礼状によれば、興味を与える機会とするのずれから光の速さを見積もる実験を行った。

ことができたと推測される。しかし、本体験の実施に当たっ

実験室での風景（測定法について説明）ては準備不足だった局面もあり、この体験を教訓として今体験プログラムの内容
本テーマに割り振られた時間は 1 時間 40 分であり、その内の前半は、光の基礎知識や体験テーマに関連した背景

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分子科学研究所技術課報告 2010

後はより一層洗練された内容としていきたい。
体験を行うに当たってレーザー光源をはじめとした実験環境を提供して頂いた大森教授に感謝いたします。

技術課活動レポート

UVSOR 施設の見学対応について蓮本

正美

極端紫外光技術一係

キーワード：放射線、入退出管理、光と電子

はじめに室の管理をきちんと行っています。許可される見学時間は

平成 10 年度から平成 22 年度までの 12 年間、UVSOR 施

30 分以内ですが、リング室全体を見渡せるテラスの上で設の見学を担当しました。UVSOR 施設内で見学者を引率の見学は、床上での放射線量（約 0 . 3 Sv/h）より高い（約して見学者の記録が残っていた、平成 12 年度から平成 22

3 Sv/h）ために見学時間は 15 分以内に制限されているの年度までの所外からの見学対応について報告します。

で、時間をオーバーしないように気を配っています。見学
終了後、ポケット線量計の値を見学届に記入して、ポケッ

見学の受け入れト線量計を安全管理室に返却して見学の対応は終了します。

自然科学研究機構岡崎 3 機関の見学者の受け入れは、事務センターの総務課企画評価係が窓口になって行っており、見学の内訳その中で分子科学研究所の見学については、技術課学術支

図 1 は平成 12 年度から平成 22 年度までに対応した見学

援班学術支援係が見学のスケジュールを作成しています。

の見学件数と見学者数を描いたものです。法人化された直学術支援係から UVSOR 施設見学の受け入れ要請があり、後の平成 15 年度と 16 年度は見学者の数は大きく減ってい

希望する見学日時が見学可能であるかを検討して見学の受ますが、それ以外の年では 100 人以上の見学者があり、多け入れを決めています。毎週月曜日のマシンスタディーやい年では 250 人以上の見学者がありました。

1 年間に数週間あるマシンスタディーの日は、原則見学は受け入れないことになっているが、できるだけマシンスタ

11 年間の見学者の総数は 1940 人、年間平均は約 180 人でした。

ディーの中断時間が短くなるように学術支援係と見学時間の調整を行って、マシングループに見学を許可していただ
き、極力見学を断らないようにして広報活動に協力するよう努めました。

見学の手続きUVSOR 施設のストレージリング室は放射線管理区域となっているので、放射線作業従事者で UVSOR 入退室カー
ドを持っている者しか入室することができませんが、事前に見学者名を記入した見学届に放射線管理責任者と放射線取扱主任者の捺印をもらって、安全衛生管理室に見学届を提出すことによって、見学者のストレージリング室への入室が可能となります。事前の手続きのために、見学日の 1

図1

見学件数と見学者数の推移

週間前までに見学者の名簿を提出してもらうのには、学術支援係の協力が欠かせませんでした。

図 2 は見学者の人数の内訳で一番多かったのは高校生

見学当日は放射線の被ばく量を計るポケット線量計をで全体の 20％で 363 人、次に大学生の 16％で 291 人、理安全衛生管理室から借り、施設のパンフレットを人数分用

科の先生が 5 ％で 91 人となっており、学校の先生と生徒意して、見学者の引率をしてストレージリング室への入退で全体の約 4 割を占めていました。企業関係者が 20 ％で分子科学研究所技術課報告 2010

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技術課活動レポート

360 人、研究者が 12％で 228 人、文部科学省等の職員が 8％・光は波でもあり、粒子でもあるで 137 人、大学や研究所の技術職員が 7％で 135 人、機構・光のエネルギーは振幅ではなく波長によって決まるや大学の事務職員が 4％で 80 人でした。

・なぜ光を使って実験するのか
・光と電子のエネルギーのやり取りについて
・物質の性質は電子によって左右される光は身近でありふれたものなのに常識では理解できな
い不思議なものだと感じてもらえたら幸いです。

おわりに一方的に説明するだけでは興味を掻き立てることはできないので、日常ではなかなか経験できないことを体験す
れば興味を持ってもらえるだろうと、いろいろ思案しています。その中の一つとして、直径 3 cm のネオジム磁石を鉄板にくっつけると手では引き剥がすことができないこと
図2

見学者の内訳を体験してもらって、ネオジム磁石の磁力の強さに驚いてもらい、これと同様の磁石が強力な光を発生させるために、

図 3 は見学件数の内訳で、文部科学省等の職員の見学件

ストレージリングの挿入光源に使用されている。また、ネ数が一番多くて全体の 35 ％を占めています。次に研究者

オジム磁石の強力な磁力はモーターの性能を大きく向上さ

が 14％、企業関係者が 10％、高校生が 7％、大学生が 7％、せ、モーターの小型化や省エネに大いに役立っている。こ

事務職員が 7％、技術職員が 5％、学校の先生が 3％でした。

ういった磁性を詳しく調べる研究にも光を使った実験は欠
かせないものである。というように体験から話を広げてい
けば、もっと見学を楽しんでもらえて、科学への興味を持ってもらえるのではないかと思っています。

図3

見学件数の内訳

見学者への説明
見学者への説明は自分で行ったり、施設の教授や准教授の方に説明を分担してもらっています。そして 2 年ほど前
から高校生や企業の人たちへの説明は、自分で行う機会を少しずつ増やしていくようにしました。
以前の説明は施設の概要や機器の性能や運転状況や利用状況を中心に行っていましたが、それらのことは施設のパンフレットに記してあるので、最近は、特に高校生に対しては、科学は不思議で面白いという興味が湧くようにしたいという思いがあって、以下のことを中心に説明するよ
うに心がけました。
・光とは何か

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分子科学研究所技術課報告 2010

UVSOR 見学風景

編 集 後 記「かなえ」は研究職員と事務職員、そして我々技術職員
が 3 本足となって研究所を支えるのだという意気込みを投影して命名され、発行されてきました。ところが独立行政法人への移行後は業務報告集としての色彩が強まり、研究所の技術職員以外の方には縁遠くなってしまった感がある、との声をいただきました。
そこで、「身内」以外の方にも気軽に手に取って読んでいただける本にしようと、今回若手職員を中心に紙面の大胆な刷新に着手しました。
読み手の興味を引く紙面構成やレイアウトとはどんなものか。とかくこの手の本では単調になりやすい色彩を工夫したほうが良い。目的の記事に素早くアクセスできるよ
うにしよう。……編集会議で自由闊達に出された数々のアイデアをじっくり議論し、技術職員が原稿を執筆し、1 つの本として集約した結果が今回の「かなえ」です。個人的には、数々のアイデアを十分に練り上げて織り込んだ自信作だと自負しています。
今回の「かなえ」を読んで記事へのご意見ご質問などあれば、執筆者も編集会議のメンバーも喜びます。批判も今回の「かなえ」を読んでいただけた証ですから真摯に受け止め、次回の「かなえ」作りに反映していきたいと思って
います。
編集担当

永田

正明

第１回編集委員会の板書

分子科学研究所技術課
Activity Report 2010
発行年月

平成 23 年 6 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
編

集

レイアウト案

かなえ編集委員会
堀米利夫（委員長）永田正明（編集担当）

近

藤

聖

彦

憲

志

林

印

刷

岡

野

芳

則

内

藤

茂

樹

原

田

美

幸

株式会社コームラ

本誌記載記事の無断転載を禁じます分子科学研究所
技術課
Activity Report 2010

自然科学研究機構

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http://www.tech.ims.ac.jp/
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http://www.tech.ims.ac.jp/

No.26

大学共同利用機関法人

分子科学研究所 技術課 Activity Report 2010〒444-8585 愛知県岡崎市明大寺町字西郷中 38 番地