佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター
SAGA Light Source（SAGA-LS）

年報 2022

巻頭言
公益財団法人佐賀県産業振興機構
九州シンクロトロン光研究センター所長 妹尾 与志木

（写真）佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター（英語名：SAGA
Light Source（略称：SAGA-LS））は、稼働を始めた開所は 2006 年
ですが、設立のねらいの制定は 1999 年に策定された「シンクロト
ロン光応用研究施設基本計画」までさかのぼります。ねらいの最初に「地域産業の高度化と新産業の創出」が掲げられ、日本で最初の産業応用を主目的とするシンクロトロン光研究センターとして歩みを始めました。シンクロトロン光を用いた研究と地域産業とを結びつける作業は容易ではなく、開所後間もない 2007 年度より「文部科学省先端研究施設共用イノベーション創出事業ナノテクノロ
ジー・ネットワークプログラム」の援助を受け、さらにその後県からの援助も仰いで廉価な利用区分を設け、産業応用の利用例を全国を対象として積み重ねてきました。しかしながら近年は国内において同様のシンクロトロン光研究セン
ターの数も増え、各施設の独自性がより重要になってきていると考えられます。そのような観点から2023 年度を、利用制度の上からも地域産業への貢献を明確に示すような変更を行う年と定めました。
2022 年度は、その変更の前段として佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター施設運営の「指定管理者」を改めて選定する手続きが実施され、公益財団法人佐賀県産業振興機構が再選定されました。少し紙面を要しますが、そのことについてご説明をさせていただきます。
2003 年 9 月の地方自治法の改正により、公の施設の運営については、県から県出資の法人や公共的団体等へ委託する従来型の管理手法のほかに、民間企業を含む指定管理者がある程度の自由度をもって管理・運営できる指定管理者制度が導入されました。佐賀県立シンクロトロン光研究センターの運営には後者が選択され、同年 10 月に指定管理で行う業務の範囲を定める「佐賀県立九州シンクロトロン光
研究センター条例（佐賀県条例第 42 号）」が制定されました。
「多様化する住民ニーズに、より効果的・
効率的に対応するため、民間の能力を活用しつつ、住民サービスの向上を図る（佐賀県 HP より）」のが同制度の趣旨です。当センターの場合、高度な専門知識をもった研究員の活動が必須であり、また放射線発生装置を扱う施設として厳しい安全管理を要求されることもあり、2003 年（平成 15 年）12 月に当財団（当時は財団法人佐賀県地域産業支援センター）が、「2004 年（平成 16 年）1 月 1 日から佐賀県立
九州シンクロトロン光研究センター廃止の日まで」との期間を定められ、指定管理者に選定されました。
「廃止の日まで」とされたのは、安全管理の面から管理者の継続性が重要と判断されたためのようです。
指定管理者制度の考え方には、サービスの提供者を広く求め、設置目的との適合性や管理経費の縮減などの観点から見直す機会を設けるため、適当な期間を定めて指定を行う、という部分があります。上記の指定はこの部分の趣旨からはどうしても外れてしまうことになります。シンクロトロン光研究施設の管理・運営という特殊な業務を遂行可能な機関の数は極端に限られますので、「広く求める」面では限界があるものの、「見直しの機会を作る」ことは必要ではないかとの意見が持ち上がりました。

2021～2022 年度にこの点が議論され、開所後 15 年以上安定的な運営を行ってきたところではありますが、前述の法の趣旨を全うする形に見直されることとなりました。まず「研究センター廃止の日まで」と規定されていた指定期間の終期が、一旦 2023 年 3 月までとされ、2022 年 7 月に指定管理者の公募が開始されました。当財団はこの公募に応募し、2022 年 10 月 7 日の審査会を経て、2022 年 11 月 29
日に「佐賀県立九州シンクロトロン光研究センターの指定管理者に指定する」旨の通知を受けとることができました。指定期間は 2023 年（令和 5 年）4 月 1 日より 2033 年（令和 15 年）3 月 31 日までの10 年間です。財団からの申請の際、提案の中に地域産業への貢献が明確な利用制度を入れさせていただ
きました。実施は 2023 年 4 月からですが、利用者の皆様にできるだけ早くお知らせする必要があると考え、ホームページ上に予告として掲載させていただきました。
日本全国に目を向けると、新しい施設 NanoTerasu が稼働開始に向けて準備を進められており、将来的に国内で 9 つの機関がシンクロトロン光に関わる施設を運営することになります。各施設間で協力し合えるところは協力を行う一方で、各機関の独自性を意識してその独自領域を整備・育成していくことがますます重要になってきます。佐賀県は農業・漁業・林業などが盛んな県です。当センターではそのような産業領域に対して、2020 年頃から研究員が単なる利用者支援の枠を超えて自ら研究推進に携わるようなプロジェクトを少しずつ進めています。しかしながら、当センター単独で担えるプロジェクト
は無く、すべて協力していただける他の公的研究機関等との共同研究の形をとっています。現状では当センターも含めて製造業がシンクロトロン光を用いた研究の最大の出口ですが、地域産業への貢献のひとつの形としてこのような形態のプロジェクトを今後も積極的に推進していきたいと考えています。
当センターの運営のコンセプトは、日本全国あるいは世界規模の研究成果を基盤として、その活動を
地域産業の振興に役立てる、というものですが、科学技術や学術研究は非常に裾野の広いものであり、地域産業への貢献の過程や結果が、逆に全国レベルでの研究や産業振興に有用な役割を果たすことも必ずあります。当センターは佐賀県立ではあるものの施設名に「九州」の名前が冠されており、そのような役割を少なからず意識して創設された施設です。今後もそのような点を意識しながら施設の運営を続けていきたいと考えます。
今後とも九州シンクロトロン光研究センターをよろしくお願い申し上げます。

目 次

Ⅰ 概要 ········································································································································· 1
Ⅱ 利用
1 利用実績 ······························································································································ 42 利用研究の事例····················································································································· 7（1）シンクロトロン放射光による天山石の研磨工程で石材表面に同時形成された薄膜の構造解析 ········8（2）微生物を対象としたシンクロトロン光照射による突然変異誘発··············································· 12（3）X線内殻吸収を駆使した低結晶性有機金属構造体の配位子場分析 ············································ 21（4）X線吸収分光によるScxGa1-xNの局所構造解析 ···································································· 24（5）4H-SiCの埋戻し成長層における空洞欠陥のX線CT法による観測············································· 27（6）放射光Micro-CTによる紡錘虫類化石の殻、特に旋回壁内層状構造の観察································· 30
3 利用促進 ···························································································································· 34
Ⅲ 加速器／ビームライン等の現状
1 加速器 ······························································································································· 35
2 県有ビームライン················································································································ 37
3 ナノスケール表面界面ダイナミクスビームライン（BL13；佐賀大学）······································· 40
4 九州大学硬 X 線ビームライン（BL06；九州大学）·································································· 42
5 住友電工ビームライン（BL16、BL17；住友電気工業株式会社） ·············································· 44
Ⅳ 研究開発································································································································· 48
Ⅴ 研究会、講習会 ······················································································································· 49
Ⅵ 広報、人材育成 ······················································································································· 50
Ⅶ 委員会···································································································································· 52
Ⅷ 安全管理································································································································· 53
Ⅸ 施設管理································································································································· 54
Ⅹ 出版物等································································································································· 56
付録 ············································································································································· 63
1 収支
2 運営組織3 アクセス

Ⅰ

概 要

囲に及ぶ分野の利用支援を確実かつ迅速に行うため公益財団法人佐賀県産業振興機構は、指定管理者＊）

として、佐賀県が設置した「佐賀県立九州シンクに、光源加速器と 7 本の県有ビームラインを安定的

ロトロン光研究センター」（英語名：SAGA Lightに運転し、加えて機器高度化、老朽機器更新、及びSource。以下、「研究センター」という。
）を管理運

保守点検等を継続して行った。また、他機関ビーム

営し、2006 年 2 月 17 日の開所（供用開始）以来、ライン（佐賀大学１本、九州大学１本、住友電気工

シンクロトロン放射光を用いた「地域産業の高度化、業株式会社 2 本）も研究センターと連携し順調に稼

新産業の創出及び科学技術の振興」に取り組んでい

動した。

る。

次に、放射光利用の深化と裾野拡大を促すことを―――――――――――――――――――――――

目的として、毎年、研究成果報告会を開催している*)指定管理者：2003 年 9 月の地方自治法改正で創設

が、今年度は『X 線吸収分光（XAFS）法が主導すされた指定管理者制度に基づき、公の施設を管理運る課題解決への道』と題し、第 16 回目の研究成果営する運営主体を指す（地方自治法第 244 条 2 の第報告会を開催した（2022.8.5）。
「分析ツールとして

3 項に規定）。

の XAFS 活用」(特別講演)、「酸化物ガラス中におけ―――――――――――――――――――――――る遷移金属化学状態分析へのX 線吸収分光法の適用と SAGA-LS 利用」(企画講演)等が行われた。

研究センターの管理運営は、昨年度と同様に指定管理者が 3 年毎に佐賀県に提出する経営計画書

次に、Ⅱ章以下の内容を概括して述べる。
---------------------------------------------------------------------「Ⅱ 利 用」

（2021-2023 年度）に基づいて実施した。すなわち
以下のミッションを設定し、その実現を目指して運1 利用実績

営を行っている。

1-1. 加速器運転及びビーム供給状況＜ミッション＞

2022 年度の加速器運転時間総計は2,249.5 時間で当研究センターのミッションは 1999 年に制定された「シンクロトロン光応用研究施設整備基本計画」の中で以下のように定められている。

あり、そのうちビームラインへのビーム供給は
1,679.0 時間、マシンスタディは 539.0 時間、加速器故障は 31.5 時間であった.

①地域産業の高度化と新規産業の創出

1-2. ビームラインの状況②優秀な頭脳の集積

7 本の県有ビームラインの外部利用及び内部利用③多様な産学官連携拠点の集積を合わせた延利用時間は 3,013.5 時間であった。

④先端科学技術を担う人材の育成

また、他機関ビームラインの BL13；佐賀大学、⑤科学技術への理解の促進
以下に、2022 年度の管理運営状況を示す。また、

BL06；九州大学、BL16、BL17；住友電気工業株
式会社も順調に稼働した。

付録 1 に今年度の管理運営に係わる収支状況を、付

1-3. 県有ビームライン利用状況

録 2 に運営組織について述べる。

（1）全体統括
公募利用と共同研究を合せた外部利用が 2,872.0【全般状況】

時間（利用件数は 153 件）であり、外部利用に関し

光源加速器とビームライン状況については、広範ては、前年度（3,747.0 時間）比 76.6％となった。

-1-

----------------------------------------------（2）佐賀県内・九州域内の利用状況
今年度の県内及び九州地域の利用時間数の割合は、それぞれ 29.5%、48.4％となり昨年度に比べ県内の「Ⅲ 加速器／ビームライン等の現状」
1 加速器
光源加速器は、入射用 255 MeV リニアックと 1.4

割合は増加、九州地域の割合は減少した。

GeV 電子蓄積リングから成る。

（3）所属区分・利用区分毎の利用状況
産学官の利用時間数の割合は、企業 40.4％、大学

1 週間の運転パターンは、月曜日がマシンスタデ

46.0％、公設試 13.6％であり、成果公開利用は

ィ、火曜日～金曜日がビーム供給（ユーザー運転）である。ビーム供給は火曜日が 2 回入射、その他は54.3％（1,559.0 時間）、非公開利用及び共同研究利1 回入射である。なお、1 日のユーザー運転時間は、用は 45.7％（1,313.0 時間）であった。

1 回入射日は 11 時間（10：00～21：00）、2 回入射（4）利用分野毎の利用状況

日は 9.5 時間（前半 10：00～15：00、後半 16：30

利用分野での利用時間数の割合は、電子デバイス～21：00）である。

44.7%、素材・原料 17.8％、エネルギー11.5%、資光源加速器のアボートは 3 件、44.0 時間であった。

源・環境 8.0％、農林水産・食品が 7.6%、バイオメ

また、超伝導ウィグラーについては、ユーザー運転

ディカル・健康 6.9%の順であった。

において、2 台同時励磁運用を定常的に行った（Ⅲ-1 節参照）。

2 利用研究の事例
企業、大学及び公的試験研究機関による利用研究

2 ビームライン等の分野は、1-（4）に述べたように多岐にわたってお7 本の県有ビームライン（BL07、BL09、BL10、り、この状況はここ数年来同様である。主に 2022

BL11、BL12、BL15、BL18）では、40 eV から 35

年度の利用の中で、代表的な利用研究の事例を、Ⅱ-2 節に 6 件紹介する。また、利用に関する発表論文

keV の幅広い光子エネルギー範囲でのシンクロトロ

を、Ⅹ章にまとめた。

ン放射光を利用した実験が可能である。

3 利用促進を行った。また、測定データの定量性向上に向けた

3-1 県内利用促進

取り組みにも着手した。

2022 年度は半導体関連基盤強化事業による整備

佐賀県内の産業振興を目的に産業利用コーディネ

一方、他機関ビームラインは、ナノスケール表面ーター(3 名)を配置し、県内企業等に対して研究セン

界面ダイナミクスビームライン（BL13；佐賀大学、
Ⅲ-3 節参照）、九州大学硬 X 線ビームライン（BL06；

ターを使用した課題解決の提案等を行った。
また、包括利用制度による県内企業の支援や県試

九州大学、Ⅲ-4 節参照）、住友電工ビームライン

験研究機関との連携を通じた産業課題の解決を図っ（BL16、BL17；住友電気工業株式会社、Ⅲ-5 節参た。その他、佐賀県内の産業利用を促進すべく、主照）で引き続き利用実験が行われた。
---------------------------------------------------------------------「Ⅳ 研究開発」に県内の企業や公設試等向けの施設見学会も 2 回（2022.6.13、2023.2.27）実施した。

佐賀県から措置される試験研究費による研究が 3

3-2 県外等全般的な利用促進件実施された。また、科学研究費による研究（研究

利用相談（メール及び来訪等）の対応やユーザーセンター研究員が研究代表者となっているもの）がアンケートにより、利用者の利便性向上を図った。

2 件実施された。
----------------------------------------------------------------------

また、後述の「V.研究会、講習会」や「Ⅵ 広報、人材育成」の取り組みについても、同時に利用促進の役割を果たしている。

-2-

「Ⅴ 研究会、講習会」

関等の意見を広く反映するため、諮問委員会を設置

外部利用者や内部スタッフ、様々なシンクロトロ

している。

ン放射光分野の研究者、利用を検討している研究者

また、他機関ビームライン設置妥当性の協議及び等を対象とした研究会や講習会等について、研究セ決定を行う機関として他機関ビームライン評価委員

ンターが主催するもののみならず、関係機関の活動

会を設置している。

に共催、協賛又は後援等で参画し、利用促進に向け他機関ビームライン評価
2022 年度は諮問委員会、た情報交換や研究センターの成果普及に努めた。

委員会とも開催実績はなかった。
---------------------------------------------------------------------「Ⅷ 安全管理」

主な研究会は、「第 16 回九州シンクロトロン光研究センター研究成果報告会」（2022.8.5）、「第 36 回
日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム」

シンクロトロン放射光の利用を安全に行うために、
放射線障害予防規程及び化学薬品管理規程等、安全（2023.1.7-9）等であった。

に関する諸規程を運用し、定期線量測定及び放射線

また、シンクロトロン放射光の基礎から応用につい て 学 ぶ 「 SAGA-LS サ マ ー ス ク ー ル 2022 」

管理区域の管理並びに化学薬品等を持ち込む際の安全審査等を行った。

（2022.8.24-26）を、利用促進を主眼とする講習会

また、研究センター職員、利用者及び業者向けのとして実施した。
---------------------------------------------------------------------「Ⅵ 広報、人材育成」

放射線業務従事者教育訓練講習会を開催し、47 名に広報については、研究センターを公開し活動内容

なお、放射線業務従事者登録数は 449 名（所内 22を広く一般へ紹介するため、施設の「一般公開」を名、所外 427 名）であった。さらに、実験廃液等の行い、実験ホールの見学ツアーや工作体験、地元の産業廃棄物処理を外部委託により行った。

中学生の研究発表等を行い、196 名の方に参加いた----------------------------------------------------------------------だいた。

「Ⅸ 施設管理」

受講いただいた（2022.5.23、2022.8.2、2023.1.20）。

また、「一般見学」については年間を通じて一般市

電気、上下水道、都市ガス、排ガス等の一元管理

民、企業及び公共団体等の受入れを行い、885 名にと省エネルギーへの要請に取り組んだ。年間電気使ご来所いただいた。

用量は前年度比約 0.9％減、年間水道水使用量は前年度比約 0.6％増、年間都市ガス使用量は前年度比

また、ウェブサイト上で研究センターの近況等を

約 4.0％減であった。

発信する「SAGA-LS Web Magazine」を 2 回発行

また、光熱費の高騰については、効率的な設備運した（2022.4、2022.12）。
さらに、研究センターの設備や利用支援の仕組み

転や節エネによる経費節減と合わせ、佐賀県と協議を、複数の学会でのポスター発表や展示会等でブーしながら事業継続補助金等の活用により対応した。
---------------------------------------------------------------------「Ⅹ 出版物等」

スを出展することで紹介した。
人材育成については、当研究センター研究員が講成果公開タイプの全ての利用について、利用報告師となり、九州大学大学院にて特別講義「シンクロ書の提出を求めており、次年度にウェブサイトでまトロン光概論」を行った。

とめて公開している。

例年インターンシップによる地域からの学生を受

また、研究センターが毎年開催する研究成果報告

け入れていたが、新型コロナウイルス流行の影響に会、随時開催する各種研究会及び会議等は、その記より、2022 年度の受け入れはなかった。

録をウェブサイト上で公開すると同時に、印刷物と----------------------------------------------------------------------

して発行した。

「Ⅶ 委員会」
研究センターの管理運営に当たり有識者、関係機

-3-

Ⅱ

利 用

1

利用実績

1-2. ビームラインの状況

2022 年度の利用実績について、報告する。

7 本の県有ビームライン（BL07、BL09、BL10、
1-1. 加速器運転及びビーム供給状況

BL11、BL12、BL15、BL18）で利用実験が行われ加速器運転時間総計は、2,249.5 時間で前年比た。県有ビームラインの外部利用及び内部利用を合

99.7％となった。内訳は、表 1 に示すとおりビーム

わせた延利用時間は、前年度比 76.1％の 3,013.5 時

ラインへの「ビーム供給」、加速器の高度化、安定化間であった。

研究を行う「マシンスタディ」
、そして、
「加速器故

〈参考〉図 2 県有ビームライン毎の延利用時間

障」から成る。
その他、主に 9 月下旬から 10 月にかけては加速

また、4 本の他機関ビームライン（BL13；佐賀大器の設備保守･点検等のためのシャットダウン期間

学、BL06；九州大学、BL16、BL17；住友電気工となっている。

業株式会社）で利用実験が行われた。

〈参考〉表 1 2022 年度加速器運転状況

なお、それぞれの延利用時間は、BL13 は 1,352.0

図 1 2022 年度ビーム供給時間

時間、
BL06 は 1,029.0 時間、BL16 は 1,657.0 時間、BL17 は 1,542.0 時間であった。

表 1 2022 年度加速器運転状況

項 目

時間数（時間）ビーム供給

1,679.0

マシンスタディ

539.0

加速器故障

44.0

時間

時間

図 2 2022 年度県有ビームライン毎の延利用時間

1-3. 県有ビームライン利用状況
県有ビームラインの利用区分は、「一般利用」、「公共等利用」、「トライアル利用」、「地域戦略利用」、「探索先導利用」、「先端創生利用」、「包括利用」として、

図 1 2022 年度ビーム供給時間

県指定管理事業で行う利用を設定した。また、共同研究契約に基づく「共同研究利用」も実施している。
「探索先導利用」は 2012 年度に設定した利用区分であり、対応する具体的な課題内容を見直しなが-4-

ら、地域の活性化に結びつく先導的課題（R タイプ）

面からも活用が進んでいる。

や基礎科学の領域に属する探索的課題（F タイプ）

〈参考〉 図 4 2022 年度産学官の利用割合の利用支援を行った。また、2013～2015 年度；文（4）利用分野毎の利用状況

部科学省先端研究基盤共用・プラットフォーム形成
事業の外部資金を用いた利用区分から県指定管理費

利用分野での利用時間数の割合は、電子デバイスで行う利用区分に移行した「先端創生利用（長期、44.7%、素材・原料 17.8％、エネルギー11.5%、資短期タイプ）」は、先端産業に資する実用化および基源・環境 8.0％、農林水産・食品が 7.6%、バイオメ

盤技術の高度化に関する課題を優先的に採択した。

ディカル・健康 6.9%の順で、おおよそ例年同様の割合となっている。

なお、
利用課題の募集は、
年を 3 期に分けて行い、各期において月締めで課題を採択した。
（1）全体統括

表 2 2022 年度利用区分の概要

県有ビームラインの産学官による外部利用時間は、
前年度比 76.6％の 2,872.0 時間、利用件数は 153 件

利用区分

であった。

一般利用

主に企業利用を想定（学官可）成果非公開可 有料

包括利用

県内企業の課題解決を目的として

概要

主な要因として、2021 年度は新型コロナにより活動が制限されていた企業、大学の利用が回復し、大幅に伸びた年度であったが、集中して利用した企業

実施等が、目的達成のため 2022 年度は利用しなかった

成果非公開可 有料
産学官の利用可成果公開 初回 1 日無料
大学、公的研究機関に限定
成果公開 有料
産学官の利用可（F、R タイプ）
成果公開 有料
産学官の利用可（長期、短期タイプ）
成果公開 有料
佐賀県試験研究機関に限定

トライアル利用こと、また、機器更新等による実験効率化や複数回利用による測定効率化等のため１件当たりの利用時

公共等利用

間数が減少傾向にあることが挙げられる。
〈参考〉表 2 2022 年度利用区分の概要

探索先導利用

表 3 2022 年度利用状況
先端創生利用（2）佐賀県内・九州域内の利用状況
県内及び九州地域の利用時間数の割合は、それぞ

地域戦略利用れ 29.5%、48.4％となり、前年度に比べ県内の割合

成果公開 有料

は増加、九州地域の割合は減少した。

共同研究等利用

機関間の契約に基づく研究

主な要因としては、県内は主に公設試の利用が増えたこと、九州地域においては 2021 年度に利用の表 3 2022 年度利用状況多かった九州域内大学の利用時間が、目的達成等の利用区分

ため減少したことが挙げられる。

利用件数
（件）

利用時間
（時間）

〈参考〉図 3 2022 年度地域別の割合

一般利用

65

1,183.5（3）所属区分・利用区分毎の利用状況

包括利用

5

16.0

トライアル利用5

55.0

46.0％、公設試 13.6％であり、成果公開利用は

公共等利用

4

44.0

54.3％（1,559.0 時間）、非公開利用及び共同研究利

探索先導利用/F ﾀｲﾌﾟ

32

680.0

用は 45.7％（1,313.0 時間）であった。

探索先導利用/R ﾀｲﾌﾟ

18

289.5

前年度は成果公開利用における大学の利用の割合

先端創生利用/短期ﾀｲﾌﾟ

18

391.5

が多かったが、2022 年度においては企業・公設試の先端創生利用/長期ﾀｲﾌﾟ

1

77.0

利用の割合が増え、共同研究も含め、産業利用の側

地域戦略利用222.0

産学官の利用時間数の割合は、企業 40.4％、大学-5-共同研究等利用
計

3

113.5

153

2,872.0

図 5 2022 年度分野別の利用割合
図 3 2022 年度地域別の利用割合

図 4 2022 年度産学官の利用割合

-6-

2

利用研究の事例(2) 微生物を対象としたシンクロトロン光照射によ1. 利用分野
2022 年度は、153 件（2,872.0 時間）の利用実験

る突然変異誘発の支援を行った。利用分野の分布を図 1 に示す。電木村圭、小林元太、後藤正利、永野幸生、子デバイス及び素材・原料を始めとして、現代社会

吉田和広、馬場嵩一朗、Sittichoke Ketkaeo、のニーズを反映した広範囲な分野でシンクロトロン

水戸誠也、濵﨑友宏（佐賀大学）

放射光が利用されている。
(3) X 線内殻吸収を駆使した低結晶性有機金属構造
体の配位子場分析
山神光平 1、芳野遼 2（1 高輝度光科学研究センター、2 東北大学 金属料研究所）(4) X 線吸収分光による ScxGa1-xN の局所構造解析
上原雅人 1、池本勇 2、平田研二 1、大曲新矢 1、
瀬戸山寛之 3
（1 産業技術総合研究所, 2 九州大学,
3 九州シンクロトロン光研究センター）(5) 4H-SiCの埋戻し成長層における空洞欠陥のX線
図 1 2022 年度分野別の利用割合（再掲）CT 法による観測
紀世陽 1、児島一聡 1、米山明男 2、
山口博隆 1

2. 利用事例（1 産業技術総合研究所, 2 九州シンクロトロン光

ここでは広い分野に及ぶ利用研究から、各利用分

研究センター）

野や実験手法の特長を示す以下の 6 件の利用事例に(6) 放射光 Micro-CT による紡錘虫類化石の殻、特ついて、次ページ以降、紹介する。

に旋回壁内層状構造の観察(1) シンクロトロン放射光による天山石の研磨工程

一田昌宏（豊橋市自然史博物館）

で石材表面に同時形成された薄膜の構造解析
立山博 1,2、馬込栄輔３、房安貴弘４、田中義人 1,5１

なお、利用研究に関する成果等は、Ⅹ章にタイト

２ル、所属及び氏名等をまとめて記述している。

（ 天山石材株式会社、 産業技術総合研究所、
３

九州シンクロトロン光研究センター、

４

佐賀大学、５長崎総合科学大学）-7-

シンクロトロン放射光による天山石の研磨工程で石材表面に同時形成された薄膜の構造解析
立山

博 1,2、馬込栄輔３、房安貴弘４、田中義人 1,5１

天山石材株式会社、２産業技術総合研究所、３九州シンクロトロン光研究センター、４佐賀大学、
５

長崎総合科学大学

1．はじめに2-2 研磨方法

石材は、古くから、建材、石碑、墓石等、非常に原石を、ダイヤモンドカッターで切断後、三和幅広く利用されているが、一般的に見栄の美しさ

研磨工業（株）製の９種類の研磨盤を用いて、粗を要求されているため、表面の研磨が非常に重要（#60、#200）―中（#200 相当、＃400、＃800、である[1]。国産石材の１つである天山石[2]は、圧縮＃1500）―細（＃2000 相当、＃4000 相当）―ツ

強度が非常に大きく、加工が難しい石材であるが、 ヤ（＃8000 相当）の９研磨工程で、表面研磨を行
数十年経過しても、経年劣化がほとんどないといった。研磨盤の種類は、高屋[1]らの表記方法に従っう特徴を有している。

た。なお、測定試料の大きさは、100×100×10 mm3

最近、著者らは、天山石の研磨時に、石材表面にとした。ここで、９種類の研磨盤で研磨された石

非晶質シリカ膜が、同時形成されるという、これ材を、通し番号で、それぞれ、試料１～９と呼称すまでの研磨の概念を覆す新規な事実を、世界で初る。研磨条件は、研磨圧力: 5.0×103 ～2.2×104

めて明らかにした[3]。この天山石表面に形成されkgf/m2、研磨板回転速度：600～800 rpm である。

た非晶質シリカ薄膜の存在が、石材表面のコーテ
ィング剤として働き、天山石の耐候性を優れたも2-2 実験方法のとしている一因と推定した。

(1) 微小角入射 X 線回折(GIXRD)法

本報告では、この非晶質シリカ膜について、9 種

石材の結晶相の解析は、GIXRD 法を用いた。図

類の研磨盤を用いて、全研磨工程の石材試料につ１に光学系の概略と測定条件を示す。
入射角は ω=いて、GIXRD 法による解析を行い、より詳細な薄0.15°に固定し、2θ 走査法で、試料表面の測定を膜の構造解析を行ったので、その結果を報告する。
2．実験
2-1 試料
佐賀県唐津市七山にある天山石株式会社の採石場から天山石の原石を採集した。天山石は、花崗閃緑岩に属し、主に、斜長石、石英、黒雲母、正長石を含んでいる。天山石の特徴としては、圧縮強

図１ 微小角入射 X 線回折（GIXRD）法の光学系

度が 192.5 N/mm2 と、他の石材の庵治石（175.0
N/mm2）や大島石（118.2 N/mm2）と比較して大行った。

きな値を示すこと、また、吸水率が 0.059％と、庵(2) 蛍光 X 線(XRF)法
石材の表面に形成された薄膜の膜厚測定には、

治石（0.19％）や大島石（0.15％）と比較して、非常に小さいことである［2］

XRF 法を用いた。XRF の光学系の概略図と測定条
件を図２に示す。 X 線エネルギーは、試料に含ま-8-れる主な元素の吸収端以上である 8.00 keV とし、 強度プロファイルを表す。ただ、結晶相の粒子径が数 mm と大きく、切断面が任意のため、回折面も任意となり、Rietvelt 法でのフィッティングは不可能であった。そこで、個々の観測強度と一致するようにフィッティングを行い、各結晶相の格子定数及び半値幅を求めた。IB（緑線）は、バックグラウンド散乱プロファイルを示し、バックグラ
ウンド関数のパラメータは、上記と同様な方法で
図２

蛍光 X 線（XRF）法の光学系求めた。解析の信頼度因子（R 値）は、1.99%であ試料に含まれる Fe の蛍光 X 線(Fe Kα 線：6.40

り、充分に高い精度であった。

keV)の強度変化から膜厚測定を行った。
3．実験結果及び考察
3-1(2) 試料２～９の GIXRD 法による解析

研磨石材の GIXRD 法による解析(1) 試料１の GIXRD 法による解析
図３に試料 1(#40 で研磨)の GIXRD 法による解析結果を示す。先ず、定性的に各鉱物（結晶）の同定を行った。同定された結晶相は、石英、黒雲母、緑泥石、正長石、斜長石（アンデシン）の５種類であった。それぞれの結晶相を色別に、石英：赤色、黒雲母：橙色、緑泥石：緑色、正長石：青色、試料２から９（＃200～＃8000 で研磨）の GIXRD
解析の中で、試料９の解析結果を図４にを示す。
図４

試料９の GIXRD 法による解析

個々の計算プロファイルは、以下の基本式を基に各パラメータを変化させてフィッティングを行った。
ここで、 Ii（2θ）のプロファイル（青線）は、各結晶相の半値幅を、試料１と同じと仮定して、各
アンデシン：紫色とした。なお、試料１には、研磨初期のため、非晶質シリカは存在しない。
図３

結晶相の格子定数を求めた。バックグラウンド関
数のパラメータは、試料１と同じと仮定し、試料毎に、スケール因子（CB）を変化させた。

試料１の GIXRD 法による解析

観測プロファイル（Iobs、赤丸）と計算プロファIs(2θ)は、表面層のプロファイル（橙色）である。
表面層は非晶質シリカであり、石英ガラスと同じ

イル（Ical、青線）のフィッティングは、各結晶相の原子座標や格子定数を基に、Rietveld[4] 法を用いて行った。以下に計算の基本式を示す。

物質であることが確認されているため[3]、石英ガ

ここで、Ii（i：各結晶相の通し番号）は、結晶相のラスのプロファイルを Is(2θ)として用いた。Cs は
表面層散乱のスケール因子で、CS を試料毎に変化させて、フィッティングを行った。

-9-

IL(2θ)は、低角度域散乱プロファイル（橙色）でXRF を用いて、天山石の表面に形成された薄膜ある。この低角度域の散乱プロファイルは、結晶の厚さを、研磨面(#8000 で研磨)と未研磨面（裏の形状を球と仮定した時の、結晶外形関数で与え面）の強度を比較することにより行った。この Feられる。以下にその基本式を示す。

Kα 線(6.40 keV)のピーク強度は、研摩面と未研磨
面とでわずかな差がみられ、未研磨面で大きい。
この差は前述の天山石表面の非晶質シリカ薄膜に

ここで、N は単位格子の数、R は球粒子の半径、よる X 線吸収によると考えられる。そこで Fe Kαξηζ は回折線が、逆格子のエヴァルト球と交差する線の未研磨面強度と研摩面強度を比較して、薄膜

位置、hkl はブラグ反射の位置、b’、b、h は散乱ベ層の膜厚を計算した。計算された非晶質シリカ膜

クトルで、これらの間には、以下の関係式が成立

厚 は 、 ３ 個 所 計 測 し た 結 果 の 平 均 値 と し て、する。

1040±150 nm であった。
4．まとめ

ここで、χ は、散乱角、θ は、ブラグ角、h=0、k=0、
l=0 を代入すると、
2θ=0°に半径 R の球粒子の XRD
プロファイルが得られる。また、b’=s /2π(s :散乱ベクトル)とすると、小角散乱の理論より導出される式と一致する。
ここでは、結晶外形関数を Pseudo-Voigt 関数（Lorentz 関数の割合 20%）で近似し、積分強度(CG)と半値幅を独立変数とした。この半値幅の値が 2R に相当し、半値幅より球粒子の直径を求めることができる。半値幅より求められた球粒子の直径は、16.4±0.6 Åであった。この大きさは、環状シロキサンの六量体から八量体の大きさに近く、この球粒子は、環状シロキサンと推定できる。R 値

天山石の研磨過程で、石材表面に、研磨と同時に非晶質シリカ膜が形成されるという新事実を、世界で初めて発見した。さらに、GIXRD 法による詳細な解析で、９種のどの研磨盤から非晶質シリカ膜および環状シロキサンが形成されるか明確にすることができた。現在、研磨盤毎の薄膜形成メ
カニズムを、界面化学的手法を用いて、理論的に解析し、その基本原理を、明きらかにしつつある。
この基本原理を、天山石の製造現場にフィードバックした結果、これまでにない透明で欠陥の無い均質な薄膜の形成に成功している。さらに、この手法は、これまでの薄膜形成法とは異なり、低温で薄膜形成が可能なため、他の材料への応用展

は 2.33%であり、充分に高い精度であった。

開も十分に可能であり、現在、検討中である。

(3) 各パラメータ（CS、CB、CG）の計算結果

参考文献

試料２から試料９までの、Cs、CB、および CG の変化を調べた。その結果、非晶質シリカ、および環状シロキサンが、どの研磨盤から、どの程度形成されるかを、定性的ではあるが、明らかすることができた。これにより、研磨盤の粒度や、研磨材の種類による違いを明確にすることができた。ただ、これらの個々のデータに関しては、紙数の関係か
ら、本報告では割愛することとする。
3-2 XRF による非晶質シリカ薄膜の厚さ測定[1] Y. Takayama, T. Hattanji and Y. Matukura,“An experimental study on weathering of
granite tombstone affected by surface polishing”,
Transactions Japanese Geomorphological Union,
34, 293-302, (2013).
[2] ⽇本石材産業協会編、国産銘石カタログ、 55、
2019.
[3] 立山博、馬込栄輔、房安貴弘、田中義人、“天
山石の研磨工程で石材表面に同時形成された薄膜のシンクロトロン放射光による解析”、砥粒加工学会、 （2023 年 8 月７日受理）- 10 -

[4] H. M. Rietvelt, ‘A profile refinement method
for nuclear and magnetic structures”, J. Appl.
Cryst., 2, 65-71, (1969).

- 11 -

微生物を対象としたシンクロトロン光照射による突然変異誘発木村圭, 小林元太, 後藤正利, 永野幸生, 吉田和広,
馬場嵩一朗, Sittichoke Ketkaeo, 水戸誠也, 濵﨑友宏
佐賀大学

1. はじめに圧倒的にゲノム（全遺伝子情報）サイズが小さい為に、微生物は地球上のあらゆる環境に生息しており、生変異処理後に変異が起こっている箇所を、ゲノムワイ

物生態系に大きな影響を及ぼす存在である。我々社会

ドに特定することが容易である。一方で、酵母におい活動においても、産業・工業分野において微生物は広てシンクロトロン光を変異源として用いた研究例は1く利用されており、中でも発酵食品をはじめとする食例しかなく、シンクロトロン光照射によるDNA上の品産業においては、細菌類、酵母、糸状菌などの微生変異誘発機構の解明だけでなく、変異誘発の有用性等物が非常に重要な役割を果たしている。消費者が食品に関する知見すら乏しい状況である[8, 9]。また糸状菌に対して求める良好な香味、あるいは機能性は、これなどの微生物の場合、黄麹菌はシンクロトロン光によら微生物が産生する物質に起因することが多い。そのる軟X線を変異源として用いた研究例があるが[10]、紅ため、有用な特徴を有する細菌類、酵母、糸状菌の探

麹菌にシンクロトロン光を変異源として照射した例

索は、食品分野での産業利用に直結する。また水圏環はない。微細藻類においても同様に、シンクロトロン

境では、微生物が海洋生態系の基盤を成しており、水光による有用性変異株取得の例はない。

圏環境分野では微生物の機能を解析することの意義

そこで著者らは、清酒酵母、糸状菌の紅麹菌、微細は大きい。近年は、微細藻類などの微生物の機能解明

藻類の珪藻を対象として、シンクロトロン光照射によのため、さまざまな変異株が作出されている。

る変異株取得を試みた。清酒酵母については香気成分

著者らは、産業的な有用微生物、あるいは研究におに注目した。清酒酵母は、日本酒製造におけるエタ

ける有用微生物の取得のために、保存株や自然界からノール生産において重要な役割を担っているが、同時分離した微生物株の育種を行っている。微生物の育種に香気成分や有機酸など、清酒の香味に関係する成分

改良法には、選抜育種、遺伝子組換え技術、変異処理も多く生産する。そこで本実験では、選択培地技術等があるが、食品等に利用される微生物の育種改（tert-Butyl Hydroperoxide（TBHP）培地）等を用いる

良には、変異処理技術を用いる例が多く見られる。微ことで、好気成分の変化した新規有用清酒酵母株の取生物に対する変異処理では、エチルメタンスルホン酸得を試みた。紅麹菌は、有用な二次代謝物質であるモ（EMS）やニトロソグアニジン（NTG）等の化学薬

ナコリンKを生産する。モナコリンK はスタチンの類

品変異剤の利用、紫外線（UV）の照射等が一般的で縁体でコレステロール低下作用がある。本研究では、あり、他にイオンビーム照射による変異誘発も散見さ

短時間培養でモナコリンKを多く生産する紅麹菌株を、れる[1-3]。しかしながら、シンクロトロン光の照射によシンクロトロン光照射による変異処理よって取得す

る変異誘発事例の報告は非常に少なく、またシンクロることを試みた。最後に、珪藻については、ウイルス

トロン光照射による変異誘発機構も十分に解明され感受性に注目した。珪藻類は海の牧草と称されるようていない[4-7]。一方で、シンクロトロン光照射は、既存に重要な資源生物であるが、常にウイルス感染によっの変異処理技術とは異なる手法であるため、変異の起て減耗の危機に晒されている。ウイルス感受性の違い

こり方が他の手法と異なり、特有の変異株を取得できが、珪藻個体群の維持に関わっており、それが海洋環る利点も期待できる。

境に大きく影響していると考えられている。しかしな

酵母などの微生物の場合、動物や陸上植物に比べて- 12 -がら、珪藻のウイルス感受性に関する詳しいことは、

十分に理解されていない。そこでウイルス感受性の理

2.

（透過前スペクトル）-（透過後スペクトル）、

解深化を目的に、シンクロトロン光照射によってウイ

すなわち、試料が吸収したエネルギー分布を計

ルス感受性が変化する株の取得を試みた。

算し、エネルギー積分する。

本報告では、2019 年度から 2022 年度までに実施した５回の照射実験の例から、シンクロトロン光照射による微生物株への変異誘発技術の確立、有用微生物株取得の実例、DNA 上に起こる変異の特徴について紹

3.

1.6e-19（eV→J/s への変換係数）を掛け、0.001（0.1%b.w のこと）で割る。

4.

試料の重量
（kg）
で割る。単位は J/kg·s = Gy/s
になる。

5.

正味照射された時間（38.2 秒）を掛け、新介する。

吸収線量とする。なお、250 mA で 38.2 秒照射

2. 実験

は 20.8 mAh である。
これにより、変異誘発の為のシンクロトロン光照

2-1 試料射では、入射エネルギーを一定に保ちつつ、光の照＜清酒酵母＞ Saccharomyces cerevisiae Y5201-47

射強度をフィルター（アルミ厚）により調整するこ株とで、微生物への照射エネルギーを変えて実験を行った（表１）。

＜紅麹菌＞ Monascus purpureus KUPM-5株＜ 珪 藻 ＞ 有 明 海 産 Chaetoceros tenuissimus
Cten2-10株＜ 珪 藻 ＞ 有 明 海 産 Chaetoceros tenuissimus
Cten2-6株（死滅率算出のみ）
2-2 実験方法(2)シンクロトロン光の照射方法(1)シンクロトロン光照射の条件検討

清酒酵母は、YPD 液体培地で培養した酵母を 0.85%

照射条件は、九州シンクロトロン光研究センター

生理食塩水に懸濁し、5ml ポリスチレン製プラスチッの石地耕太朗博士の支援により、以下の計算により

ク試験管内に懸濁液を分注し、蓋をして密閉した状態決定した。

で照射実験に用いた。紅麹菌では、菌の胞子細胞を◆試料条件
酵母を直径 0.008 mm, 厚さ 0.008 mm, 密度0.01 % Tween 80 水溶液中に懸濁し、5ml ポリスチレン

31.2g/cm の円柱状のアミノ酸とみなす。酵母 1 個の製プラスチック試験管内に懸濁液を分注し、蓋をして重さ 4.82e-13 kg

密閉した状態で照射実験に用いた。珪藻は、Modified◆ビーム条件SWM–3 培地で培養した細胞（約 2.0×10⁶cells/mL）を

ビーム電流: 250 mA, 距離: 24 m, エネルギー範囲:

懸濁し、5ml ポリスチレン製プラスチック試験管内に500~50000 eV, 共通フィルター: Be 0.5 mm, Polyimide

懸濁液を分注し、蓋をして密閉した状態で照射実験に0.05 mm, Air 1000 mm, ポリスチレン2 mm, 水6 mm,用いた。5ml 試験管をアクリル板に粘着テープで固定

放射線パワー: 2.03e-9 W

し、可動式作業台に設置し、上記条件下でシンクロト◆実験条件
300 秒間を上下にステージを 50 mm 動かしながら

ロン光を照射した（図１）。照射終了後、各試料は佐照射。ビーム縦を半値幅（7 mm）とすると、実際の賀大学農学部の研究室へ速やかに持ち帰り、死滅率の照射時間に 7/55 を掛けて正味の照射時間とする。し測定、有用株の選抜作業を実施した。

たがって、実際に試料 1 個が正味照射される時間は38.2 秒。

(3)シンクロトロン光照射による死滅率の算出

◆計算方法
1.

清酒酵母では、各照射条件の試料の一部を段階希釈

試料透過前後のスペクトルを、上記条件を用いし、YPD 寒天培地に塗布し、30℃で 1-2 日間培養し、て計算する。

生えたコロニーの数を計測した（n=3（塗布シャーレ- 13 -

(4)清酒酵母における香気成分高生産候補株の選抜
清酒酵母の香気成分高生産株の選抜に当たり、
tert-Butyl Hydroperoxide（TBHP）、およびセルレニン
を培地中に添加して、株の選抜を行った。TBHP は過酸化脂質の一種で、細胞膜の不飽和度が減少し、トランスフェラーゼ活性の抑制を解除する。その為、TBHP
耐性を持つことで、香気成分の酢酸イソアミル高生産に なると報 告され ている [11] 。セ ルレニ ンは、
Cephalosporium caerulensが生産する抗生物質の一種で、脂肪酸合成酵素を阻害し脂質生合成を阻害する。その為、セルレニン耐性を持つことで、香気成分のカプロ
ン酸エチル高生産となると報告されている[12]。
100Gy および 300Gy のシンクロトロン光を照射した試験管内の酵母懸濁液試料について、遠心分離による集菌を行い、TBHP を4mM 含む寒天培地に塗布し、30℃で 3-4 日間培養した。この培養処理により生育してきたコロニーを香気成分の酢酸イソアミルを高生産する一次候補株として分離した。この一次候補株を、
5mM TBHP 培地、6mM TBHP 培地へと継代し、6mM数））。シンクロトロン光を照射しなかったコントロー
ル試料のコロニー数と、各照射試料のコロニー数を比較することで、各吸収線量での死滅率を求めた。

TBHP 培地で生育したものを、最終的な酢酸イソアミ
ル高生産候補株とした。
また、上記の死滅率測定実験で、照射した試験管内の酵母懸濁液試料について、遠心分離による集菌を行

紅麹菌については、各照射条件の試料の一部を段階
希釈後、Monascus 用合成デンプン寒天培地に塗布し、30℃で 3 日間培養した。培養後、生育したコロニー数を計測し、シンクロトロン光を照射しなかった試料と、各照射試料の生育コロニー数を比較することで、各吸収線量での死滅率を求めた。

い、YPD 寒天培地に塗布した。数日後、YPD 寒天培
地で生育してきたコロニーを、25μM のセルレニンを含む寒天培地（Cer 培地）に接種し培養した。さらに、生育したコロニーを、50μM の Cer 培地に継代し、この培地で生育したものを、最終的なカプロンエチル高生産候補株とした。

珪藻については、照射後、各照射条件の試料の一部を Modified SWM–3 培地で段階希釈し、96 穴培養プ
レート内に各希釈段階の液を 100uL ずつ分注して、7日間 15℃ 100umol m-1 S-1 の光（12:12=L:D）条件で培養した。培養後、96 穴培養プレートで増殖細胞が確認できた well を確認し、各照射条件で生育可能な希釈段
階から、計算によって照射直後の生残細胞数を求めた。
照射した試料と照射していない試料の生残細胞数を比較することで、各吸収線量での死滅率を求めた。

(5)紅麹菌におけるモナコリン K 高生産候補株の選抜
紅麹菌は、赤色色素、モナコリン K、シトリニンな
どの低分子化合物である多様な二次代謝物質を生産する特徴を有する。モナコリン K は、摂取によりヒトのコレステロール値を低下させる作用をもつ有用な化合物である。本研究では、野生株に比べ、モナコリ
ン K を高生産する変異株を取得するために、変異株のバイオアッセイによるスクリーニングを行なった。
300 Gy のシンクロトロン光照射後に、寒天培地上で紅麹菌のプレート培養を行い、そこに酵母菌を懸濁し- 14 -

た上層培地を注加した。モナコリン K は酵母菌の生育を阻止するため、モナコリン K をより高生産する紅麹菌コロニーは、野生株のコロニー周りに、より大きな阻止円をつくる[13]。そこで親株よりも大きな阻止円を形成するコロニーを分離しモナコリン K 高生産候補株とした。
(6)珪藻におけるウイルス抵抗性株の選抜
珪藻 Chaetoceros tenuissimus Cten2-10 株は、珪藻ウイ
ルスの CtenRNA virus type-II を接種する事で、約１週間後に完全に死滅することが分かっている[14]。100 Gy
および 300 Gy の線量のシンクロトロン光照射後のCten2-10 株を滅菌フラスコ内に集め（約 500 mL）、
珪藻ウイルスの CtenRNA virus type-II を 5 ml 摂取し、48 穴培養プレート 10 枚（各ウェルに 1 mL）に分注して２週間培養した。コロニー状に生残した細胞をウイ
ルス抵抗性能獲得候補株として分離し、さらに、形質の安定、ウイルスの除去、無菌化、ウイルス抵抗性能の再確認が完了した株を、ウイルス抵抗性能獲得株とした。

3．結果及び考察(1)シンクロトロン光照射による各微生物の死滅率
シンクロトロン光を照射した清酒酵母について、各吸収線量による死滅率を測定した（図２）。同様に、シンクロトロン光を照射した紅麹菌の、吸収線量による死滅率も測定した（図２）。これらの結果、吸収線量を高くするほど死滅率が高く、吸収線量が高いほどDNA の変異量が多くなっていることが強く示唆され(7)清酒酵母と紅麹菌へのシンクロトロン光照射によるゲノム DNA 配列の変異特性の解明
シンクロトロン光を照射により得られた、高香気成
分生産性の清酒酵母、モナコリン K 高生産性の紅麹菌
株から、ゲノム DNA を抽出し、Long-reads またはShort-Reads によるゲノム解析を行い、親株のゲノム配列と比較した。なお、解析の詳細は、本報告の趣旨から外れるため、既に報告している論文を参考にされた
い[15]。本研究では、清酒酵母 9 株と紅麹菌 3 株で生じた、一塩基および複数塩基置換、挿入／欠失の数とパターンから、シンクロトロン光照射によって起こる突然変異の特徴について考察した。
なお、珪藻においても、作出した変異株からゲノム
DNA を抽出し、Short-Reads によるのゲノム解析をおこなったが、まだ変異特性の解析は実施できていない。
珪藻については、変異株と親株のゲノム配列の比較解
析のみ実施した。

- 15 -た。また、吸収線量に応じて死滅率が上昇し、300 Gy
において、両生物共に 95%の死滅率が得られることが明らかになった。一方で、50 および 100 Gy の照射線量では、生物間で死滅率が大きく異なっていることから、微生物によってシンクロトロン光照射による影響の現れ方が異なることも明らかになった。つまり、初めてシンクロトロン光照射による変異誘発を実施す
る微生物においては、死滅率を指標とした効率的な照射条件の検討を実施することが推奨される。なお、本研究で用いた、5ml ポリスチレン製プラスチック試験
管内に細胞懸濁液を入れ、このチューブを粘着テープで固定してシンクロトロン光を照射する手法は、試料の分注が必要ではあるものの、試料の持ち運びが容易であり、照射施設内で微生物を扱う必要がないことや、無菌環境を維持できるなどの利点から、様々な微生物に応用できる手法であると期待される。
シンクロトロン光を照射した珪藻 Cten2-10 株、2-6株について、100 Gy および 300 Gy の吸収線量による死滅率を測定した（図３）。Cten2-10 株については、
これまでに 3 回照射しているので、それぞれの実験における死滅率を示している。清酒酵母と紅麹菌の死滅率結果同様に、吸収線量が大きいほど、死滅率が高くなることを確認した。また、吸収線量が 300 Gy の照射条件においては、全て 95%の死滅率が得られること

共に、親株より多く生産する 9 株を選抜した。さらにが明らかになり、300Gy 以上で安定して高い死滅率をこれらの株の醸造特性を評価するため、数 L スケール

得られることが明らかになった。一方で、100 Gy におの小仕込試験を行い、全てのサンプルの香気成分と有ける死滅率は、30%台〜80%台と、大きく死滅率に差

機酸量を分析した。得られた分析値から、親株であるが出る結果となった。これは、毎回変化する培養条件

Y5201 株とは異なる特徴ある株を得ることに成功しや照射実験条件の影響であると考えられるが、その理た。特に C19 株はどの試験株とも全く異なる特徴を由を明らかにはできていない。いずれにせよ、本珪藻

示し、カプロン酸エチルや酢酸イソアミルを高生産すの変異誘発実験でも、300 Gy でのシンクロトロン光照

る他、良好な酸味を呈するリンゴ酸を顕著に高生産す

射により、高効率で変異を引き起こすことができるとることが明らかになった（図４）。

考えられる。
(3)紅麹菌におけるモナコリン K 高生産候補株の選抜(2)清酒酵母における香気成分高生産候補株の選抜

モナコリン K 高生産候補株は、シンクロトロン光照

酢酸イソアミル高生産候補株については、シンクロ

射後のプラスチック試験管内の紅麹菌懸濁液試料をトロン光照射後のプラスチック試験管内の酵母懸濁

寒天培地状に塗布し、この寒天培地上で形成された紅液試料から 4mM TBHP 培地への接種によって、782

麹菌約 940 コロニーを取得した。これらの株に対して株の取得に成功した。その後、4mM TBHP 生育株を5mM、6mM TBHP 培地へと順次継代し、最終的に 65
株の酢酸イソアミル高生産候補株を取得することに成功した。カプロン酸エチル高生産候補株は、照射株
後 YPD 培地に生育した約 3,000 株の中で、168 株が25μM Cer 培地において生育した。この生育した株を50μM Cer 培地に継代し、最終的に 55 株のカプロン酸
エチル高生産候補株を取得することに成功した。
これら 120 株の変異株について、麹エキス培地での発酵試験を行い、酢酸イソアミル、カプロン酸エチル- 16 -

酵母を重層培養し、紅麹菌コロニーのまわりに生じる、

SNPs がほぼ全ての株で一致することも判明し、用い

透明な酵母増殖阻止円が大きい株を3 株選抜することた親株（二倍体）の両染色体間に存在する 20 万箇所に成功した（図５）。これらの株を 5、6 回継代培養

以上の変異に由来する SNPs（相同染色体上で配列のすることで、形質を固定化した後、タイ米を用いて紅異なるヘテロ接合箇所）が含まれている可能性がある麹を作成した。この紅麹の二次代謝物質量を分析した。

ことが判明した。そのため、今後は、SNPs の中から

その結果、野生株で作成した紅麹と比較して、130% ~シンクロトロン光照射によって生じた変異だけを抽250% のモナコリンK を生産する3 株のモナコリン高出し、再比較することで、ウイルス抵抗性に関連する生産株の取得に成功した（図５）。

遺伝子を特定することが可能と考えられる。

(4)珪藻におけるウイルス抵抗性株の選抜(5)各微生物へのシンクロトロン光照射によるゲノム

シンクロトロン光照射後の珪藻に、珪藻ウイルスのDNA 配列の変異特性の解明

CtenRNA virus type-II を接種し、約２週間培養したとシンクロトロン光を照射により得られた、清酒酵母

ころ複数の 48 穴培養プレート well 中に、ウイルス感

変異株9株におけるゲノムDNA上の突然変異点数は、染から生残したコロニーが確認された（図６）。これ多い株で 289 箇所、少ない株で 75 箇所、平均 175 箇

らのコロニーを複数分離し、試験管にて形質が安定す

所の変異が生じていることが明らかになった（表２）。

るまで継代培養した。
その中で成長が良く、3 回以上、次に、最も頻度の大きかった、一塩基置換に絞って集安定して継代培養できている 5 株を、ウイルス抵抗性計した。DNA の一塩基置換は、４つの DNA 塩基がど

能獲得候補株として分離した（図６）。この 5 株は、の塩基に置換するかによって、大きく２つのパターン

Cten 2-10-SL-R2VR シリーズ株と命名し、ウイルス抵に分けられる。１つは、プリン塩基（A および G）同

抗性能獲得候補株として、無菌化、継代によるウイル

士、あるいはピリミジン塩基同士（C および T）同士

スの除去を行い、さらにウイルス接種によって感染しで変異が起こる、トランジッション変異であり、もうないことを再確認することで、ウイルス抵抗性能獲得

一つは、プリン塩基からピリミジン塩基、あるいはピ株として確立した。

リミジン塩基からプリン塩基への変異であるトラン

珪藻では、シンクロトロン光による変異特性の解析

スバージョン変異である。前者は、後者に対して比較を実施していないことから、ここでは、変異株と親株的起こりやすい変異であると考えられている。清酒酵のゲノム配列比較について記述する。ゲノム解析の結母において、一塩基置換の起こりやすさをトランジッ

果、全ての変異珪藻株で、親株の登録ゲノム配列と比ションとトランスバージョンで比較したところ、トラ較して 20 万箇所以上の一塩基変異（SNP）が生じてンジッションが全ての株の平均 103 箇所、トランスいることが明らかになった。しかしながら、これらのバージョンが 50 箇所となり、トランジッションの方が2 倍多く生じていることが明らかになった（表２）。
またトランジッションの中でも、A:C 塩基対が G:C 塩
基対に変異する（A:C to G:C）パターンと（G:C to A:C）
パターンがほぼ同頻度で起こっていた（図７）。
薬剤による突然変異誘発でよく用いられている
EMS による変異では、塩基置換の中でも（G:C to A:C）
パターンが 98%以上を占めるといわれている[16, 17]。また、短波長の UV（UVB（280-320 nm）・UVC（200-280nm））を変異源として照射した場合は、トランジッシ
ョンである（G:C to A:T）パターンの変異頻度が顕著に高くなり、長波長の UV（UVA（320-400 nm））照- 17 -

照射によって、塩基置換の他に、DNA 構造を変化させ、アミノ酸並列を大きく変えることで、大きな形質の変化を起こす変異が比較的高頻度で起こる可能性が示唆された。
一方で、シンクロトロン光照射で得られた、紅麹菌
変異株 3 株におけるゲノム DNA の変異点を分析した
結果、多い株で 8,783 箇所、少ない株で 8,490 箇所、
平均 8,685 箇所と、清酒酵母に比べて明らかに多くの変異が生じていた（表３）。さらに、一塩基置換のパターンは、トランジッションが平均 456 箇所であるのに対して、トランスバージョンが 5,533 箇所と 10 倍以上の頻度で生じており、トランジッションの頻度が高かった清酒酵母と明らかに異なる変異パターンを示していた（表３、図７）。
本研究で清酒酵母に生じた変異点数が平均で175 箇射の場合は、短波長照射のパターンに加えて（G:C to
T:A）パターンの変異頻度が上昇することが明らかに所であるのに対して、紅麹菌では 8,685 箇所と、紅麹菌の方が 50 倍の頻度で変異が起こっていたこと、清なっている[18-20]。これらの報告に対して、シンクロト

酒酵母と紅麹菌のゲノムサイズが、それぞれ約 12

ロン光照射によって起こった清酒酵母の変異パター

Mbp[22]と約 38 Mbp（本研究によって得られたデータ

ンは、２つのトランジッションパターンの頻度が、トであるが、データは省略する）と、ゲノムサイズではランスバージョンの2 倍の頻度で起こるというもので3 倍程度の差しか無かったことから、もしシンクロトあり、これまで知られている変異源での報告とは異なロン光照射によって、両生物でゲノム全体に満遍なくる結果であった。このことは、他の変異源とは特性の変異が生じるのであれば、明らかに紅麹菌の方が影響異なる変異株を得る目的において、シンクロトロン光を強く受けていることが明らかになった。しかしながが一定の役割を果たすことが示唆された。

ら、両者で変異株の多くを取得した 300 Gy の照射線

また、EMS や UV 照射いずれの方法でも、一塩基置換がほとんどであるが、X 線照射による突然変異で量では死滅率に違いはなく、また 100 Gy ではむしろ清酒酵母の方が死滅率が高いことから、死滅率のみでは、塩基置換に加えて塩基欠失も誘発されることが報評価した場合は、紅麹菌の方がシンクロトロン光の影

告されている[21]。本研究で、シンクロトロン光を照射

響を強く受けていたとは言い難いことも明らかであした結果では、一塩基置換が 85.8%であったのに対し、る（図２）。このような結果になった理由は、酵母と挿入／欠失が 14.2%も生じており、シンクロトロン光

紅麹菌の細胞特性の違いが影響していることも考えられる。例えば、紅麹菌は多核細胞であるため、紅麹菌の変異の影響は、酵母のそれとは異なる現れ方を示す可能性もある。また、他の理由としては、珪藻の場
合同様に、紅麹菌の親株の２組の染色体間に、複数の変異点が存在していた可能性等も考えられる。
一方で、清酒酵母と紅麹菌のトランジッション、トランスバージョンの頻度の違いについては、これを説明できる理由を示すことは、現状の情報では難しい。
シンクロトロン光照射の DNA 配列への影響、さらに- 18 -

言えば DNA 損傷に対する修復の仕組みが、生物によって異なっていたためという理由も考えられるだ

参考文献

ろう。シンクロトロン光照射が引き起こす DNA 配列[1] S. Hashimoto, M. Ogura, K. Aritomi, H. Hoshida,への影響を深く理解していくためには、清酒酵母と紅Y. Nishizawa, R. Akada, “Isolation of Auxotrophic

麹菌の例だけでなく、今後も、様々な生物、特にモデ

Mutants of Diploid Industrial Yeast Strains after

ル生物も含めた、シンクロトロン光照射による変異誘UV Mutagenesis”, Appl. Environ. Microbiol., 71,発を行い、その影響に関する情報を蓄積することが必312-319 (2005).

要であろう。

[2] Y. Arikawa, M. Yamada, M. Shimosaka, M.
Okazaki, M. Fukazawa, “Isolation of sake yeast

4. まとめmutants producing a high level of ethyl caproate

著者らは、清酒酵母、紅麹菌、珪藻を対象として、

and/or isoamyl acetate”, J. Biosci. Bioeng., 90,

シンクロトロン光照射による変異株取得を試み、清酒

675-677 (2000).

酵母では高香気成分生産株、紅麹菌では二次代謝物質[3] K. Satoh, Y. Oono, “Studies on Application of Ionのモナコリン K 高生産株、珪藻ではウイルス抵抗性株

Beam Breeding to Industrial Microorganisms atの取得に成功した。また、複数の微生物に対する実験

TIARA” Quantum Beam Science, 3, 11 (2019).

を通して、液体培養が可能な微生物の場合、細胞懸濁[4] 吉田 桂一郎，西 美友紀，石地 耕太郎，松本 和

液を入れたポリスチレン製プラスチックチューブを大，広田 雄二.：シンクロトロン光も用いた水稲にお粘着テープで固定し、シンクロトロン光を照射する手

ける突然変異育種法の検討, 日本作物学会九州支部会

法が容易であり、有効であることを明らかにした。

報, 78, 8-9 (2012).

変異株のゲノム解析を行ったところ、清酒酵母では[5] 阿部知子, 風間裕介, 西美友紀, 永吉実孝, “九州シンクロトロン光照射によってトランジッションがブランドを世界に！-突然変異育種の挑戦-”, 育種学研

トランスバージョンよりも高頻度で生じ、高い頻度で

究, 16, 67-71 (2014).

挿入／欠失が生じることも明らかになった。一方で、[6] K. Sakamoto, M. Nishi, K. Ishiji, Y. Takatori, R.

紅麹菌では、清酒酵母と比べて明らかに高い頻度で変Chiwata, “Induction of flower-colour mutation by

異が生じ、変異パターンもトランスバージョン頻度がsynchrotron-light

極めて高いことが明らかになった。これらの違いが生

chrysanthemum”, Acta Horticulturae, 1237, 73-78

物間の特性に由来するのか、あるいは使用した親株の(2019).

影響なのかは、今後のさらなる研究によって明らかに[7] 松野純子, 戸田浩子, 山元俊輝, 山口 徳之, 新井する必要がある。

和俊, “カーネーションの突然変異育種に有効なシン

irradiation

in

spray

クロトロン光の吸収線量及び波長”, 愛知県農総試研
5. 謝辞

報, 52, 73-79 (2020).

本照射実験は、九州シンクロトロン光研究センター[8] 三井俊, 伊藤彰敏, 杉山信之, 榊原康彰, 船井秀哉,のビームライン BL09 にて実施した。微生物への照射

水野善文, 木村伸一, 小栗宏次, 山本晃司, “シンクロ条件の検討では、九州シンクロトロン光研究センター

トロン光の微生物育種の利用”, あいち産業科学技術の石地耕太朗博士の協力をいただいた。本研究は、九総合センター研究報告, 44-47 (2018).

州シンクロトロン光研究センターの研究課題；トライ[9] 三井俊, 山本晃司, 伊藤彰敏, 家田明音, 近藤徹弥,

アル研究（1905040T）、探索先導利用 R タイプ

杉山信之, 赤尾健, 吉村明浩, 榊原康彰, 船井秀哉,（1908065R, 2007077R, 2105039R, 2209089R）にお原本直幸, 志水元亨, 加藤雅士, “シンクロトロン光

い て 実 施 し たも の で ある 。 本 研 究 は、 科 研 費を利用した尿素非生産性の愛知県酵母育種”, 日本醸（20H03327）の支援を受けて実施した。

造協会誌, 116, 703-712 (2021).

- 19 -

[10] L. Chen, S. Jiang, L. Wan, X. Ma, M. Li. “The65, 270-283 (1997).

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公開番号1998-276767, (1998).

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Improved by Replication in a Population of
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X線内殻吸収を駆使した低結晶性有機金属構造体の配位子場分析
山神 光平1, 芳野 遼2
1高輝度光科学研究センター, 2東北大学

金属材料研究所

1. はじめに
遷移金属イオンや希土類イオンの d, f 電子が持つ電荷、スピン、軌道自由度は結晶学的に設計された配位子(非共有電子対を与えて配位結合する分子や陰イオン)によって制御される。つまり、遷移金属化合物や希土類化合物の固体電子物性は、配位子場の基に発現していると見ることができる。配位子場は、(i)金属イオ

図 1 (a) 配位子場。(b) M(H2O)2[Ni(CN)4]の結晶構造。

ンが配位子からの静電ポテンシャルを受けて、エネル

ギー差に相当するX線(エネルギー: hv)を照射するこ

ギー分裂する結晶場分裂、(ii)配位子-金属イオン間のとで吸収されるX線強度を測定する。内殻準位は元素

軌道混成、そして、(iii)配位子から金属イオンへ電子がによって一意に決まっているため、得られる吸収スペ

移動する際のエネルギー利得を示す電荷移動エネル

クトルは元素選択性を持つ。さらに、内殻吸収の終状

ギー、を含んでおり(図 1(a))、固体電子物性を特徴づ

態は内殻準位に正孔が存在するため、注目元素の価電ける重要な物理パラメータとして固体物理学を中心

子帯や化学結合した配位子からの電子による遮蔽がに広く認知されている。

発生する。よって、吸収スペクトルは局所性を持ち、新たな多孔性材料として注目されている有機金属
構造体(MOF)において、架橋配位子は分子吸着・分離、

低結晶MOFに埋もれている遷移金属イオンの局所構
造と電子状態を効果的に観測できる。

発光、磁気秩序などの魅力的な機能性の発現にも一役本研究はXAS, XAFSを用いて、MNiの遷移金属イを担っている。最近、我々は、低結晶性シアノ架橋型

オンに対する局所構造と電子状態を観測し、配位子場

MOF M[Ni(CN)4] (MNi; M = Mn, Fe, Co)の水吸着挙を定量的に評価することで、MNiの水吸着挙動をエネ

動 を 報 告 し た [1] 。 そ の 水 和 物 (MNi-H2O) は 、

ルギーの視点から明らかにした[1,2]。特に遷移金属イM(H2O)2[Ni(CN)4]の2次元シート間に水分子の水素オンの1s → 4p吸収に相当するK吸収端(K-edge)と結合が介在しているため、正方形平面の四シアニドメ

2p → 3d吸収に相当するL吸収端(L-edge)を相補的にタレートと八面体(Oh)の[MO2N4]クラスターからなる組み合わせることで、配位子場を受ける3d電子状態を層構造を有する(図1(b))。しかしながら、MNiは低結晶

詳細に探った。

(アモルファスも含む)であるため、精密結晶学的手法

2. 実験

を用いた、構造的洞察からの理解が困難である。紫外・

2-1 試料

赤外光学分光法、巨視的磁化測定を組み合わせること

MNi (M = Mn, Fe, Co)は攪拌法を用いて合成した。

で、MnNi、FeNi、CoNiは四面体対称性(Td)を持つこ

粉末 X 線回折パターンは、石英製キャピラリーを使用とを示唆しているが、遷移金属イオンに対する配位子

し、Rigaku Ultima IV 分光計で記録した。試料は測場や、低結晶性MOFの構造的特徴に関する実験的な

定前に 400K で 6 時間加熱して脱水した。

定量評価は、依然として困難である。

2-2 実験方法

そこで、我々は局所構造と電子状態の両方を観測で(1) 硬 X 線 XAFS

きるX線吸収分光法(XAS, XAFS)に注目した。本実験

K-edge XAFS 測定は SAGA Light Source の硬 X

手法は注目元素の内殻準位−非占有準位間のエネル

線ビームライン BL-11 において行った。XAFS スペ- 21 -

クトルは、2 つのイオンチェンバーを用いた透過法で得た。
試料は XAFS 測定に適した濃度になるように高純度窒化ホウ素で希釈し、乾燥 Ar ガスを充填したグ
ローブボックス内でペレット状に成形した。その後、ペレット試料をポリエチレン袋に密封した。
(2) 軟 X 線 XAS
L-edge XAS 測定は立命館大学 SR Center の軟 X
線ビームライン BL-11 で行った。
XAS スペクトルは、
オージェ電子と二次電子を検出するマイクロチャン
ネルプレートを用いた部分電子収量法で行なった。試料は乾燥 Ar ガス充填したグローブボックス内で、試料ホルダーに取り付けた導電性カーボンテープ上に薄く伸ばした後、空気中の水分による水分吸着を避けながら、高真空チャンバーに搬送した。
(3) 多重項配位子場理論

図 2 (a) XANES スペクトル。 (b) EXAFS 振動 (c)EXAFS 振動のフーリエ変換で得られた、原子間距離。(d) MNi における結合長の変化の様子。

L-edge XAS スペクトルから 3d 電子状態を抽出す観測した(図 2(b))。これをフーリエ変換することで、るために、多重項配位子場理論計算を XTLS 9.0 を用

M イオンに依存する定性的な結合長の大きさを獲得いて行った。

した(図 2(c))。その結果、M = Mn, Fe, Co の順に四面

3．結果及び考察

体構造が小さいことが明らかになった(図 2(d))。点電(1) K-edge XAFS: 局所構造解析

荷ポテンシャルに対する 3d 遷移金属イオンの結晶場

図 2(a)に MNi-H2O と MNi の M イオン(M = Mn,

分裂の大きさは配位子との距離の5乗に反比例するた

Fe, Co) に対する K-edge の X 線吸収近傍構造

め、結晶場分裂は Mn, Fe, Co の順に大きくなる。以(XANES)スペクトルを示す。ここから M イオンの化

上、K-edge XAFS の結果をまとめると、MNi の M イ

学状態に関する情報が得られる。エッジの立ち上がり

オンは Td 対称性を持ち、その結晶場分裂は M = Mn,

エネルギー(Mn: ~6542 eV, Fe: ~7116 eV, Co: ~7714

Fe, Co の順に大きくなっていると考えられる。

eV)は 3 価のそれと比べて低エネルギー側に観測され(2) L-edge XAS: 電子状態解析た。特に、MNi はより 2 価に近いことから、M イオ

K-edge XAFS の結果を踏まえて、
M イオンの 3d 電

ンは 2 価であることがわかる。加えて、エッジの立ち子状態をより直接的に解析するため、L-edge XAS ス

上がりエネルギーより 7 eV 低いエネルギー(Mn:

ペクトルを観測した。図 3(a)に MNi の M イオンに対~6537.5 eV, Fe: ~7110 eV, Co: ~7707 eV)に小さいがする L-edge XAS スペクトルを示す。内殻吸収の終状ならも水和物に依存するピークを観測した(図 2(a)の態に生成される正孔のスピン軌道相互作用により、L-

挿入図)。これは、プリエッジと呼ばれ、3d 遷移金属

edge スペクトルは二つの構造(L3 と L2)で構成されてイオンの場合、1s → 3d 遷移に対応する。MNi-H2Oいる。特に L3-edge は非対称な複雑なスペクトル構造から MNi にかけて、強度が増大し、その絶対値は Ohを持つため、こちらに注目していく。観測される L-

から Td 対称性への変化を示していることが明らかにedge XAS スペクトルは局所構造の対称性に加えて、なった。これは紫外・赤外光学分光法、巨視的磁化測

3d スピン状態によっても変化する。図 3(a)で同時に定で示唆していた結果と一致する。

示した、参照化合物と比較することで、MNi の M イ

次に、MNi の M イオンと配位子の結合長について考察するため、広域 X 線吸収微細構造(EXAFS)スペ
クトルを解析した。その結果、明瞭な EXAFS 振動を- 22 -

オンはTd 対称性の下で高スピン状態の3d 電子状態を有することがわかった。
L-edge XAS スペクトルから、配位子場を解析する

図 4 Td 対称性に対する遷移金属 3d 電子の結晶場
分裂の様子。

図 3 (a) 無機化合物と XAS スペクトルの比較。
(b) 実験(黒線)と計算(赤線)で得られた XAS スペ
クトルの比較。

であると考えられる。

ため、多重項配位子場理論によるスペクトル計算を実

4. まとめ施した。本研究では、Td 対称性における結晶場分裂:

本研究は X 線内殻吸収を駆使して、低結晶 MOF の

10Dq、電荷移動エネルギー、軌道混成をパラメータに分子吸着特性を配位子場の視点から明らかにした。硬採用した。図 3(b)に実験と計算で得られたスペクトルX 線と軟 X 線の吸収端を効果的に組み合わせること比較を示す。特に、L3-edge のスペクトル形状が再現で、低結晶性物質に埋もれた、対称性の残った局所構

するようにパラメータを最適化した。その結果、得ら造を観測することが可能であることを実験的に示しれたパラメータから導かれた 3d 電子のスピン状態はた。MOF をはじめとした金属錯体は特に軟 X 線に対高スピン状態であり、参照化合物の比較から導かれた

する X 線照射の劣化が激しいことが、元素選択的な電スピン状態の結果と一致した。さらに、配位子場にお子状態解析の大きなボトルネックとなっている。しかける共有結合性の指標となる、イオン状態(dn)に対す

し、X 線分光内でも高い収率を誇る内殻吸収と、X 線

る一電子遷移状態(dn+1L)の割合が非常に小さいこと

強度密度を制御することで、無機化合物に対する X 線が明らかになった。これは、MNi の M イオンはイオ

吸収分光と同程度の質を確保した電子状態研究が展ン性が強い、つまり、局在性の高い 3d 電子状態を持っ開できると期待する。
本研究は日本学術振興会科研費(JP16H06519,ていることを意味している。

JP18H01997,(3) 考察: 水吸着挙動と配位子場の関係

JP18K14245,

JP19H04701,

最後に得られた結果から、MNi の水吸着挙動と配JP19K15580, JP20K22554)の助成を受けて行なった。

位子場の関係について考察する。図 1(b)に示すように、

本研究は、文部科学省量子リープフラッグシッププロ

水分子は、M[Ni(CN)4]2 次元シートに垂直な方向にグ ラ ム (MEXT

M イオンと配位する。そのため、M イオンの dz2 軌道

JPMXS0118068681 の助成を受けた。軟 X 線吸収分と水分子の酸素 p 軌道間の化学結合が重要となる。

光実験は、文部科学省最先端研究基盤形成・共用化推

MNi では、e(dz2, dx2-y2)状態は Td 対称性の下では最高進事業(No.S18004、S18005)の支援を受けた。硬 X 線

被占分子軌道状態になり得ない(図 4)。これが、MNi

吸収分光測定は SAGA Light Source の探索先導利用の水吸着挙動に閾値が存在することに関係する。さら( 課 題 番 号 1810095F, 1901141F, 2103020F,に、10Dq の絶対値が大きくなると、e 状態がエネル

2105046F)で実施した。芳野は日本学術振興会特別研

ギー的により安定化する。これは、酸素 p 軌道と dz2

究員(第 19J12589 号)の助成を受けた。

軌道間の化学結合形成が起こりにくくなることにつ

参考文献

ながり、MnNi, FeNi, CoNi にかけての閾値の増加に[1] H. Yoshino, K. Yamagami, et al., Inorg. Chem.,

繋がる。閾値の存在するゲスト分子吸着の実現、そし

2021, 60, 3338.

て、その閾値制御には、ゲスト分子軌道と遷移金属 3d[2] K. Yamagami, H. Yoshino, et al., Phys. Chem.

軌道間の化学結合形成の環境を制御することが重要

Chem. Phys. 2022, 24, 16680.

- 23 -Q-LEAP) 助 成 金No.

X線吸収分光によるScxGa1-xNの局所構造解析
上原雅人1, 池本勇2, 平田研二1, 大曲新矢1, 瀬戸山寛之3
1産業技術総合研究所, 2九州大学, 3九州シンクロトロン光研究センター

1. はじめに回折法により結晶構造解析を行い、ウルツ鉱型結晶のc 軸配向膜であることを確認した。

ワイドバンドギャップ半導体として知られるウルツ鉱型結晶の AlN や GaN は c 軸方向に分極をもつ

2-2 実験方法

ので圧電性も示す。当グループでは、Sc を添加する

BL11 にて、シリコンドリフト検出器（7 素子SDD）

ことで圧電特性が飛躍的に増大することを見出して。これらはスマートフォンの５G 用高周波フを用いた蛍光収量法により、Sc K 端 (4.5 keV)および

ィルタに利用されるなど、先端的な MEMS デバイス

Ga K 端 (10.4 keV)の XANES および EXAFS 測定をとして期待されている。この圧電特性増大の要因は、行った。冷却セルおよび加温セルを用いて、種々の温Sc 添加による格子軟化やひずみ応答性の増大である度（10K～900K）で測定した。解析には Athena を用と第一原理計算による研究で考えられている[3]。また,

いた。

[1、2]

きた

最近、ScAlN や ScGaN は大きな残留分極をもつ強3．結果及び考察

誘電体であることが明らかになった[4、5]。従来、AlNや GaN は強誘電性を示さないと考えられてきたが、図１に 300 K で測定した ScxGa1-xN の Sc K 端のSc 添加によって分極の反転障壁が低下し、強誘電性

XANES スペクトルを示す。いずれの試料でも 4490が発現すると考えられている。

eV 付近に明瞭な pre-edge peak（A）が観察された。

第一原理計算によると、Sc 原子周辺の局所構造は

このことから、Sc 周辺の局所構造は Td 対称性（ウルAl 原子や Ga 原子周辺と異なり、Sc 原子がより動き

ツ鉱型構造）をもつことが分かった。この A の強度はやすいため、圧電特性が増大し、強誘電性は発現する

Sc 濃度によって変化し、図 2 に示すように、Sc 濃度と考えられている。しかし、これらの構造解析は X 線

が高くなるほど減少する傾向にあった。第一原理計算

回折による結晶構造評価や膜全体の平均的な格子定を用いて計算したスペクトルと比較した結果、A の強数解析に留まっており、局所構造の実体は明らかに度低下は、Sc 周辺の対称性が Td から D3h（BN 型六なっていない。これらを解明することは、新しい応用

方晶構造）、あるいは Oh（岩塩構造）へ変化したため展開を期待させる圧電体や強誘電体としてのウルツであることが分かった。

鉱型窒化物の設計指針の確立に不可欠である。本研究

また、Sc 濃度の増加とともに、4506 eV 付近（B）

では、ScxGa1-xN 薄膜の局所構造を明らかにするため

では低エネルギー側へのピークシフトが、4508 eV 付に、硬 X 線吸収分光測定を行った。

近（C）付近では強度増加が認められた。スペクトル計算により、前者は D3h、後者は Oh の存在を示唆し

2. 実験ていることが分かり、
Sc 濃度の増加によって対称性が2-1 試料

変化していることが明らかになった。現在、Ga K 端

GaN 焼結ターゲット(高純度化学研究所製)と Sc 金属ターゲット(アドバンテック製)を用いて、2 元同時についてもスペクトル計算を行っており、Ga 周辺の構造変化の解明を進めている。

スパッタリング法によって ScxGa1-xN 薄膜(X＝０～

図 3 に 300 K で測定した EXAFS 振動を示す。Ga0.46)を Hf/Si(100)または Mo/Ti/Si(100)基板上に成膜

K 端および Sc K 端のいずれも、Sc 濃度が高くなるとした。ScxGa1-xN の膜厚は約 500 nm であった。X 線

振幅が小さくなる傾向にあったが、Ga K 端について- 24 -

は、x=0.46 の試料でも k=～13 Å-1 まで明瞭に振幅が認められた。一方で Sc K 端では、x=0.46 の試料で k=～9Å-1 程度までしか振幅が認められなかった。
このことから、Ga に比べて、Sc 周辺の局所構造の乱れが大きいことが示唆された。
x=0.39 の試料について種々の温度で測定した
EXAFS を図４に示す。300 K 以上に加熱すると、GaK 端と Sc K 端のいずれも振幅は小さくなった。
一方、冷却することで EXAFS 振幅は明瞭になった。Ga K
端は 10 K と 100 K で、k=～15Å-1 付近まで明瞭に認められた。Sc K 端も 300 K では k=～9Å-1 までしか認められなかったが、10 K では k=～11Å-1 まで認めら

図 2 300 K で測定した ScxGa1-xN の Sc K 端のれた。詳細な局所構造を評価するには、高波数域でのXANES スペクトルのピーク A の強度

S/N を一層高める必要があり、現在、極低温測定用セルを開発中である。
4. まとめScxGa1-xN の局所構造を明らかにするために、
BL11で蛍光収量法によりXANES/EXAFS測定を行った。XANESスペクトルでは、第一原理計算に基づいて計算した結果と比較することで、Sc濃度の変化に伴う局所構造の変化が明らかになった。EXAFS振動では、GaよりもSc周辺の局所構造が乱れていることが示唆された。詳細な解析を行うには10Kに冷却することが必要であることが分かった。現在、より感度の高い極低温用測定セルを開発中である。

図 3 300 K で測定した ScxGa1-xN の EXAFS 振動
図 1 300 K で測定した ScxGa1-xN の Sc K 端の

上：Ga K 端、下：Sc K 端

XANES スペクトル- 25 -

[3] F. Tasnadi et al., “Origin of the anomalous
piezoelectric response in wurtzite ScxAl1-xN alloys”,
Phys. Rev. Lett. 104, 137601 (2010).
[4] S. Fichtner et al., “ AlScN: A III-V semiconductor
based ferroelectric”, J. Appl. Phys., 125 114103 (2019).
[5] M. Uehara et al., “Demonstration of ferroelectricity
in ScGaN thin film using sputtering method”, Appl.
Phys. Lett. 119, 172901 (2021).
[6] 池本ら, XANES 解析による Sc 添加が与えるGaN の配位構造変化の評価, XAFS 討論会予稿集, 1O-03 (2023).

図 4 種々の温度で測定した ScxGa1-xN (x=0.39)のEXAFS 振動 上：Ga K 端、下：Sc K 端

謝辞
本研究の一部は科研費基盤研究（B）（22H01784）
で行われた。
参考文献[1] M. Akiyama et al., “Enhancement of piezoelectric
response in scandium aluminum nitride alloy thinfilms prepared by dual Reactive cosputtering ”, Adv.
Mater. 21, 593 (2009).
[2] M. Uehara et al., “Increase in the piezoelectric
response of scandium-doped gallium nitride thin films
sputtered using a metal interlayer for piezo MEMS ”,
Appl. Phys. Lett. 114, 012902 (2019).

- 26 -

4H-SiCの埋戻し成長層における空洞欠陥のX線CT法による観測
紀 世陽1，児島 一聡1，米山 明男2，山口 博隆11産業技術総合研究所, 2九州シンクロトロン光研究センター

1．はじめに

2．実験

近年、4H-SiC は Si を超えるその優れた半導体材料
特性を背景にパワーエレクトロニクスデバイスの領

2-1 試料(1)トレンチ作製

域で幅広く活用され始めている。また更なるデバイ

4H-SiC 4 インチ市販基板（n+型, 4o オフ, Si 面）上ス特性の向上を図るために、ドリフト層に PNカラムに酸化膜を堆積し、フォトリソグラフィにより堆積構造を有するスーパージャンクション（SJ）構造のさせた酸化膜上にピッチ P=3，4，5 μm （線幅＝P/2）

SiC への適用が提案されている[1]。我々は化学気相成の線状パターンを転写、ドライエッチング法（RIE）

長法（CVD）を用いてトレンチ埋戻し成長技術を開により、ストライプ状のトレンチ構造を形成した。

発し[2]、深さ 25 µm の部分 SJ 構造を採用した SiC SJ-

RIE 法において、トレンチの深さと線幅は相互に関

MOSFET の試作品を世界で初めて報告した[2,3]。結果連しているため、それぞれのピッチ幅に対するトレとして耐圧：7.8kV、オン抵抗：17.8 mΩ•cm2 を達成、ンチの深さは約 D～9，13，14 μm となった。

同耐圧クラスの一般的な 4H-SiC DMOSFET に比べて

(2)トレンチ埋戻し成長

オン抵抗が 50%減少するという結果を得た[4]。

基板から切り出したピッチ P=3，4，5 μm （線幅＝

しかしながら、トレンチ埋戻し成長技術を用いてP/2）のマルチ線状パターンがあるトレンチチップ作製した SJ 構造ではトレンチ端部に長さ数～数十マ（10 mm 角型）に対して SiH4 + C3H8 + H2 + HCl ガス

イクロメートルのボイド欠陥（空隙）が形成されて系のホットウオール化学気相成長装置（HW-CVD）

しまう。このボイド欠陥は、作製した SJ デバイスのを用いてトレンチを P 型の SiC によって埋戻し成長

リーク電流を増加させることがわかっている[3]。また、を行った。ここでは、トリメチルアルミニウム

ボイド内に残留する汚染物がデバイスプロセスに影（TMA）を P 型ドーパントとして使用した。成長温

響を与える可能性がある。そのため、デバイスプロ

度 1650 oC、圧力 38 kPa で、原料ガスと TMA 流量をセスを実施する前に、予めボイド欠陥の形状や位置一定に保ち3時間エピ成長を行った[2,3]。走査電子顕微を確認、その状態に応じて、対策を施す必要がある

鏡による断面観察を行い、トレンチが完全に埋め込が現状では FIB-SEM 等を用いた破壊検査によってのまれていることを確認した（SEM 像略）。

みボイドの有無を確認することが出来る。結果とし(3) 研磨加工てボイドの有無を確認したウエハはデバイスプロセ

今回使用したＸ線ＣＴで撮影できる試料サイズはスに用いることが出来なくなるため、非破壊で且つφ1 mm 前後である。そのため以下の手順で試料の加広範囲でボイドの存在並びにその形状等を判断する工を行った。10 mm 角のサンプルからトレンチ両端技術が必要となる。

の端部領域（トレンチ線状パターンの開始と終了位

本稿では、我々がマイクロ X 線コンピューター断置）を中心にして、図 1 (a)に示すようにダイサーで層撮影（X 線 CT、Micro X-ray Computed Tomography）

幅約 1.5 mm の八角形を切り出し、それにワックスをという非破壊分析により[5,6]、CVD 埋戻し成長により付け、軸径 1.6 mm の精密ドライバーの先に目視で垂作製した 4H-SiC トレンチ端部におけるボイド欠陥の直に固定する（図 1 (b)）。電動研磨装置を使用し、3 次元形状を同定した事例について報告する。

手動で八角形試料を付けたドライバーを回転させて側面を研磨する。研磨装置の回転盤には、まず円形- 27 -

の SiC 耐水研磨紙（Grit＃600）を貼り付け、八角形

3．結果及び考察

試料の角形突起を削った（図 1 (c)）。その後に研磨粒

図 2 は各ピッチのトレンチ（P=3，4，5 μm）の埋子の粒径が 30 μm、9 μm、0.5 μm の順にダイヤモン

戻し成長前（図 2 (a)）と成長後の光学顕微鏡図（図 2

ドラッピングシートを貼り替えて研磨し続ける。

(b)）を示している。成長前のサンプル表面からはト（図 1 (c)~(f)）作業中は、超純水を研磨液として使用

レンチ構造の端部が確認できるが、成長後の試料表し、図１ (f)に表れるように円盤状試料の側壁を鏡面面には、厚いエピ層並びに巨大なステップバンチンに研磨する。最後に、化学機械研磨（CMP）プロセ

グで覆われており、顕微鏡像ではトレンチ端部の位スを加え、円盤状の側面をできるだけ平滑化する

置を確認することが出来なくなった。さらに、試料（図 1 (g) (h)）。図１(g)の微分干渉顕微鏡像によると、端部にボイドがあるかどうかも判断できなくなった。
実験で得られた X 線 CT 像の画像データをトレンチ

研磨の傷が少し見られる程度である。

の表面水平方向と横方向の垂直断面と縦方向の垂直
断面の 3 方向からスライスして、得た画像は図2(c)~(e)に示している。
図 2(c) はある深さにおける SiC（0001）の平行面のX 線 CT 像の画像をスライスしたものである。いずれのピッチサイズのトレンチにおいても、端部付近にボイド欠陥の存在が確認できる。ピッチ P = 3 μm のトレンチには、最も小さいボイド欠陥が含まれることが判る。図 2 (c)からはピッチ P = 4 μm のトレンチのボイド欠陥の長さが一番長いと見られたが、図 2 (c)よりも浅い位置の画像をスライスするとピッチ P = 5
μm のものがもっと長いことが判明した（画像省略）。
図 2 (d)はそれぞれのピッチサイズのトレンチ中心位置を貫通している X 線 CT 撮影の画像をスライスしたものである。スライスした面は SiC（1-100）結晶
面と平行にしてある。ピッチが 3 μm から 5 μm にな
ると、ボイド欠陥の全長は 2 μm から 60 μm と大きく増加している。ボイドの断面積もピッチサイズの増加によって、大きくなることが判る。また、図中の赤線は元のトレンチ端の形状を示しているが、トレ
ンチのピッチ、深さによらずボイド発生位置は、ト

図 1 研磨作業。(a), (g), (h) : 微分干渉顕微鏡像

レンチ端の底部であることが判った。
図 2 (e)はトレンチと垂直な（11-20）面で X 線 CT

2-2 実験方法
加工された円盤形試料の X線 CT 測定は、九州シン

画像をスライスした画像を表す。ピッチサイズが増

クロトロン光研究センター（SAGA-LS）のビームラ加するにしたがい、ボイドの幅も増加する傾向にな

イン BL07 で実施した。測定システムは、試料位置調る。ピッチ 5 μm のトレンチ端部ボイドの幅が大きく

整・回転機構、画像検出器から主に構成される。詳て、逆にピッチ 3 μm のトレンチはボイド欠陥のサイ

しいシステムセットアップおよび画像処理方法など

ズが非常に小さく、相隣のボイドもはっきり分離では、参考文献を参照されたい[5,6]。使用した X 線エネ

きなかった。

ルギーは 18 keV、投影数は 3000 枚/360 度である。

- 28 -

図 3 は、取得した X 線 CT 像の画像データから作成

した3次元像である。ピッチ幅によらず、同一ピッチ[1] F. Udrea et al., “Superjunction Power Devices, History,

サイズのトレンチグループの両側に発生するボイド

Development, and Future Prospects”, IEEE Trans.

が相対的に大きくなる。このように、同一ピッチサ

Electron Dev. 64, 713-727 (2017) .

イズのトレンチでも発生するボイドのサイズには場[2] S.Y. Ji et al., “Fast-filling of 4H-SiC trenches at 10 μm/h

所によるバラツキが存在することが明らかになった。

by enhancing partial pressures of source species in

これらの結果から X 線 CT像は、ボイドの形状と寸法を立体的な画像として把握できて、現行の FIBSEM に比べて広い面積での内部欠陥情報を一括で明らかにできるという点においてトレンチ埋戻し成長技術を用いた SiC-SJ 構造の評価に対して非常に有利であることが判った。

chemical vapor deposition processes”, J. Cryst.
Growth 546, 125809 (2020).
[3] R. Kosugi et al., “Breaking the Theoretical Limit of 6.5
kV-Class 4H-SiC Super-Junction (SJ) MOSFETs byTrench-Filling Epitaxial Growth”, (ISPSD 31st),
Shanghai, China, 39 (2019).
[4] K. Kawahara et al., “6.5 kV schottky-barrier-diodeembedded SiC-MOSFET for compact full-unipolar

4．まとめ
CVD法による埋戻し成長を行った4H-SiCトレンチの端部におけるボイド欠陥の 3 次元形状を X 線 CT 法
で観察することを行い、ピッチサイズ P = 3～5 μm の
トレンチの端部に形成したボイドの形状と寸法を立

module”, ISPSD 29th , Sapporo, Japan, 41(2017).
[5] A. Yoneyama et al., “Advanced X-ray imaging at
beamline 07 of the SAGA Light Source”, J.
Synchrotron Rad. 28, 1966 (2021) .
[6] 紀世陽、児島 一聡、米山明男、山口 博隆、“X線CTによる４H-SiCのCVD埋戻し成長におけるトレ

体的な画像として把握することに成功した。

ンチ端部空洞欠陥の観察”、第9回先進パワー半導
参考文献

体分科会講演会、福岡、日本、151(2022).

図 2 成長前後の光学顕微鏡像(a)(b)と X 線 CT 像の画像スライス(c)(d)(e)

図 3 X 線 CT 観察によりトレンチ端部を内部可視化した 3D 構造図。

- 29 -

放射光Micro-CTによる紡錘虫類化石の殻、特に旋回壁内層状構造の観察
一田昌宏1
1豊橋市自然史博物館

1. はじめに後期古生代石炭紀からペルム紀の熱帯～亜熱帯浅海域の堆積物、主に石灰岩から多産する紡錘虫類は、その急速な殻形態の変化もあり、層序学的に非常に有効なツールとして多くの研究がある。しかし、主に炭酸カルシウムよりなる石灰岩中に含まれ、炭酸カルシウム殻を持つ紡錘虫類化石は単離も難しく、その研究は薄片を用いた情報を基にしており、ごく一部の研究[1-2]を除き、殻構造の三次元的な観察・検討はこれまで難しかった。また、紡錘虫類の主な研究手法である薄片は、薄片にする断面以外の部分は薄片作製時に消失するため、同一個体の内部構造を複数の任意の断面で観察することは不可能であった。
その一方で、３次元的な殻構造の検討及び保存状態

図 1 紡錘虫類（Fusulinella）の内部構造
Pr: Proloculus( 初 房 ) 、 s: Septa( 隔 壁 ) 、 sp:
Septal pore( 隔 壁 孔 ) 、 spi: Spirotheca( 旋 回壁)、c: Chomata(コマータ)、tunnel(通道)。
Miklukho-Maclay et al (1959) [3]を改変。

の検討が可能となれば紡錘虫類の分類やタフォノ
ミー及び古生態に有益な情報を取得できると期待される。
そこで、本研究では紡錘虫類殻の内部殻形態（図１）のみならず、紡錘虫類の分類及び系統関係に特に重要な形質であり数マイクロメーターサイズの旋
回壁(spi)内の層状構造（図２）を同一個体の複数の任意の断面で観察・検討するため、二酸化ケイ素に置換された紡錘虫類化石をギ酸にて溶出し、その断層画像を放射光マイクロマイクロ X 線イメージングにより取得、解析した。
2. 実験
2-1 試料
SAGA-LS の BL-07 のマイクロ X 線イメージングで測定可能なサイズ 2x2x2 mm 以内の紡錘虫類化石 4
種を測定に用いた。選定した 4 種は、紡錘虫類の代表 な 旋 回 壁内 層 状構 造の ４ タ イ プ（ 図 2 ）、Profusulinella type、Fusulinella type、Triticites type、
Schwagerina type の内、前 3 つの型に対応する。測定した紡錘虫類化石は、石灰岩に含まれるが化石のみ- 30 -

図 2 旋回壁内部の層状構造
二酸化ケイ素に置換されたものをギ酸によって溶出（図 3 上）の後、測定した。

(1) Profusulinella type 及び Fusulinella type
本2タイプでは、岐阜県高山市奥飛騨温泉郷に分布する上部石炭系モスコビアン階水屋ヶ谷層より産出
する3属3種（i-iii）の紡錘虫類化石を測定サンプルとした。
i. Pseudostaffella sphaeroidea
tectum、upper tectrium、lower tectriumから構成される3層構造の旋回壁（Spirotheca）を持つ。
ii. Beedeina lanceolata
tectum、diaphanotheca、thick upper tectrium、
thick lower tectriumから構成される4層構造の旋回壁（Spirotheca）を持つ。
iii. Hidaella kameii
thin dense tectum、diaphanotheca、upper tectrium、
lower tectriumから構成される4層構造の旋回壁（Spirotheca）を持つ。
(2) Triticites type
本タイプでは、オーストリア・カーニックアルプ
スに分布する上部石炭系グゼリアン階Carnizza層より産出する紡錘虫類化石、1属1種を測定サンプルとギ酸にて溶出した Profusulinella type 及び

した。

図3

i. Triticites cfr. immutabilis

Fusulinella type 試料（上）及びステージ上にtectum、well-defined alveolar keriotheca から構成される 2 層構造の旋回壁（Spirotheca）を持つ。

セットした試料（下）過程が観察される。加えて、任意の角度から観察可能であるため、初房(proloculus: pr)から第1室に連結す

2-2 実験方法
BL07において10 keVから20keVの単色光で、X線カ
メラKenvy 2(Visual field：2x2 mm、 2048x2048 pixels、
pixels size: 1.3 μm)にて、マイクロCT撮影した。試料は、木製のつまようじの上にタラカントゴムで固定し、ステージ上にセットした（図3下）。

るproloculus pore(pp)も観察される。多数の角度のイ
メージング画像の観察により、本個体の最終室付近のseputa(s)のtectriumが未発達であることから、最終室に付近まで保存されている、死後の水流などによる運搬に起因する死後破壊の影響が少ない個体であると考えられる。
ii. Beedeina lanceolata及びiii. Hidaella kameii

3．結果及び考察
3-1．Profusulinella type 及び Fusulinella type のイ
メージング画像

旋 回 壁 (spi) で は 、 明 瞭 な 5 µm 程 度 の 厚 さ のdiaphanotheca(d) 、 upper tectrium(ut) 及 び lower
tectrium(lt)が観察される。一方、tectumは、イメージ

i. Pseudostaffella sphaeroidea（図4）ング画像では不明瞭であった。diaphanotheca(d)は、

旋回壁(spi)には、明瞭なtectum(t)、upper tectrium(ut)及びlower tectrium(lt)が観察される。また、赤矢印
部断面では、明瞭なtectumとtektum形成後に形成さ結晶質方解石層であるため珪化されずギ酸処理時に溶けることで明瞭に観察されたと考えられる。多数の 角 度 の イ メー ジ ン グ画 像 の 観 察 によ り 、 本

れるtectriumにより、室を付加して成長する殻の形成

Beedeina lanceolataは、最終室近くでは、chomata及- 31 -

図4

Profusulinella type、Fusulinella type、Triticites type のイメージング画像
各色の矢印部の断面と同色の枠のイメージング画像が対応する。

びtunnelが未発達であり、と同じく死後破壊の影響が4. まとめ少ない個体であるといえる。一方で、Hidaella kameii

SAGA-LSのBL-07で測定、取得したイメージング

はギ酸処理時の二酸化炭素気泡による内部破壊の程画像により、世界で初めて1個体分の紡錘虫類の殻化度が大きいものの、Beedeina lanceolataと同じ保存状

石を複数の任意の断面で内部構造を観察され、数 µm態であるといえる。

オーダーの構造である旋回壁内の層状構造についても観察も可能であることが明らかになった。任意の3-2．Triticites type のイメージング画像

断面かつ数 µmオーダーの旋回壁内層状構造の観察に

i. Triticites cfr. immutabilis

より、これまで不可能であった1個体内での死後破壊

青矢印部断面の旋回壁(spi)では、tectum(t)、upperの程度などの殻の保存状態や殻の成長の程度の詳細

keriotheca(uk)及びlower keriotheca(lk)が観察される。

な検討が可能となった。これらの新しい殻保存状態

特に、最終室付近の旋回壁(spi)では、keriothecaが未の評価方法は、紡錘虫類の古生態だけでなく、紡錘発達であり、tectum形成の後にkeriothecaが付加さ虫類が繁栄していた後期古生代の熱帯から亜熱帯浅れる、殻の成長過程も観察される。また、septaに発海域の古海洋環境変遷の解明にも大きく寄与すると達する直径2-10 µm程度のseptal poreも観察された。

期待される。

最後及び最後から１つめの septa をいくつかの角度のイメージング画像から観察した結果、keriotheca が

5. 謝辞

発達する一方、tunnel が未開通かつ chomata(c)も未本研究を進めるにあたり、三宅幸雄氏には珪化紡発達であったため、最終室に付近まで保存されてい錘虫の情報や測定用のサンプルの提供をしていただ

るサンプルであると考えられる。

いた。九州シンクロトロン光研究センターの米山明
男博士には、放射光microCTの利用や実際の測定、解- 32 -

析手法に関して終始丁寧なご教授、ご助力をいただ
いた。ここに心より感謝申し上げます。
本研究の一部には、JSPS 科研費（JP19H00229）
及び全国科学博物館活動等助成事業 (20008)を使用した。
参考文献[1] U. Leppig, H. C. Forke, M. Montenari, B. Fohrer, “A
three- and two-dimensional documentation of structuralelementsin schwagerinids (superfamily Fusulinoidea)
exemplified by silicified material from the Upper
Carboniferous of the Carnic Alps (Austria/Italy): a
comparison with verbeekinoideans and alveolinids”,
Facies, 51, 541–553 (2005).
[2] Y. Shi, H. Huangc, Z. Shena, “New insights forancient foraminifera through 3D visuals of fusulinids”,
Palaeoworld, 28(4), 478-486(2019)[3] A. D. Miklukho-Maclay, D. M. Rauser-Chernousova,
S. E. Rosovskaya, “Fusulinids”, Fundamental of
Paleontology1, 201–215 (1959)- 33 -

3

利用促進

3-1 県内利用の促進

3-2 県外等全般的な利用促進（1）産業利用コーディネート活動（1）利用相談等

2022 年度は佐賀県内の産業振興を目的に産業利企業、大学及び公設試験研究機関等からメール、

用コーディネーター(3 名)を配置した。佐賀県内の企電話及び来所等により多くの利用相談が寄せられ、業及び試験研究機関を訪問し、課題解決のため技術随時相談に対応した。

分野に関する支援を行った。

また、実験終了後に実験責任者からビームタイム

年間延べ営業活動件数（企業等訪問件数）は 243

利用記録兼アンケート用紙を収集し、その要望を基件。訪問先企業等は製造業を中心に 106 機関であっに利用改善に努め、必要に応じて実験責任者へ報告た。その中で研究センターの新規利用につながったを行った。

件数は 8 件で、内訳は企業 4 件、大学 1 件、公設試3 件となっている。

（2）講習会等

企業においては、主に新技術の開発や製品の不良「第 16 回九州シンクロトロン光研究センター研

発生の原因調査、大学においては、農産物の酵素分

究成果報告会」、「第 36 回日本放射光学会年会・放解技術の開発、公設試においては、産業の高度化に

射光科学合同シンポジウム」等における成果普及やつながる新技術の開発のための研究を目的として利シンクロトロン放射光の基礎から応用について学ぶ用された。

講習会「SAGA-LS サマースクール 2022」の実施を通じて、利用促進を図った。

（2）包括利用による支援

また、学会での発表や展示会等のブース出展によシンクロトロン光利用による分析に馴染みの薄い県内企業の利用を促進するための利用区分として設けている。内容は、実験計画の策定・測定・報告書作成等を包括的にセンターの研究員が行うものであり、令和 4 年度の利用実績は 5 件であった。
（3）県試験研究機関の利用促進・連携
県試験研究機関の地域課題や産業課題の解決に向けて、シンクロトロン光を活用した研究を支援した。特に県の基幹産業である農林水産の各分野における研究利用を促するため、共同研究等を通じて農林業試験研究機関等との連携を図った。
（4）施設見学会の実施
佐賀県内の産業利用を促進すべく、主に県内の企業や公設試等向けの施設見学会を年 2 回実施した。
・2022 年 6 月 13 日：32 名参加
・2023 年 2 月 27 日：24 名参加- 34 -

る研究センターの PR も積極的に行った。
詳細は「Ⅴ 研究会、講習会」、「Ⅵ 広報、人材育成」で述べる。

Ⅲ

加速器／ビームライン等の現状
1加速器

1. SAGA-LS 加速器概要日以降）にマシンスタディが実施される。マシンスタ

SAGA Light Source(SAGA-LS)加速器は全長約 30

ディにおいては、ビームパラメーターの調整、記録、

m, 最大ビームエネルギー255 MeV 電子リニアック

加速器構成機器類のメンテナンス、加速器高度化のた（線形加速器）及び周長約 75.6 m, 最大ビームエネ

めの各種試験及び調整運転を実施する。マシンスタデ

ルギー1.4 GeV の電子蓄積リングより構成される。

ィが実施された翌日の火曜日には 2 回のビーム入射、

リニアックにより加速された電子は 1Hz にて電子蓄

その他の曜日では蓄積リングへの入射回数は1回であ積リングに入射される。
電子蓄積リングに約 300 mAる。アンジュレータのギャップ変更に伴うビーム軌の電子を蓄積後、リング内にてビームエネルギーは

道・チューン補償・カップリング補償はフィードフォ

255 MeV から 1.4 GeV に加速される。ビーム入射及ワード方式にて制御されており、ユーザー運転中は基び加速に要する時間はそれぞれ約 3 分及び 1.5 分程

本的には無人で加速器の運転が行われている。

度である。ビームエネルギー1.4 GeV 到達後、2 台のまた、リング電磁石主電源には外付け DCCT を用

超伝導ウィグラーを約 15 分間かけて励磁を行い、いたフィードバック方式による電流制御を常時稼働

ビーム軌道補正、ビームサイズ調整等を行ったのち、しており、ユーザー運転時間におけるリング主電源の放射光ユーザー運転が開始される。
SAGA-LS にはフ

安定度は約±5×10-5 である。2022 年度は約 1680 時

ルエネルギー入射を可能とするブースターリングあ間のビーム供給（ユーザー運転時間）が行われた。ビー

るいはフルエネルギーリニアックは存在しないため、

ムアボートタイムは約 44 時間であり、年間のビーム

ビームは減衰モードにてユーザー運転が維持される。

供給時間に対するアボート率は約 2.6%であった。

ビーム寿命はビーム電流 300 mA においておおよそ
5 時間程度である。午前 10 時から 21 時までが公式

3. 主な加速器トラブル
2022 年度、ユーザー運転時間に影響があったマシ

な放射光ユーザー運転時間とされている。
SAGA-LS電子蓄積リングは周長約75.6ｍのコンパ

ントラブルは計 3 回発生した（原因不明の RF 反射：

クトな電子蓄積リングであるが、8 つの長直線部を持

1 回、RF 系クライストロン電源異常を推定とするイ

ち、現在 2 台のアンジュレータ（planer 型 1 台、

ンターロック発生 1 回、リニアック電子銃高圧電源故

APPLE-II 型 1 台）、2 台の 4T 超伝導ウィグラーが障：1 回）であった。それぞれのトラブルによるアボー

設置されている。ナチュラルエミッタンスは約

ト時間は各 43 分、2550 分及び 31 分である。原因不25nmrad である。2000 年代初頭に設計された旧式の明の RF 反射に対しては RF 空洞電圧を低下させた運加速器ではあるが周長に対し比較的低エミッタンス

転（定格 500 kV に対し現在 330kV）、リングクライな加速器である。

ストロン電源に対してはリングクライストロン電源
制御用 PLC の内部レジスタ（IGBT ユニット電位差

2. 運転状況等）の常時監視による原因調査を行っている。リング

加速器の運転は緊急時及び光焼きだし等の例外をクライストロン電源の異常動作の要因のひとつとし除き、平日の月曜日から金曜日にかけて行われる。週て IGBT 基板の動作不良が推定されている（原因なのの初めの運転日（通常は月曜日、祝日明けなどは火曜

か結果なのか、詳細なメカニズムは現在も不明）。リ

- 35 -

ングクライストロン電源 IGBT 基板は現在使用中の基板内部品の入手が困難なこともあるため加速器更新の一環としてリプレイスが計画されている。
リニアック電子銃高圧電源は建設期に整備された特注品の機器のひとつである。電源制御基板内部部品の故障を要因として長期間にわたる加速器運転停止が発生した。今後、予備品の確保がしやすい汎用品への置き換えと、代替高圧電源に対応するための電子銃
図 2 エクストラコイルを用いた垂直方向ビーム軌道
補正フィードバックシステムの効果。軌道フィードバック補正システムは 2023 年 1 月以降常時運用されている。

制御機器類の改修を計画している。
4. 高度化
マシンスタディにおいて実施した主な加速器の高度化は、ビーム軌道の安定化と Beam Position

5. 更新計画

Monitor (BPM)デジタル処理回路（図 1）の整備であSAGA-LS 加速器は 2003 年の機器類インストール

る。加速器冷却水系の温度変化に伴うビーム軌道の変から約 20 年が経過し機器類の老朽化が深刻となって動が 2021 年から顕著となり、一部のビームラインにいる。現行部品で置き換えが可能な物に対しては随時

光強度の変動として影響を与えていた。加速器グルー

現行品に置き換える等の処置を実施しているが、入射プでは放射光実験に影響を与えやすい垂直方向のキッカーサイラトロン等、製造停止となっている部品

ビーム軌道の変動を抑制するため、既存のステアリンも多く、今後の継続した加速器の維持のために大幅なグ電磁石（STY）8 台にコイルを追加し、ビーム軌道更新が必要とされる。特に RF 空洞電圧の低下を引き補正のためのフィードバックシステムを開発した。冷起こしている空洞本体、重故障が多く発生する蓄積リ

却水の温度変化に伴い最大で±20µmのビーム軌道のング主電源、サイラトロンの確保が不可能となってい変動が発生していたが、ビーム軌道フィードバック制る入射系電磁石電源（セプタム・キッカー電源）及び御により変動幅は±5 µm 以下に抑制された（図 2）。

耐久年数を超えるセプタム電磁石、部品類の入手が困

水平方向を含めた更なるビーム軌道の安定化に対し難となっている蓄積リング小型電源類に関し、5 ヶ年ては、BPM 真空槽の位置変動抑制や BPM の感度向に渡る大規模な更新が計画されている（図 3）。

上、コイル及びコイル用電源の整備が必要であり、今後の課題となっている。新規に運用を開始した BPM

2023年度

対象機器

処理回路（Libera BPM）はビーム不安定性の解明や蓄積リング主電源

大電流蓄積のための入射軌道のターン毎計測等へのリングRF空洞本体使用が期待されている。

クライストロン電源IGBT基板

2024年度

2025年度

2026年度

2027年度セプタム・キッカー電源
セプタム電磁石
蓄積リング小型電源

図 3 SAGA-LS 加速器大規模改修計画
図 1 Libera デジタル BPM 処理回路

九州シンクロトロン光研究センター
加速器グループ
岩崎 能尊- 36 -

2

県有ビームライン(1) 高分解能光電子分光装置計測制御系更新

1. 県有ビームラインの現状
7本の県有ビームラインでは表１に示す通りEUV、

BL10では高輝度なアンジュレータからの放射光を軟X線、Tender X線、及び硬X線を用いた利用研究が利用した高エネルギー分解能の光電子分光測定が行行われている。なお、BL18は過年度より継続的に実施われている。この技術は半導体基板表面近傍の原子のしてきた利用再開に向けての整備が概ね完了して格子歪による原子の結合エネルギーの変化を捉える

2020年度より利用者受け入れを開始し、2022年度にことができる優れた手法であるため、民間企業も含めも複数の課題が実施された。2022年度は例年の機器整て半導体材料評価に利用されている。そこで、測定能備に加えて半導体関連基盤強化事業による整備も率の向上を目的に半導体関連基盤強化事業による整行った。また、測定データの定量性向上に向けた取り備を行った。近年、光電子信号検出技術が目覚ましく組みにも着手した。以下、2022年度に実施した主な機進歩していることを踏まえて、光電子アナライザーに器整備と蛍光XAFS自己吸収補正への取り組みについより分光された光電子の信号を増幅するマルチチャて報告する。

ンネルプレート、及び増幅された光電子を可視光に変表 1 県有ビームラインの概要
ビームライン光源

光子エネルギー

主な実験手法BL07
バイオ・イメージング

超伝導ウィグラー(4 T）

5 keV – 35 keV
白色光（ピーク 8 keV）

・ X 線イメージング（CT）
・Ｘ線回折
・ タンパク質 X 線回折・ 高エネルギーXAFS
・ 蛍光 X 線分析
・ 照射（放射線効果）

BL09
照射・結晶構造

偏向電磁石

白色光（ピーク 4 keV）

・ 照射（放射線効果）
・ 白色・単色 X 線トポグラフィ

BL10
ナノサイエンス

偏光可変
アンジュレータ

40 eV – 900 eV・ 光電子顕微鏡・ 角度分解 X 線光電子分光
・ NEXAFS

BL11
局所構造

偏向電磁石

2.1 keV – 23 keV

・ XAFS・ X 線小角散乱

BL12
表面界面

偏向電磁石

40 eV – 1500 eV

・ NEXAFS
・ X 線光電子分光

BL15
物質科学

偏向電磁石

3.5 keV – 23 keV

・ X 線回折（薄膜、粉末）
・ X 線反射率測定
・ 単色 X 線トポグラフィ
・ XAFSBL18
EUV 光照射偏向電磁石～ 92 eV・ EUV 光照射

- 37 -

換して強度を読み取るCCDカメラ（図１）と制御機構を一新した。この整備によって検出される光電子強度が以前の約10倍にまで向上し、従来よりも高能率な測定が可能となった。また、セキュリティの一層の強化に向けて制御用PCの更新も併せて実施した。

図3

大型グローブボックスを極力少なくしたアルゴンや窒素等のガスを満たしたグローブボックス内で試料調製を行っているが、最も多く使われているシリコン基板は12インチ（直径30cm）と大型のため、そのままグローブボックス内に導図 1 アナライザーに取り付けた CCD カメラ

入することはできなかった。半導体関連基盤強化事業
により12インチシリコン基板の導入が可能な大型グ(2) 光電子分光試料搬送容器

ローブボックスを整備しBL12の下流側に設置した。

光電子分光は試料表面の電子状態に敏感な測定手

通常、12インチシリコン基板は25枚分を収納できる気法であるため、測定試料の表面を常に清浄に保つこと

密性が高い専用のウェハーケースに入れられて流通が求められる。試料表面が作製されたままの状態を保している。整備したグローブボックスはウェハーケー

つためには、作製から測定装置に導入するまでの間もスがそのまま入る大型の試料交換チャンバーを備え清浄な環境中での移送ている（図3）。また、試料調製中の雰囲気の清浄度をが求められる。試料を確認するための露点計と酸素濃度計とともに循環精

清浄な環境に保った状製機も備えている。光電子分光試料搬送容器もこのグ態で光電子分光装置に

ローブボックス内で取り扱われる。

移送するための容器を(4) X線反射率測定用試料容器

半導体関連基盤強化事
業により整備した（図X線反射率は試料表面の電子密度分布がナノメート2）。この容器はBL10及ルレベルで反映されるため、半導体基板上に製膜されびBL12に設置されている光電子分光装置の両方に試料移送が可能

図2

た数ナノメートルの薄膜内の電子密度の深さ分布や光電子分光試料

表面・界面の平坦性評価、及び表面の汚染分析にも用搬送容器

いられている。X線反射率測定は主にBL15にて行われているが、大気中で繰り返し測定をするとプロファイである。

ルが測定のたびに変化する場合が少なくない。この現(3) 半導体基板用グローブボックス

象は、試料搬送中及び測定中に空気中の水分や炭化水

半導体材料分析に用いられているBL10での光電子素等の試料表面への吸着が原因と考えられるため、X

分光やBL15でのX線反射率測定はいずれも表面敏感

線反射率測定は清浄な雰囲気で行われることが必要

な測定手法であるため、測定試料は清浄な環境で調製である。そこで、半導体関連基盤強化事業により、気することが求められる。通常は、残留する水分や酸素

密性に優れた試料容器を導入した（図4）。導入した容- 38 -

器は190°Cから600°Cの間で気密性確保が可能である。

XAFSスペクトルが得られない欠点がある。自己吸収

この容器も半導体関連基盤強化事業で整備したグに対応するため、2次元検出器を用いて試料からの蛍

ローブボックスで取り扱われることを想定している。

光X線強度を複数の出射角で測定することにより本来のXAFSスペクトルを導出する方法が提案されているが大量の測定データを対象とした膨大な計算が必要になるため実用的な方法とは言い難い。そこで、試料希釈前後の蛍光スペクトルの比較より自己吸収補正を行う方法を検討した。
図6の青曲線はBNで希釈した濃度22wt%のFe3O4の蛍光XAFSスペクトルから導出したEXAFS振動(k2χ)で、自己吸収により白丸で示した透過測定より導図 4 X 線反射率測定用試料容器

出したk2χよりも振幅が小さくなっている。赤曲線はBNで11wt%に希釈した試料と22wt%の試料の蛍光(5) カレントアンプ導入
15 keV以上の高エネルギーを除く硬X線域とTenderX線域のXAFS測定はBL11で行われている。

XAFSスペクトルを用いて自己吸収補正を行ったk2χ
で、透過XAFSのk2χにほぼ一致し適切に補正できていることがわかる。

利用希望の集中によりBL11での受け入れが難しい場
合は過去にXAFS測定を受け入れていた実績のある

2ない状態になったことから、BL15でもBL11と並行し

2

希望が殺到し、第II期の途中で募集を停止せざるを得κχBL15で受け入れを行っていた。昨年度はBL11に利用

0てXAFSを実施できるように試料に入射するX線強度、及び透過したX線強度の測定に必要なカレントアンプ–2を導入した（図5）。

0
図6

50
100 –1
Wavenumber (nm )150

Fe3O4 の EXAFS 振動関数

◯ 透過法、− 蛍光法補正前、− 補正後
2. まとめ
上記のとおり2022年度を通じて経年劣化への対応を含めて7本の県有ビームラインの維持管理を行うとともに、県有ビームラインの利用者に対する利用支援

図 5 BL15 ハッチ内に設置したカレントアンプ

を継続的に行った。更に半導体分野を中心に利用者の利便性向上に向けた測定機器の更新・導入とそれらの(6) 蛍光XAFS自己吸収補正の検討

立ち上げ調整、及び利用技術高度化の研究開発を継続

基板上の膜などX線が透過しない試料や測定対象元的に行った。

素が希薄な試料は蛍光収量法によるXAFS測定が広く行われている。しかし、蛍光収量法は測定試料自身に

九州シンクロトロン光研究センター

よる蛍光X線の吸収（自己吸収）により検出される蛍

ビームライングループ

光X線強度が吸収係数に比例しないため、本来の廣沢 一郎- 39 -

３. ナノスケール表面界面ダイナミクスビームライン（BL13；佐賀大学）

1. はじめにされ、ターボ分子ポンプでの排気開始後およそ 30

佐賀大学ナノスケール表面界面ダイナミクスビー

分で試料準備槽へ移動可能となる。試料導入槽へは

ムラインは、平面型アンジュレータからの高輝度な真グローブボックスを取付けることができ、不活性ガ

空紫外光・軟エックス線を利用する実験ステーション

ス雰囲気中で調製した試料を大気に晒すことなく測と偏向電磁石からの紫外･真空紫外光を利用する実験

定槽へ搬送することもできる。試料準備槽には、試ステーションにおいて、高分解能内殻光電子分光、角料加熱機構、
イオンスパッタ銃、
電子ビーム蒸着源、

度分解光電子分光および吸収・蛍光測定による実験が水晶振動子膜厚計、ガス導入用バリアブルリークバ可能である。また、短パルスレーザーとの組み合わせ

ルブ、低速電子線回折(LEED)装置を備えており、による時間分解光電子分光も可能となっている。本

試料表面の清浄化や表面処理、薄膜作製などが可能

ビームライン設備を用いて、シンクロトロン光を利用である。また、“その場で”作製することが必要な種々する研究開発の促進、人材育成ならびに地域活性化なの原子層物質の試料準備を希望する外部ユーザーかどに学術的立場から支援協力するとともに、九州地域らの要望に応じて、ユーザー持ち込みの蒸着源を簡の大学や国内外の研究教育機関との連携によるシン便に入れ替えることができるように、試料準備槽にクロトロン光応用研究および関連する研究教育活動

は局所的に大気解放し短時間のベーキングで超高真などに利用する目的や、種々の固体や表面における電空の復旧ができる蒸着ポートを備えている。

子ダイナミクスを解明する目的での研究を遂行して光電子測定槽では、試料は循環型ヘリウム冷凍機

きた。2022 年度においても、エンドステーション機の先端に固定される。光電子分析装置の電子レンズ器を中心とした実験設備の高度化更新を行うとともは広角度範囲モードの±18°から高角度分解能モーに、シンクロトロン光による光電子分光実験およびドの±3.5°まで可変の 2 次元マッピング型であり、試レーザーとの組み合わせによるダイナミクス研究を

料位置を変更することなく 2 次元でのバンド分散の中心とするプロジェクト研究と利用実験と学内外の決定が可能である。
また、
光電子測定槽においては、研究者に向けた利用支援を推進した。

全電子収量法による吸収測定も可能である。マニピ
ュレータについては、X, Y, Z, およびθの 4 軸をス
テッピングモータ駆動とすることにより、試料位置

2. 測定システムの状況と試料角度を測定用 PC から設定し、多数の試料位

アンジュレータからの高輝度光を用いる VLS ス

置条件に対しての自動測定を行う。
2022 年度からは、テーションと、
偏向電磁石からの紫外･真空紫外光を

試料の角度決め精度を向上させるために高剛性型の利用する PGM ステーションのエンドステーション

中空回転導入機(真空光学社製, iRS152)を使用するは同様の構成である。いずれにおいても電子軌道偏とともに低振動型クライオスタットに更新している。

向による 2 次元角度マッピング機能を持つ高エネル

また、
2023 年１月には光電子分析装置の二次元検出

ギー分解能型光電子エネルギー分析器 (MB

器用カメラの更新を行った。感度特性と転送速度がScientific 社製、A-1/Lens4) を備えており、試料導向上したことにより、MCP 増幅部の寿命を伸ばす

入槽と試料準備槽を設置している。試料は 6 個までことができるとともに、計測効率も改善することがのストック機構を備えた試料導入槽から装置に導入できた。

- 40 -

ARPES測定により、1bilayer (BL)から3BL厚さのα相ビスマセンでのフェルミ面マッピングとΓ-X1方向、
Γ-X2方向およびX2点周りでのバンド分散を明らかにした成果などを報告している。

3. ビームライン利用状況
本学の重点領域研究としての｢シンクロトロン光応用研究｣による教育研究活動に加え、2022年度から

図1．VLSステーションの光電子分析装置.

2028年度までの計画で、ミッション実現戦略分の事業として「九州地域シンクロトロン光活用拠点における革新マテリアル研究と人材育成」を開始した。本事業
では、シンクロトロン光施設での軟エックス線領域の学術研究の実績とレーザーとの組合せによる先導的な研究実績や、継続してきた連携研究の体制を土台とし、ウルトラワイドギャップ半導体材料作製技術やシンクロトロン光とレーザー光を活用した先端分析とDXを活用した高度解析を融合した研究に取り組む計画であり、社会課題の解決に資する革新的な材料開発
研究、地域の研究者の分野横断的な連携を促進する共図2．更新した二次元検出器用カメラ.

同研究と利用支援、先導的分析技術の社会実装、アウ
PGMステーションの第1集光点には、種々の半導体

トリーチ活動などの研究･教育･社会貢献での成果を

材料の深紫外域での光学特性評価のための分光シス循環させ、シンクロトロン光利活用に関する九州地域

テムを設置している。真空槽は、試料導入槽と分析槽の知的拠点としての活動を行う。これらの取り組みでから構成されており、導入槽は6個までの試料ストッは、次世代のナノスケール光・電子・スピンデバイス

ク機構を備える。分析槽において、試料は約20 Kまで

材料として期待される新規化合物半導体、薄膜・微粒

冷却可能な循環型低振動ヘリウム冷凍機の先端に固子材料の作製技術を高度化し、その電子状態や光学特定され、透過法での吸収測定、可視―紫外蛍光測定を性等を明らかにするとともに、非平衡状態分析システ行う。蛍光測定では、真空中に配置したφ1.45 mm丸

ムの高度化のために新規なコヒーレント計測技術の型の24芯バンドルファイバ端面より蛍光を取込み、大開発を行い、創エネルギーデバイスなどを評価できる

気側の0.25×6 mm 1列ライン型端面まで導く。回折格

システムの高度化を進めている。さらに、学内外の研子は、150 l/mm (ブレーズ波長500 nm), 1200 l/mm

究者に向けたBL13利用実験の支援を継続して行って(330 nm), 2400 l/mm (330 nm)の3種を用意している。

おり、2022年度は学内他部局5件、学外12件を実施しPGMステーションの第2集光点においては、25 eVた。これらの研究成果は佐賀大学シンクロトロン光応

以下などの低エネルギー領域でのARPES実験を中心

用研究センターHP (http://www.slc.saga-u.ac.jp/) にに実験を行っており、光子エネルギー8-9 eVの範囲でて公表している。

MgF2 1/4波長板の利用により左右円偏光での円2色
ARPES測定も可能である。例えば、低温に保持した佐賀大学シンクロトロン光応用研究センター

３層グラフェン上にα相ビスマセンを成長させるこ

高橋和敏、東純平、今村真幸、山本勇、とに成功し、光子エネルギー15eVの放射光を用いた齊藤勝彦、Deng Gaofeng、郭其新- 41 -

４. 九州大学硬X線ビームライン（BL06；九州大学）

れまでの累計として 92 報となった（図 1）。学術会議

1. はじめに
九州大学ビームライン（九大BL）は、X線吸収微細等での招待講演 46 件、口頭発表 182 件、ポスター発構造（XAFS）
測定システム、及び小角X線散乱（SAXS）

表 158 件に上り、8 名の学会賞等の受賞となった。教測定システムをエンドステーションに備え、学内・外育研究の成果として、博士論文 9 件、修士論文 61 件、に利用を開放している共同利用設備である。近年では、学部卒業論文 25 件に九大 BL における実験結果が使X線CT、及びXRDの整備を進め、一部は利用可能とな用された。

っている。2022年度は、主にSAXSに関しての基盤的
3. ビームラインの高度化な整備に加えて、試料環境の湿度条件制御系の構築を

SAXS（及びWAXS）の利用が増加傾向にあること進めた。

を踏まえ、主にSAXSの基盤的な高度化を進めた。前年度に、X線検出器を従来のIP検出器（AXIS Ultra++、2. 利用状況及び成果
2022 年度のユーザー利用は、35 件で 100 日間であリガク）からPILATUS3 300K（DECTRIS Ltd.）にった。その内、XAFS 利用課題 21 件、SAXS 利用課

入れ替え常設検出器とした。PILATUS3は、真空、又題 14 件であった。ユーザー利用以外の時間は、新規

はガス置換可能なチェンバー内でXZステージ上に設ユーザー及び関連研究グループによる新規研究利用置される。チェンバーとカメラパスは連結され一体構への準備・高度化として利用された。

造である。新たにカメラパスの入射窓を従来のポリイ

ユーザー利用では、民間企業と大学研究者との産学

ミドフィルムからSiNメンブレン（開口5×5mm、Si

連携利用が増加しており、利用料収入により BL 維持

ウェハ10×10mm）に変更し、カメラパス及び検出器費用を賄う水準を維持している。また、SAXS（及びチェンバーの真空下での運用に変更した。これにより、

WAXS）の利用件数が増加傾向にある。

窓部及びカメラパス（従来はHe置換）に由来するバッ

九大 BL における実験結果を基にした研究成果では、

クグラウンドを大きく低減できた。また、カメラパス

査読付き学術論文数は、2022 年に 11 報発表され、こ
16
14

論文数／年

12
10
8
6
4
2
0
論文数
累計

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
0
1
2
5
10
8
14
8
10
15
8
11
0

1

3

8

18

26

40

48

58

73

図１ 九大BLでの結果を用いた論文数の推移- 42 -

81

92

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

累計

出口は、フライングビームストッパーの25µm厚ポリ温度・湿度ロガー

環境制御セル
環境制御ユニット

図２ 加湿環境制御システム

図３ 温湿度ログデータ

イミドフィルムのみのため、高感度なX線検出を実現

は1.38Åの条件である。散乱スペクトルには、Nafion

している。

疎水部のクラスター構造に由来する小角側（q=0.6）の

一方、ユーザーとの共同により試料の高湿度環境制

散乱ピーク、及びスルホン酸からなる親水性ドメイン御の構築を進めた。調湿ガス供給装置（Humi Cruise、に由来する広角側（q=1.8-2.2）の散乱ピークが観測さ第一科学）を設置するとともに、温度／湿度制御試料れる。乾燥時は、特に親水ドメインに由来する散乱強セルを独自に開発した。試料セルは、二重構造とし外度が小さく、かつ広角側にシフトしている。湿度の上側にチラー制御の温水を循環でき、X線用の上流・下昇に伴い、小角、広角双方に由来する散乱強度が増加

流側窓を二重窓構造にして温風をフローさせて結露し、更に広角側の散乱は小角側にシフトしている。こを低減する設計とした。BLオンラインで構築した写のシフトは、スルホン酸からなる親水ドメインが加湿

真を図２に示す。図３には、試料環境の温度及び湿度により膨潤したためと考えられる。また、親水性と疎条件を変化させた際のログデータを示す。このシステ

水性のドメインの相分離がより明確になったため、散ムにより試料環境として温度80℃／湿度80%RHの条乱強度が増加したと考えられる。疎水部のクラスター

件で結露の影響のないXAFS、SAXSの測定を実現し構造に由来する小角側の散乱は、湿度が上昇するにつた。

れ散乱強度は増加するものの、q値は湿度の変化に関九大BLで新たに構築した高湿度環境制御システム

係なく一定であった。疎水部には加湿による体積膨張を用いてNafion膜でSAXS実験を行った九州大学・西が見られないため小角側へのシフトが観測されず、ま原 正道 教授グループの結果を図４に示す。試料は、た親水部が膨潤することによる圧縮も起こっていな

市販のNafion 211膜（25µm厚）で、80℃環境での湿いことを示している。

度依存性を評価した。カメラパスは1m、入射X線波長

試料環境の湿度条件の制御は、燃料電池に必須の高分子電解質膜やイオノマー等、特に高分子材料の研究・開発に極めて有用であり、九大BLの特徴の一つとして今後の活用が期待される。
九州大学シンクロトロン光利用研究センター
杉山武晴・石岡寿雄・吉岡聰・村山美乃・原田明
山内美穂・永長久寛・徳永信（センター長）

図４ Nafion 211 膜での高湿度 SAXS 測定- 43 -

５. 住友電工ビームライン（BL16、BL17：住友電気工業株式会社）

1. はじめに

住友電工 BL では、Li より重い全元素のＸ線吸収分光

住友電気工業株式会社（以下、当社）では、原子レ（XAFS）測定を実施可能とするため、ウィグラを光

ベルの分析や製造プロセスのその場評価など、放射光源とする BL16（硬 X 線 BL）と偏向電磁石を光源とを用いた最先端の材料分析を光ファイバや通信用デする BL17（軟 X 線 BL）の二本の BL で構成し、50 eV

バイス、各種電線、切削工具など当社製品の信頼性や～35 keV の広い帯域をカバーしている。ビームライ

性能向上、新製品の開発促進に活用してきた。これをンの構成を図 1、基本仕様を表 1 に示す。

更に推進するためには、これらの最先端分析を日常的に利用できる環境が必要と考え、佐賀県立九州シンク
ロトロン光研究センターにビームライン（以下、BL）の建設を進め、2016 年 11 月より、本格的に活用を開始した。[1]

2. ビームライン利用状況
次頁の図 2 に BL16/17 の利用分野別、利用手法別の利用状況を示す。
当社および当社グループの業態や製品構成から、稼

当社製品は上述のように多様に展開しており、軽元働当初より、素材・原料が半分を占めることに変わり

素から重元素まで多くの元素を用いている。このため、はない。但し、BL16 に計画的に導入してきたその場- 44 -

測定用の試料ステージ[2,3]やイメージングシステム[4]る。

などを用いて、製造プロセスの評価にも着手している。

図4は洗浄前後のフラックス測定を行った結果であ

手法別では、BL16 では回折の割合が高くなってき

り、回折格子 1（400 Lines/mm、Gr-1）では数倍～ているが、2021 年度に導入したイメージングシステ

十倍、回折格子 2（800 Lines/mm、Gr-2）では 1.5

ム[4]も立上げを完了し、本年度より実戦に投入するこ

桁程度の強度アップが確認された。

とができている。
BL17 は XPS がやや増えているが、洗浄後の C-K 端近傍での強度低下は、分光器以外

概ね変動の範囲内であり、XAFS と XPS がほぼ半々での炭素系の汚染に依るものと考えられ、今後、光学の利用となっている。
3. ビームライン整備状況
住友電工 BL は稼働以来、大型の改造等は行っておらず、測定範囲と対象の拡大や測定の効率化を目指した機器導入や改造などを実施してきた。2022 年度に実施した 3 件について、以下に報告する。
3-1. BL17 光学素子の洗浄
BL17 は、コミッショニングの期間を含めると、稼働以来、7 年となり、光学素子の汚染が原因と思われる、C-K 端近傍での強度の低下が顕著になってきた。
この状況の中、SPring-8 の各 BL の分光結晶や各種光学素子の炭素系の汚染を（公財）高輝度光科学研究センター（以下、JASRI）に整備されたオゾンアッシ
ング装置を使用して洗浄されていることを知り、JASRI 研究員の方に相談し、技術指導を頂いて洗浄を試みた。
本年度については、分光器チャンバーを大気開放する計画があったことから、ここに備えているミラーと回折格子の洗浄を実施した。
図 3 上は、洗浄前のミラーであり、中央部分の光が当たっている場所が黒い筋状に汚染されていることがわかる。一方で、図 3 下はオゾンアッシング洗浄後であり、汚染が見た目には除去されていることがわか- 45 -

素子の洗浄を検討していく。更に汚染防止策についても検討を進めたい。
3-2. BL16 低エネルギー領域の高強度化
リン（P）や硫黄（S）は電線材料をはじめとする各種金属材料の特性を制御するための微量添加剤として多く用いられている。これらの金属内での存在形態を知ることでより良い製品が得られることが期待できる。このためには、これら P や S の XAFS 解析が有効である。
BL16 では、2 keV～5 keV のいわゆるテンダー領
域の利用を可能としているが、光源からエンドステー
ションまでには Be 窓、グラファイトフィルター、X
線取り出し窓による吸収があり、希薄成分の分析やより多くの試料を測定するため、強度向上が必要となってきた。しかし、上流側に手を加えることは難しいた
め、今回は実験ハッチに X 線を取り出す窓について検討を行った。
窓は 50 µm 厚さのポリイミド（PI）膜を用いており、利用エネルギーにより集光ミラー、高次光除去ミラーの角度を変えるため、幅 45 mm、縦 105 mm の
開口サイズとしていた。図 5 に示すように、この膜の透過率は 2 keV で 6%、3 keV で 42%であり、一桁から半分の強度減少となっている。これを 12.5 µm 厚さにすることができれば、透過率を2 keV で50%、
3 keV

窓の交換は、輸送部の最下流セクションを大気開放

で 80%にすることが可能であり、8 倍～2 倍の強度向

して窓を交換、真空引きを実施することになるが、こ上が期待される。
窓の構造については、BL の設計を行った(株)トヤマと相談し、薄膜を用いる際に窓全体を交換する方式とし、幅 15 mm、縦 35 mm と開口を小さくすることで大気の透過を抑えることとした。また、従来は金属ガスケットで真空封止して、SUS 製フランジで固定していたものを、O リング封止、Al 製フランジを使用することで 4.1 ㎏から 1.8 ㎏に大幅に軽量化し、交換時の操作性と安全性を向上させている。
薄膜化により、PI 膜の気体透過で真空が劣化する恐れがあったが、開口を小さくしたこともあり、従来通
りの到達真空度であることを確認した。また、凡そ 1
年間使用しているが、膜には外観上の劣化は見られず、真空度の劣化も認められていない。

- 46 -

れに要する時間は凡そ 3 時間である。このため、朝一番に交換すれば、午後からは交換後の窓を用いた測定が可能となっている。
図 6 は銅合金を He チャンバー内に置き、単素子
SDD を用いた蛍光 XAFS 測定を行った結果である。
合金中の P の濃度は約 0.1％であるが、合金中に存在する P と熱処理プロセスで生じた表面酸化物の P が明確に認められている。この測定には約 1 時間を要しているが、従来の 50 µm 厚さの PI 窓では、5 時間を要しており、大幅な効率化を確認することが出来た。
3-3. 集光素子による硬 X 線微小領域分析
BL16 では、自動スリットと固定（手差）スリットを併用して、回折計及び下流架台で 50 µm～100 µm

程度のビーム径での回折測定、XAFS 測定を可能としている。しかし、より小さな領域の分析、マッピング
測定での空間分解能向上に対するニーズがあり、対応を検討してきた。
より幅の狭いスリットの利用では、フラックスが不足するため、集光素子（ポリキャピラリ）を用いた微小領域分析を検討した。光軸に直交する上下と左右の駆動機構及びこれに対応した傾斜軸を備えたステー
ジ上に集光素子を搭載し、調整する機構を設けることで位置合わせを比較的容易に、再現性良く実施することができるようになった。これを用いることで、半値
全幅で 16 µm のビームを得ることに成功している。
図 7 は測定時の配置であり、集光素子で絞ったビー
ムを試料に照射し、試料後方（下流側）には、回折測定を行うための二次元検出器と透過光強度を測定するためのフォトダイオードを組み込んだビームス
トッパーを配置している。なお、二次元検出器を対比させ、ビームストッパーを外すことで下流にあるイオンチャンバーを用いて、より精密化に透過光強度を測定することも可能である。試料の側面には、7 素子
SDD 検出器を配置し、蛍光 X 線による組成分析、蛍光 XAFS 測定が可能となっている。
図 8 はモデル試料として Au#400 メッシュの透過・回折・蛍光の同時測定の結果であり、約 60 µm の Line& Space が明瞭に観察できている。
4. まとめ参考文献

2022 年度の住友電工 BL の活動概要を報告した。

[1] 山口浩司、飯原順次、上村重明、斎藤吉広、SEI

当社および当社グループにとって、放射光を利用しテクニカルレビュー, 192, 143 (2018).

た原子レベル解析などの最先端分析は必須の分析手[2] 山口浩司、九州シンクロトロン光研究センター年法であり、皆様のご協力を頂いて、高度化、高効率化

報 2018、33 (2020)を進めていきたい。

[3] 山口浩司、九州シンクロトロン光研究センター年
報 2019、33 (2021)[4] 上村重明、九州シンクロトロン光研究センター年

謝辞
光学素子の洗浄（3-1.）に関しましては、（公財）

報 2021、33 (2022)

高輝度光科学研究センターの為則雄祐様（現：東京都立大学）、上杉健太郎様、東山将弘様にご指導、ご協
力を頂きました。この場をお借りして謝意を表します。

- 47 -

住友電気工業(株) 解析技術研究センター
山口 浩司

Ⅳ 研究開発

1. はじめに

表 2 2022 年度実施状況一覧

当研究センターの2022年度の研究開発について、（2022 年度より前に交付決定を受けた研究を含む）

報告する。研究開発は、光源加速器及びビームライ

期間

ン等の高度化並びに新規実験技術開発等を目的とし、

2021

基 盤 研 究 軌道角運動を運ぶ遷 高林雄一

当研究センターの試験研究費及び国の科学研究費等～(C)に基づいて実施した。以下に、その概略を述べる。

2023

種目

課題名

代表者

移放射の観測年度
2. 研究開発の概略

2022

基 盤 研 究 軟 X 線超高速光電子 金安達夫

2-1 試験研究費による研究～(B)2022 年度実施された研究は、表 1 のとおりである。

分光法による内殻電2024

子ダイナミクスの実

年度

時間観測

表 1 2022 年度に実施された研究

課題名

2-3. 地域産業課題解決のための共同研究代表者（分担者）

ミクロン集光 DXAFS 計測系 米山明男

主に県内の試験研究機関等と連携を図りながら、課の開発

題解決に向けて共同研究を行った。

① 高濃度イオン注入 SiC の 石地耕太朗【主な事例】

格子秩序構造調査◇‛佐賀果試 35 号’へのシンクロトロン光照射によ② SiC 結晶内の混合転位のる‛かいよう病’抵抗性個体の作出

エッチピット調査

・共同研究先軌道角運動量を運ぶテラヘル 高林雄一

佐賀県果樹試験場◇次世代精鋭スギ等の強度特性の解明

ツ遷移放射の観測・共同研究先2-2 科学研究費助成事業による研究
当研究センターは、
2006 年度から科学研究費補助金取扱規程による学術研究機関の指定を受けており、研究員は科学研究費の応募が可能である。
2022 年度に交付決定を受けた研究は 1 件であった。また 2022 年度より前に交付決定を受けた研究も含めた実施概要は表 2 のとおりである。

- 48 -

佐賀県林業試験場

Ⅴ

研究会、講習会

1. 研究会

2. 講習会1-1 第 16 回九州シンクロトロン光研究センター研究

2-1 SAGA-LS サマースクール 2022

成果報告会

・開催日：2022 年 8 月 24 日〜26 日

・開催日：2022 年 8 月 5 日

・開催地：当研究センター

・開催地：サンメッセ鳥栖

・主 催：当研究センター

・主 催：当研究センター

・参加者数：5 名

・参加者：100 名

・内 容： 当研究センターにおいて、企業の研究・内 容： 『X 線吸収分光（XAFS）法が主導する課題解決への道』と題して、研究成果

者及び大学院生等を対象にサマースクールを開催した。
カリキュラムは、シンクロトロン放射の報告会を実施した。
本報告会は、当研究センターの概況報

光の基礎を学ぶ座学とシンクロトロン放告、特別講演(1 件)、企画講演（7 件）の射光を使った実験を体験する実習

プログラムで開催した。ポスター発表は（XAFS、Ｘ線 CT、Topography 等）の13 件であった。

2 部構成で実施した。

1-2 第 36 回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム

2-2 施設（実験ホール）見学会
・開催日・参加者数：

・開催日：2023 年 1 月 7 日～9 日

第 1 回：2022 年 6 月 13 日・32 名

・開催地： 立命館大学びわこ・くさつキャンパス

第 2 回：2023 年 2 月 27 日・24 名

・主 催：第 36 回日本放射光学会年会・放射光科

・開催地：当研究センター

学合同シンポジウム組織委員会

・主 催：当研究センター

・内 容： 施設報告やオーラルセッション、ポス

・内 容： 九州唯一の放射光施設の現物（実験ホ

ターセッションにおいて当研究センタール）を体感して、当研究センターの研ーの研究員が発表を行った。

究活動に対する理解を深めてもらうた
め、施設見学会を実施した。

1-3 応用物理学会九州支部学術講演会
・開催日：2022 年 11 月 26 日～27 日
・開催地：大分大学 旦野原キャンパス
・主 催：応用物理学会 九州支部
・内 容： 企業紹介ブースや HP 等における施設の紹介や参加者との技術交流を行った。

- 49 -

Ⅵ

広報、人材育成

1. 広報●13th International Particle Accelerator

年に 1 度の施設の一般公開の開催や一般見学の随時

Conference

受入れ、Web Magazine を 2 回発行するなど、当研究・開催日：2022 年 6 月 12 日～17 日

センターの広報に努めた。

・開催地：バンコク（タイ）1-1 一般公開●18th Internatinal Conference on X-Ray

当研究センターを地域住民や県民に広く知ってもAbsorption Fine Structure(XAFS)2022

らうため、施設の一般公開を行い、実験ホールの見学

・開催日：2022 年 7 月 10 日～15 日

ツアーや工作体験、地元の中学生の研究発表等を行っ・開催地：シドニー（オーストラリア）
、
オンライン

た。
・開催日：2022 年 9 月 23 日

●日本医用画像工学会（JAMIT2022）（第 41 回大会）

・参加者：196 名

・開催日：2022 年 7 月 29 日～31 日
1-2 施設見学及び学校研修の受入れ

・開催地：豊田講堂 名古屋大学 東山キャンパス

年間を通じて、専門の研究者から一般市民まで広範な分野から見学者を受け入れ、当研究センターの紹介●第 25 回 XAFS 討論会を行っている。また、中学校や高等学校及び大学等か・開催日：2022 年 8 月 2 日～4 日

らの要請により学校研修の受入れも行っており、科学・開催地：サンメッセ鳥栖、オンラインへの理解を深めてもらうことにも努めている。
●第 16 回九州シンクロトロン光研究センター研究成・見学者数：885 名

果報告会
1-3 Web Magazine

・開催日：2022 年 8 月 5 日

地域や研究センターの最新トピックスを、ホームペ

・開催地：サンメッセ鳥栖、オンラインージに掲載し、関係機関やユーザーへの広報に努めた。
・発行数：２回（2022 年 4 月、2022 年 12 月）●2022 年 X 線トポグラフィ―研究会
・開催日：2022 年 8 月 5 日

1-4 施設紹介

・開催地：オンライン

当研究センターの装置や設備の概要については、学●SPIE Optics+Photonics2022

会や展示会等でポスターによる広報も行っている。
2022 年度に参加し、口頭発表及びポスターの展示等

・開催日：2022 年 8 月 21 日～25 日
・開催地：サンディエゴ（アメリカ）を行ったものは次のとおりである。

●The 15th Asia-Pacific Physics Conference●X-ray Optics and Applications・開催日：2022 年 4 月 18 日～22 日(APPC15)

・開催地：パシフィコ横浜、オンライン・開催日：2022 年 8 月 21 日～26 日
・開催地：オンライン- 50 -

●European Congress of Radiology2023●19th International Conference on
Defects-Recognition,Imaging and Physics in・開催日：2023 年 3 月 1 日～5 日

Semiconductors

・開催地：ウィーン（オーストリア）、オンライン・開催日：2022 年 8 月 29 日
●第 70 回応用物理学会春季大会

・開催地：オンライン・開催日：2023 年 3 月 15 日～18 日
・開催地：上智大学四谷キャンパス、オンライン●2022 年日本液晶学会討論会
・開催日：2022 年 9 月 14 日～16 日●2022 年度第 40 回 PF シンポジウム

・開催地：オンライン・開催日：2022 年 3 月 14 日～15 日
・開催地：オンライン●第 83 回応用物理学会秋季大会
・開催日：2022 年 9 月 20 日～23 日
・開催地：東北大学川内北キャンパス、オンライン

2. 人材育成
例年インターンシップによる地域からの学生を受●雪氷研究大会

け入れていたが、新型コロナウイルス流行の影響もあ・開催日：2022 年 10 月 1 日～5 日

り、2022 年度の受け入れはなかった。

・開催地：札幌コンベンションセンター、

また教育活動の一環として当研究センター研究員

オンライン

が講師となり、九州大学大学院にて特別講義「シンクロトロン光概論」を行った。

●第 19 回日本加速器学会年会
・開催日：2022 年 10 月 18 日～21 日
・開催地：オンライン●第 51 回結晶成長国内会議
・開催日：2022 年 10 月 31 日
・開催地：RCC 文化センター●応用物理学会先進パワー半導体分科会
・開催地：2022 年 12 月 20 日～21 日
・開催地：福岡国際会議場●第 36 回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
・開催日：2023 年 1 月 7 日～9 日
・開催地：立命館大学びわこ・くさつキャンパス●第 21 回 国際ナノテクノロジー総合展・技術会議
・開催日：2023 年 2 月 1 日～3 日
・開催地：東京ビッグサイト- 51 -

Ⅶ 委員会

1. 委員会の開催〇諮問委員会開催なし。
令和４年度は、佐賀県において「九州シンクロト
ロン光研究センターサービス向上委員会」が設置され、令和４年度から令和５年度にかけて、当センターの取組の評価・点検が行われているため、諮問委員会の開催を見合わせた。
〇他機関ビームライン評価委員会開催なし。

- 52 -

Ⅷ 安全管理

1. はじめに2-4 放射線業務従事者管理及び入退管理
当研究センターで放射線業務従事者として登録し、施設、利用者及び職員に対する安全管理について
は、安全管理室が担っており、以下にその詳細を述

個人被ばく線量計により個人被ばく管理を行った。

べる。

表 1 に放射線業務従事者登録者数を示す。
表 1 2022 年度放射線業務従事者登録数

2. 放射線の安全管理

放射線業務従事者登録数

放射線障害予防規程に規定する放射線管理区域の（名）

放射線管理業務を行った。
2-1 許認可申請及び届出
2023 年 10 月 1 日に施行される法改正（放射線の量等の測定の信頼性確保のための放射性同位元素等

当研究センター職員

22

外来者

427

計

449

個人被ばく線量計の最小検出限界は、X 線、ガンの 規制に関する法律施行規則の一部を改正する規マ線に対して 0.1 mSv/月である。全ての業務従事者則）に向け、予防規程の改正案の審議を行った。2023

について被ばく線量は検出限界未満であった。

年度に予防規程の変更を予定する。
3. 化学薬品等の安全管理

2-2 放射線モニタリング等

化学薬品管理規程及び生物試料安全管理規程に基蓄積リング及び各ビームライン等、各評価点におづき、高圧ガス等を含む化学薬品等を当研究セン

いて、年 2 回の定期線量測定を行った。また、モニ

ター内に持ち込む際の安全審査を行った。

タリングポスト等による定常監視を実施した。

また、ビームライン利用者の持込試料等について

いずれも、法令の基準内であった。

の安全審査も行った。

2-3 教育訓練実施状況

4. 環境保全への取組み

放射線業務従事者の登録に必要な教育訓練を次の実験廃液等の産業廃棄物については、業者に収集

とおり実施した。

運搬及び処分を委託し、処理を行った。

(1) 実施日：2022 年 5 月 23 日
講師：岩崎能尊、瀬戸山寛之（当研究センター・放射線取扱主任者）

5. 緊急時対応
緊急時連絡先等を利用の手引き及び安全の手引

受講者：12名き（ウェブサイト）等に掲載しているほか、第 1 出(2) 実施日：2022 年 8 月 2 日

入口及び実験ホール内に掲示している。

講師：岩崎能尊、立石雄一（当研究センター・放射線取扱主任者、業務委託者・放射線取扱主任者）
受講者：18名(3) 実施日：2023 年 1 月 20 日
講師：岩崎能尊、瀬戸山寛之（当研究センター・放射線取扱主任者）
受講者：17名- 53 -

Ⅸ 施設管理

2022 年度の施設管理の状況について、報告する。
1．光熱水管理
表 1 電気使用量（単位：kWh）

1-1 電気当研究センターの電力は、九州電力株式会社及び九州電力送配電株式会社から供給されており、受電

電力使用量

電圧は 6,600 V である。

2021 年度

2022 年度

4,910,194

4,867,519

表 1 に電気使用量を、図 1 に月別の比較を示す。

図 1 月別電気使用量(単位：kWh)

1-2 水
当研究センターの水道水は、鳥栖市から供給され

表 2 水道水使用量（単位：m3）ている上水道水で、飲料水、マシンの冷却設備、空調設備等に使用している。

水道水使用量表 2 に水道水の使用量を、図 2 に月別の比較を示す。

図 2 月別水道水使用量(単位：m3)- 54 -

2021 年度

2022 年度

6,510

6,553

1-3 ガス
当研究センターの都市ガスは、鳥栖ガス株式会社
表 3 都市ガス使用量（単位：m3）

から供給されており、実験ホール空調設備の熱源として使用している。
表 3 に都市ガスの使用量を、図 3 に月別の比較を

ガス使用量

示す。

図 3 月別都市ガス使用量(単位：m3)- 55 -

2021 年度

2022 年度

90,35986,721

Ⅹ 出版物等

1. 利用報告書
利用報告書は成果公開を前提とする利用区分の利用者が実験終了後 60 日以内に当研究センターへ行う報告である。以下にそのタイトル、所属及び氏名を示す。利用報告書は当研究センターのウェブサイト（https://www.saga-ls.jp/main/80.html）に掲載している。
成果非公開の一般利用は 65 件、包括利用は 5 件であった。
公共等利用
実験責任者

所属機関

課題名
肥前域におけるVOC（東インド会社）古陶磁器の産地推
定

1 田端

正明

佐賀大学

2 永石

尚昭

佐賀県工業技術センター

旋削加工により誘起された表面変質層を有するオーステ
ナイト系ステンレス鋼の表面近傍における残留応力測定

3 久間

俊平

佐賀県工業技術センター

塗装木材のX線イメージング観察

4 田端

正明

佐賀大学

シンクロトロン蛍光X線分析法による17世紀後半から18
世紀前半の有田焼磁器の胎土組成

地域戦略利用
実験責任者

所属機関

1 坂本

健一郎

佐賀県農業試験研究センター

2 坂本

健一郎

佐賀県農業試験研究センター課題名
シンクロトロン光を活用した花き類の県オリジナル品種の育成
シンクロトロン光を活用した花き類の県オリジナル品種の育成

探 索 先 導 利 用 （ Fタ イ プ ）
所属機関
実験責任者
広島市立大学大学院 情報科学研究
1 八方 直久
科
2 大谷亮

九州大学理学研究院

3 北浦

守

山形大学

4 大谷

亮

九州大学理学研究院

5 猪石

篤

九州大学

6 竹谷

敏

産業技術総合研究所

7 猪石

篤

九州大学

先導物質化学研究所

8 檜垣

勇次

大分大学

理工学部

9 芳野

遼

東北大学

金属材料研究所

10 永井

杏奈

熊本大学大学院

11 安田

みどり

12 奥田

知明

13 馬場

理香

化学部門

理学部
化学部門

先導物質化学研究所

先端科学研究部

西九州大学 健康栄養学部 健康栄
養学科
慶應義塾大学 理工学部 応用化学科
株式会社日立製作所 研究開発グ
ループ

14 賈

軍軍

早稲田大学

理工学術院

15 大谷

亮

九州大学理学研究院化学部門

16 東野

昭太

大阪公立大学17 竹谷敏

産業技術総合研究所

18 安田

みどり

西九州大学 健康栄養学部 健康栄養学科

19 Le Ouay Benjamin九州大学理学研究院化学部門
20 奥田

知明

慶應義塾大学理工学部応用化学科- 56 -

課題名
グラファイト層間化合物 K0.6Ca0.4C8 の広域X線吸収微
細構造
異方的熱膨張挙動を示す二次元配位高分子の粉末X線回折測定
高温融液から合成した長残光蛍光体における希土類イオ
ンの価数・局所構造のXAFS解析
平面四配位型二次元配位高分子のXAFS測定を用いた構造解析
フッ化物イオン移動型電池の充放電中における電極変化の軟X線吸収によるその場観察
X線CTを用いたガスハイドレートの分解状態の可視化
水素化物系負極を用いた全固体電池のエックス線吸収測
定による電極反応解析
ポリオキサゾリン/ポリカルボキシベタインメタクリ
レートブロック共重合体の共貧溶媒効果によるメソ構造
形成
発光・磁気特性を組み込んだ配位高分子および共有結合性有機構造体の粉末X線構造解析
遷移金属イオンを導入したL型ゼオライトの局所構造解
析マイクロX線イメージングによる茹で麺（そうめん）の
内部構造の観察
人為的に化学状態を変化させた大気粒子中MnおよびZn元素のXANESによる化学状態解析
生体模擬サンプルを用いた高速Ｘ線CT撮影の基礎的な検討(10)アモルファスWO3薄膜の結晶化に関するその場XRD調査(I)
極性構造を有する有機-無機ハイブリッド金属錯体の粉末X線回折測定
電気めっき薄膜のXAFS測定による原子局所構造解析
室温から氷点下温度における軽元素材料の三次元構造観察
放射光マイクロCTによる神埼そうめんの内部構造の観察
シアノ架橋を有する配位高分子の粉末X線回折測定による構造決定
粒径の異なるエアロゾル粒子中Mn, Fe, CuおよびZn元素のXANESによる化学状態解析

探 索 先 導 利 用 （ Fタ イ プ ）
実験責任者
21 大谷

亮

22 永井

杏奈

23 二宮

翔

24 檜垣

勇次

25 馬場

理香

26 猪石

篤

27 本倉

健

九州大学大学院

28 徳留 靖明
29 正井

所属機関

博和

30 岡

伸人

31 猪石

篤

32 村山

美乃

課題名
平面四配位型二次元配位高分子のXAFS測定を用いた構造
解析

理学研究院

熊本大学大学院先端科学研究部(工学
L型ゼオライトに導入した遷移金属イオンの価数評価
系)
東北大学 国際放射光イノベーショ
X線吸収分光法によるCu-Al-Mn超弾性合金の局所構造解
ン・スマート研究センター
析新規多元オレフィン系共重合自己修復性エラストマーの大分大学理工学部
小角X線散乱測定による階層構造解析
生体模擬サンプルを用いた高速Ｘ線CT撮影の基礎的な検（株）日立製作所研究開発グループ
討(11)九州大学先導物質化学研究所
新規Naイオン導電体のX線吸収分光による解析
固定化金属ナノ粒子と有機分子の協奏的触媒作用のXAFS
横浜国立大学大学院工学研究院
による解明
X線マイクロCT法によるNiAl系LDHナノ材料系造影剤の評
大阪公立大学価
産業技術総合研究所 ナノ材料研究 ガラス、および、結晶化ガラスにおけるCaカチオンの構部門 高機能ガラスグループ
造解析
アモルファスWO3薄膜・Ga2O3薄膜の結晶化に関するその近畿大学 産業理工学部
場XRD調査(II)
九州大学先導物質化学研究所
フッ化物電池の電気化学反応の軟X線吸収による評価
含硫黄多孔性樹脂に担持したパラジウム触媒のPd K吸収
九州大学大学院理学研究院化学部門
端XAFSによる局所構造解析

探 索 先 導 利 用 （ Rタ イ プ ）
実験責任者
所属機関
佐賀大学リージョナル・イノベー
1 徳留 嘉寛
ションセンター2 鹿田 真一
関西学院大学 理工学部
産業技術総合研究所 ナノ材料研究3 正井 博和
部門 高機能ガラスグループ
4 原田

昌彦

5 徳留

嘉寛

6 徳留

嘉寛

7 鹿田
8 正井

真一
博和

佐賀大学 リージョナル・イノベー
ションセンター
佐賀大学 リージョナル・イノベー
ションセンター
関西学院大学 理工学部
産業技術総合研究所

9 久保

裕也

福岡工業大学

工学部

10 久保

裕也

福岡工業大学

工学部

11 木村

圭

佐賀大学農学部生命機能科学コース

12 徳留

嘉寛

佐賀大学リージョナル・イノベー
ションセンター

13 喜多條

鮎子

14 前田

良輔

15 安部

良樹

16 喜多條

鮎子

東北大学大学院

農学研究科

山口大学大学院創成科学研究科
長崎県農林技術開発センター 果
樹・茶研究部門
大分県農林水産研究指導センター農業研究部花きグループ
山口大学大学院創成科学研究科

17 久保

裕也

福岡工業大学18 助永壮平

東北大学多元物質科学研究所

先端創生利用（長期タイプ）
実験責任者
福岡大学
1 パントン パチヤ
究所

工学部

所属機関
機能・構造マテリアル研- 57 -

課題名
実使用に則して洗浄剤を適用したヒト角層構造の評価
X線トポグラフィによるダイヤモンドの欠陥観察
組成および塗布条件に依存した抗菌性コーティング膜の構造評価
線虫体内に取り込ませたニッケルのＸ線イメージングと、遺伝子変異による形態異常の位相コントラストＸ線
CTイメージング
目周辺皮膚とその他顔皮膚の構造解析を目的とする研究
エミューオイル適用時における皮膚角層構造変化の解析
X線トポグラフィによるダイヤモンドの欠陥観察
ガラス上にコートした親水性膜の構造評価
XAFSを用いたタンタルおよびニオブの新製錬プロセスに関与する非フッ酸系化合物の解明
XAFSを用いたタンタルおよびニオブの新製錬プロセスに関与する非フッ酸系化合物の解明
シンクロトロン光照射を利用した微生物の有用株取得（実験４）
実使用に即して洗浄剤を適用したヒト角層構造の評価
XANESを利用したLi1.2Cr0.4Mn0.4O2正極の電荷補償機構の解明
シンクロトロン光照射によるカンキツの突然変異個体作
出手法の開発シンクロトロン光を用いた花きの突然変異育種手法の開発
NEXAFSを利用したLi1.2Cr0.4Mn0.4O2正極の電荷補償機
構の解明
XAFSを用いたタンタルおよびニオブの新製錬プロセスに関与する非フッ酸系化合物の解明
ボロシリケートガラス中のチタニウムイオンの存在形態
評価課題名
ポリオレフィンのメソスケールの内部構造が及ぼす力学的特性に関する基礎研究先端創生利用（短期タイプ）
実験責任者

所属機関

1 嘉数

誠

佐賀大学大学院

理工学研究科2 嘉数

誠

佐賀大学大学院

理工学研究科

3 楢木野宏

九州大学大学院

総合理工学研究院

4 楢木野宏

九州大学大学院

総合理工学研究院

理工学研究科5 嘉数

誠

佐賀大学大学院

6 上原雅人

産業技術総合研究所センシングシス
テム研究センター

7 嘉数

誠

佐賀大学大学院

8 児島

一聡

9 大曲

新矢

10 嘉数

誠

佐賀大学大学院

11 嘉数

誠

佐賀大学大学院理工学研究

12 嘉数

誠

佐賀大学大学院理工学研究科

13 嘉数

誠

佐賀大学大学院理工学研究科

14 吉本

則之

15 上原

雅人

岩手大学理工学部
産業技術総合研究所センシングシス
テム研究センター

16 嘉数

誠

17 楢木野

18 嘉数

理工学研究科

産業技術総合研究所 先進パワーエ
レクトロニクス研究センター
産業技術総合研究所 センシングシ
ステム研究センター
理工学研究科

佐賀大学大学院理工学研究科

宏誠

九州大学大学院総合理工学研究院

佐賀大学大学院理工学研究科

トライアル利用
実験責任者

所属機関

1 吉川

浩史

関西学院大学

2 山口

峻英

茨城大学

3 久保

裕也

福岡工業大学5 吉井 丈晴

東北大学多元物質科学研究所

量子センサ応用に向けたダイヤモンド高密度NVアンサン
ブルの形成と表面微細構造解析 (I)
X線トポグラフィーによる ハーフインチ径HVPE酸化ガリ
ウムトレンチ型ショットキーバリアダイオードエピタキ
シャル層の観察X線トポグラフィーによる EFG成長酸化ガリウム基板中の欠陥とその上に成長したHVPEエピタキシャル層の欠陥の直接比較
シンクロトロンX線トポグラフィーによる HVPEβ型酸化ガリウムエピタキシャル層の欠陥の基板およびCMP研磨による影響の研究
シンクロトロンX線トポグラフィーによる溶液成長法成長したβ型酸化ガリウムバルク結晶の欠陥の観察
Ｘ線CTによる油脂の結晶組織の観察
RFスパッタ法で作製した窒化物圧電薄膜のエックス線吸収微細構造解析
シンクロトロンX線トポグラフィーによる HVPEβ型酸化ガリウムエピタキシャル層のトレンチ型ショットキーバ
リアダイオードの転位と結晶欠陥の観察
同軸型アークプラズマ成膜法で作製したナノダイヤモン
ド薄膜の化学結合状態が上皮細胞の付着に与える影響と歯科インプラントへの応用
シンクロトロンX線トポグラフィーによる HVPEβ型酸化ガリウムエピタキシャル層のリップ形状のキラー結晶欠陥の観察

XAFSを用いたタンタルおよびニオブの新製錬プロセスに関与する非フッ酸系化合物の解明

工学部

熊本大学
所

X線CTによる4H-SiC SJ構造内部のボイド観察課題名
X線吸収分光法を用いた有機電池における硫黄⊸硫黄結合状態の解明
小角X線散乱法による絹糸の染色メカニズムの解明

理学部

4 Manna Biplab

課題名
X線トポグラフィーによるHVPE酸化ガリウムエピタキ
シャル層の転位の特性解明
X線トポグラフィーによるHVPE酸化ガリウムエピタキ
シャル層の転位のバーガーズベクトルの同定
導電性超ナノ微結晶ダイヤモンド電極の化学結合構造が電気化学特性に及ぼす影響のPESおよびNEXAFSによる調査
同軸型アークプラズマ成膜法における負バイアスおよび窒素ドーピングが超硬基板上に成膜した超ナノ微結晶ダイヤモンド/アモルファスカーボン混相膜の化学結合状態に与える効果
X線トポグラフィーによる低欠陥密度のHVPE酸化ガリウ
ムエピタキシャル層の観察
RFスパッタ法で作製した窒化物圧電薄膜のエックス線吸収微細構造解析
X線トポグラフィーによる 新規の(011)面方位HVPE酸化ガリウムエピタキシャル層の観察－従来の(001)面、(010)面方位との比較

産業ナノマテリアル研究

XAFS measurement to elucidate local structural
determination of 2D nano MOFs that helps tounderstand its functions.
二次電池用炭素材料中のホウ素および酸素の軟X線XAFS
解析- 58 -

2. 発表論文
2-1 利用者

6. Wang Haobing, Yang Yang, Masayoshi
Nishiura, You-lee Hong, Yusuke Nishiyama,

1. Kazutoshi Kojima, Shin-ichiro Sato,

Yuji Higaki, Zhaomin Hou,

Takeshi Ohshima, Shin-Ichiro Kuroki,

Polyisoprene Self-Healable through"Growth of vanadium doped semi-insulating

Microstructure Regulation by Rare-Earth

4H-SiC epilayer with ultrahigh resistivity",

Catalysts", Angewandte Chemie

J. Applied Physics,131,245107(2022).

International Edition(2022).

2. Mamoru Kitaura, Shinta Watanabe, Hirokazu

7. 久間俊平、田栗有樹、帆秋圭司、平井智紀、
矢野昌之、福元豊“木材用水性塗料の耐候性向上に関する研究－機能性添加剤を用いた耐候性向上（第 1 報）－”, Japan Energy &Technology Intelligence,70(5), 61-66,(2022).
8. 久間俊平、田栗有樹、帆秋圭司、平井智紀、
矢野昌之“生物由来ナノファイバーを含有する水性塗料の耐候性向上”, 塗料開発の新展開,1,167-175 (2022) .

Masai, Toshiaki Ina, Hiroyuki Setoyama,
Manabu Ishizaki, Takayuki Nakanishi, Yuta
Matsushima, Takashi Kunimoto, Akimasa
Ohnishi," Valence and Local Structure
Analyses of Eu and Dy Ions in
Sr2MgSi2O7:Eu, Dy Long Persistent
Phosphorescence Phosphors Synthesized by
Solid State Reaction", Chemistry
letters,52,190-193(2023).

2-2

3. Mamoru Kitaura, Yoshitaka Taira, Shinta
Watanabe,

加速器グループ

1.Y. Iwasaki, "Beam Loss Reduction During"Characterization ofEnergy Ramp-Up at the SAGA-LS", in Proc.

imperfections in scintillator crystals using

Particle Accelerator Conf. (IPAC'22),

gamma-ray induced positron annihilation

Bangkok. Thailand, June 2022, pp.

lifetime spectroscopy", Optical Materials

2583-2585(2022).

X,14,7(2022).

2. T. Kaneyasu, Y. Hikosaka, M. Fujimoto, H.

4. Ayuko Kitajou, Satoshi Hiroi, Koji Ohara,

Iwayama, and M. Katoh, “Coherent control

Kazutaka Ikeda, Takuma Nanami, Shunsuke

of atoms in the extreme ultraviolet andMuto, "Cathode Properties ofattosecond regime by synchrotron radiation”,

xLiF−LiCrO2 Composites (x = 0−1.5)

Journal of Physics: Conference Series 2380,

Prepared by Dry Ball-Milling Method for

012115 (2022).

Lithium Ion Batteries",

3. T. Kaneyasu, T. Odagiri, H. Tanaka, J.

J.Phy.Chem.C,127,2866-2874(2023).

Adachi, Y. Hikosaka, “Single and double

5. Kakeru Ninomiya,Koki Itamoto, Hiroyuki

Auger decays from highly-excited vibrational

Setoyama, Daisuke Egusa, Eiji Abe, Michiaki
Yamasaki, Maiko Nishibori,"Making

substates in core-ionized N2 molecules”,"Chemical

J. Electron Spectroscopy and Related

interactions of solute atoms during L12

Phenomena 259, 147244 (2022).

cluster formation in Mg–Zn–Gd alloys withlong-period stacking ordered structure",
Journal of Alloys andCompounds,928,167101,(2022).

- 59 -

2-3 ビームライングループ
1. Takashi Ohata, Kazuaki Tachimoto,

4. T. Kaneyasu, M. Hosaka, A. Mano,
Y. Takashima, M. Fujimoto, E. Salehi,

Kanokwan Jumtee Takeno, Akihiro Nomoto,H. Iwayama, Y. Hikosaka and M. Katoh,Takeshi Watanabe, Ichiro Hirosawa, Rie“Double-pulsed wave packets in spontaneousradiation from a tandem undulator”, Sci. Rep.
12, 9682 (2022).
5. T. Fuji, T. Kaneyasu, M. Fujimoto, Y. Okano,
E. Salehi, M. Hosaka, Y. Takashima, A. Mano,
Y. Hikosaka, S.-I. Wada, and M. Katoh,

Makiura,“Influence of the Solvent on the
Assembly of Ni3(hexaiminotriphenylene)2
MetalOrganic Framework Nanosheets at the
Air/Liquid Interface”, Bulletin of the
Chemical Society of Japan 96(3) 274-282(2023).

“Spectral phase interferometry for direct

2. Satoshi Takeya, Sanehiro Muromachi, Akio

electric-field reconstruction of synchrotron

Yoneyama, Keiichi Hirano, Kazuyuki Hyodo,

radiation”, Optica 10, 302-307 (2023).
6. 金安達夫，彦坂泰正，藤本将輝，岩山洋士，
加藤政博 “原子の内殻励起における電子波束の干渉”, 光学 51, 273 (2022).
7. 保坂将人，金安達夫，藤貴夫，加藤政博 “タンデムアンジュレータからの放射光波束の時間構造観測”, 日本放射光学会誌 36, 53(2023).
8. A.V. Berdnichenko, Yu.A. Goponov, R.A.
Shatokhin, Y. Takabayashi, I.E. Vnukov, “A

and John A. Ripmeester, “Superheating ofStructure I Gas Hydrates within the
Structure II Cyclopentane Hydrate Shell”,
The Journal of Physical Chemistry
Letters(2022).
3. Kumiko Konishi, Ryusei Fujita, Keisuke
Kobayashi, Akio Yoneyama, Kotaro Ishiji,
Hiroyuki Okino, Akio Shima, Toru Ujihara,“Nucleation sites of expanded stacking faults

proof-of-principle experiment on a new

detected by in operando x-ray topography

diagnostic tool for determining beam sizes

analysis to design epitaxial layers forfrom angular distributions of parametricbipolar-degradation-free SiC MOSFETs”,

X-ray radiation”, Nuclear Instruments andMethods in Physics Research Section A, 1032,
166619 (2022).

AIP Publishing(2022).
4. Natsuko Utsunomiya, Motoki Katsube,
Yutaka Yamaguchi, Akio Yoneyama, Naoki

9. A.V. Berdnichenko, I.E. Vnukov, Y.A.

Morimoto, Shigehito Yamada,“The first 3D

Goponov, R.A. Shatokhin, Y. Takabayashi,

analysis of the sphenoid morphogenesis“Effect of Reflection Asymmetry on theduring the human embryonic period”,

Output of the Parametric X-Ray Radiation of

Scientific Reports(2022).

Electrons in Crystals”, Journal of Surface

5. Hiromi Miki, Akio Yoneyama, Keiichi

Investigation: X-ray, Synchrotron and

Hirano,“Observation of processed rice using

Neutron Techniques, 16, 273 (2022).

synchrotron radiation X-ray phase-contrast

10. M. Ćosić, S. Petrović, Y. Takabayashi,

imaging”, Journal of Texture Studies(2022).

“Classical patterns in the quantum rainbow
channeling of high energy electrons”,
Physical Review A, 103, 022818 (2021).

- 60 -

transform filter”, ECR2022(2022).

6. Daiko Takamatsu, Akio Yoneyama, Shin
Yabuuchi, Jun Hayakawa, Tatsumi Hirano,

12. Akio Yoneyama, Akiko Iizuka, Tatsuo Fujii,“Quantitative visualization of ion andKazuyuki Hyodo & Jun Hayakawa,

thermal distributions in electrolytes during“Three-dimensional x-ray thermography

operation of electrochemical devices byusing crystal-based x-ray interferometer

Operando phase-contrast X-ray imaging”,

Conference Paper”, Developments in X-Ray

Journal of Materials Research(2022).

Tomography XIV(2022).

7. Satoshi Takeya, Sanehiro Muromachi, Akio

13. A. Yoneyama, R. Baba, T. Lwin, M.

Yoneyama,“X-ray Imaging of Clathrate

Kawamoto,“Four-type phase-contrast X-ray

Hydrates as Gas Storage Materials:

imaging at SAGA Light Source”, Journal of

Absorption Contrast of Low-Density andPhysics Conference Series(2022).

Low-Absorption Materials Using

14. Hiromi Miki, Akio Yoneyama, Keiichi

Energy-Dependent X-ray Computed

Hirano,“Visualizing morphological structures

Tomography”, Energy & Fuels(2022).

of rice grains in precooked products using

8. Aoi Nohara , Natsumi Owaki , Jun

synchrotron radiation X-ray phase-contrast

Matsubayashi, Motoki Katsube, Hirohikocomputed tomography”, Food &Imai, Akio Yoneyama, Shigehito Yamada,Function(2022).
15.Tsukasa Terada, Takafumi Ishibe, Eiichi

Toru Kanahashi, Tetsuya Takakuwa,“Morphometric analysis of secondary palate

Kobayashi, Kazunori Sato, Yoshiaki

development in human embryos”, Journal of

Nakamura," The effect of interdiffusion

Anatomy(2022).

during formation of epitaxial Ca intercalated

9. Yutaka Yamaguchi, Ami Murase, Ryota

layered silicene film on its thermoelectric

Kodama, Akira Yamamoto, Hirohiko Imai,

power factor",Japanese Journal of Applied

Akio Yoneyama, Shigehito Yamada,

Physics, Volume 62, Issue SD, id.SD1004,“Three-dimensional visualization and

5 pp, 2022.

quantitative analysis of embryonic and fetal

16.Atsushi Inoishi, Naoko Setoguchi, Hironobu

thigh muscles using magnetic resonance andHori, Eiichi Kobayashi, Ryo Sakamoto, Hikari

phase-contrast X-ray imaging”, Journal of

Sakaebe, Shigeto Okada,"FeF3 as Reversible

Anatomy(2022).

Cathode for All-Solid-State Fluoride

10. Toru Kanahashi, Hirohiko Imai, Hiroki

Batteries", Advanced Energy andSustainability Research, 3(2022).

Otani, Shigehito Yamada, Akio Yoneyama,
Tetsuya Takakuwa,“Three-dimensional

17.Hiroshi Kakiuchida, Akihiko Matsuyama,morphogenesis of the human diaphragmEiichi Kobayashi, and Akifumi Ogiwara,

during the late embryonic and early fetal“Thermoresponsive mobility of liquid

period: Analysis using T1-weighted andcrystals and reactive mesogens during

diffusion tensor imaging”, Journal ofphotopolymerization-induced phase

Anatomy(2022).

separation” ,Physical Review E 106,
044704(2022).

11. A. Yoneyama, R. Baba, M. Kawamoto, T. T.
LWIN,“Method of ring artifact reduction in
X-ray CT using 2-directional Fourier- 61 -

applications using expanded beams”,

18.Yumi Matsuo, Yuko Matsukawa, Masahiro

Nucl. Instr. Meth. A 1041, 167366 (2022).

Kitakado, George Hasegawa, Suguru Yoshida,
Ryoto Kubonaka, Yuya Yoshida, Tatsushi

23.K. Ishiji, T. Fujii, T. Araki, Y. Shiraishi, andKawasaki, Eiichi Kobayashi, Chikako

T. Fukuda, “Defect generation behavior in

Moriyoshi, Saneyuki Ohno, Koji Fujita,

Czochralski-grown S cAlMgO4 crystal using

Katsuro Hayashi, Hirofumi Akamatsu,

synchrotron X-ray topography”,“Topochemical Synthesis of LiCoF3 with a

J. Cryst. Growth 603, 126984 (2023).
24.S. Harada, T. Nishigaki, N. Kitagawa,High-Temperature LiNbO3-Type
Structure“,Inorganic Chemistry 61(30)K. Ishiji, K. Hanada, A. Tanaka, and

11746-11756 (2022) .

K. Morishima, “Development

19.Akira Nishio, Yuji Ishado, Kosuke

of High-Resolution Nuclear Emulsion Plates

Nakamoto, Eiichi Kobayashi, Atsushi Inoishi,

for Synchrotron X-Ray Topography

Hikari Sakaebeb and Shigeto Okada,

Observation of Large-Size Semiconductor“Eldfellite-type cathode material,

Wafers, J. Electr. Mater. 52, 2951 (2023).

NaV(SO4)2, for Na-ion batteries“,

3. 学会発表
表 1 に学会発表の件数を示す。

Materials Advances 3, 6911–7144 (2022).
20.Yanna Chen, Osami Sakata, Hiroyuki Morita,
Akifumi Matsuda, Fanhao Jia, Okkyun Seo,
Loku Singgappulige Rosantha Kumara,

表 1 学会発表件数
国際学会
（件）

Toshiaki Ina, Eiichi Kobayashi, Jaemyung
Kim, Chulho Song, Satoshi Hiroi, Natalia
Palina, Yanfang Lou, Wei Ren, Mamoru

当研究センター

Yoshimoto,“Electronic states of gallium oxide

3

国内学会
（件）
25

4. 出版物九州シンクトロトン光研究センター年報 2021

epitaxial thin films and related atomic
arrangement”, Applied Surface Science 578,
151943 (2022).
21.Tsukasa Terada, Yuto Uematsu, Takafumi
Ishibe, Nobuyasu Naruse, Kazunori Sato,
Tien Quang Nguyen, Eiichi Kobayashi,
Hideyuki Nakano, Yoshiaki Nakamura,“Giant Enhancement of Seebeck
Coefficient by Deformation of Silicene
Buckled Structure in Calcium-Intercalated
Layered Silicene Film”, Advanced Materials
Interfaces 9, 2101752 (2022).
22.K. Ishiji, K. Kobayashi, M. Hidaka,
H. Taguchi, K. Sakamoto, K. Konishi,
A. Shima, T. Okajima, “Expansion ofbeam width in exposure and crystal structure
beamline (BL09) of SAGA-LS and- 62 -

付録- 63 -

1 収 支佐賀県と締結した「佐賀県立九州シンクロトロ

2022 年度の決算額は、収入が前年度比 73,218

ン光研究センターの管理運営に関する変更協定

千円増の 680,928 千円、支出が前年度比 71,215

書」に基づき、当研究センターでは施設の運営、千円増の 680,928 千円であった。表 1 に収支の決維持管理、安全管理及び利用推進等に関する業務

算状況を示す。

を行っている。
（当初の協定は 2004 年 1 月 1 日）

表1 収支決算状況（単位：千円）

2021 年度

2022 年度

入607,710

680,928

受託料等収入531,167

594,470

資産運用収入5

475,69278,572

雑収入

774

2,015

他会計繰入金収入

72

5,867

出

609,713680,928

人件費200,768

204,436

謝金

1,574

970

旅費

4,109

7,865

庁費

379,011443,146

公租公課

22,14522,507

72

0

2,034

2,004

△2,0030科
収

目

施設利用料収入等

支

他会計繰入金支出
固定資産購入収支差額- 64 -

2 運 営 組 織
図１に組織図を、表１にスタッフリストを示す。
公益財団法人佐賀県産業振興機構(2022年度)
評議員会

総務部長

理事会

総務企画課

監事
中小企業勤労者福祉
サービスセンター

理事長
副理事長
専務理事
理事
事務局長

ものづくり振興課
ビジネス創生支援課【佐賀県産業イノベーションセンター】
副所長

所長

産業振興部長研究開発振興課
農村ビジネス振興課
知財支援課【九州シンクロトロン光研究センター】
副所長

所長

利用企画課
産業利用コーディネーター

諮問委員会

参与
ビームライングループ
加速器グループ
総務課
安全管理室
施設管理室

【さが県産品流通デザイン公社】
所長

副所長

国内担当プロジェクトコンダ
クター

国内販売支援グループⅠ
国内販売支援グループⅡ
国内販売支援グループⅢ
海外販売支援グループ
首都圏販売支援グループ

図１ 組織図- 65 -

表１ スタッフリスト（2023年3月末時点）
所長（財団業務執行理事）
参与（財団常務理事）
副所長（兼総務課長）

妹尾 与志木白仁田 和彦
石井 正宏

利用企画課
総務課
課長
冨永 剛（佐賀県派遣） スタッフ（兼施設管理室）
竹原
スタッフ（兼安全管理室・総務課）福島 慶一
スタッフ（兼施設管理室・利用企画課）田中スタッフ（兼安全管理室）
内田 章太
スタッフ
藤田
スタッフ
石郷岡 美香
スタッフ
山内
スタッフ
山田 涼子
他2名兼任
他1名兼任
産業利用コーディネーター
産業利用コーディネーター
産業利用コーディネーター

玉井
前田
鈴木

ビームライングループ
グループ長
副グループ長（兼安全管理室）
副グループ長（兼安全管理室）
主任研究員 （兼施設管理室長）
副主任研究員（兼安全管理室）
副主任研究員（兼安全管理室）
副主任研究員（兼施設管理室）
副主任研究員（兼施設管理室）

廣沢 一郎
米山 明男
河本 正秀
小林 英一
吉村 大介
瀬戸山 寛之石地 耕太朗
馬込 栄輔

加速器グループ
グループ長 （兼安全管理室長）
主任研究員
副主任研究員（兼施設管理室）
副主任研究員（兼施設管理室）

江田
岩崎
高林
金安

伸子
慎一
加津子
愛

富士夫
英明
直幸

安全管理室
７名兼任
施設管理室
非常勤嘱託
他7名兼任

茂
能尊（放射線取扱主任者）
雄一
達夫- 66 -

大澤薫弘

3 アクセス

鉄道○JR 鳥栖駅から・タクシー 【約 10 分】
・バス（鳥栖プレミアムアウトレット行き） 【約 15 分】○JR 新鳥栖駅から
・タクシー 【約 10 分】○JR 弥生が丘駅から
・タクシー 【約 5 分】
・徒歩 【約 20 分】
・バス（鳥栖プレミアムアウトレット行き) 【約 6 分】
自動車○高速道路［鳥栖インター］から 【約 5 分】
○久留米基山筑紫野線［柚比インター］から 【約 1 分】
飛行機
○福岡空港（地下鉄）～JR 博多駅 【約 6 分】・JR 博多駅（特急）～JR 鳥栖駅 【約 20 分】
・JR 博多駅（新幹線）～JR 新鳥栖駅 【約 13 分】- 67 -

著作権法に基づき、本書のいかなる形式の複製または転載も、当研究センターの事前の許可が必要です。

佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター年報 2022
2024 年 3 月発行【指定管理者】
公益財団法人佐賀県産業振興機構
九州シンクロトロン光研究センター〒841-0005 佐賀県鳥栖市弥生が丘八丁目 7 番地
電話 : 0942-83-5017
URL : https://www.saga-ls.jp