平成２６年度「重点研究費」研究成果報告書

研究課題

Ｘ線と結晶の教材開発

研究代表者
氏名

所属
Voegeli Wolfgang

職名

自然科学系基礎自然科学講座

助教

研究分担者
氏名

【研究成果の概要】

所属

職名（ 文 字 の 大 き さ 9 ポ イ ン ト ・ 字 数 800 字 ～ 1600 字 程 度 ）Ｘ線による実験や検査は幅広い分野に渡って重要な手法であり、高等学校物理の教科書にも記載されている。本研究では、Ｘ線の教材開発・高度な卒業研究・物質構造の解析装置開発等に用いるＸ線発生装置を整備した。Ｘ線発生装置は非常に高額なため教育研究用の装置を購入するのは困難であるが、他事業所のご厚意により強力なＸ線発生装置（株式会社リガク製
UltraX-18、 モ リ ブ デ ン 対 陰 極 、 最 大 加 速 電 圧 ６ ０ ｋ V、 最 大 電 流 ３ ０ ０ ｍ A） を 譲 り 受 け 、 本 学に移設した。
当初の計画では平成２６年１０月までにＸ線発生装置を移設する予定であったが、先方事業所の事務手続き及び必要な電源設備の確保に予想以上の時間がかかり、研究計画は遅れた。Ｘ線発生装置は平成２７年３月上旬の移設となり、業者による組み立てや調整は同月末までかかった。
研究目的の一つに掲げたＸ線の教材開発はＸ線の可視化として開始した。塩や宝石にＸ線を照射すると可視光領域で発光する。試料によって発光の色が異なり、人間が美しいと感じるものが多いので、教育目的の可視化に向いている。こうした現象を写真撮影し、Ｘ線の性質及びＸ線検出器の教材開発に応用する。Ｘ線発生装置の整備が遅れたため、テスト実験を高エネル
ギ ー 加 速 器 研 究 機 構 の 放 射 光 施 設 で 行 い （ 課 題 番 号 ： 2 0 1 4 R - 2 0 ）、 い く つ か の 塩 や 宝 石 に 対 し て
Ｘ 線 に よ る 発 光 の 写 真 撮 影 に 成 功 し た 。本 研 究 で 整 備 し た Ｘ 線 発 生 装 置 で も 同 様 の 実 験 を 行 い 、発光現象の観察や撮影ができることを確認した。今後、Ｘ線発生装置を用いて、さらなる教材開発を進める。これらの成果を紹介する教育論文は執筆中である。
液体シンチレーターの可視光領域の発光現象を利用し、Ｘ線の経路を観察できる教育目的の
独 自 手 法 も 開 発 す る 予 定 で あ る 。 少 量 の 液 体 シ ン チ レ ー タ ー （ Emulsifier-Safe, PerkinElmerInc.） に Ｘ 線 を 照 射 し て 発 光 の 様 子 を 観 察 す る た め 、 準 備 を 進 め た 。 Ｘ 線 回 折 の 際 に 現 れ る 結
晶の美しい対称性を反映した三次元的なＸ線の経路を可視光で観察できる教材にこの手法を発展させることを考えている。
また、平成２７年度からは修士課程の院生の研究と学部生の卒業研究も本研究で整備した装置で開始する。この研究では表面や界面の解析装置の開発を行い、その装置を先端的な研究課題に応用することを目指している。具体的にはＸ線が試料表面で反射した際の強度分布を素早く測定することで、表面等に刺激を与えた後の構造変化を追跡し、表面で起こる現象の仕組みを 解 明 す る 。開 発 に 必 要 な 試 料 ス テ ー ジ や ゴ ニ オ メ ー タ ー の 部 品 の 一 部 は す で に 準 備 し た の で 、平成２７年度にすべての部品の調達及び装置の組み立て・調整を計画している。

研究成果発表方法[ 発 表 論 文 名 （ 口 頭 発 表 を 含 む ）， 氏 名 ， 学 会 誌 等 名 （ 投 稿 中 ・ 投 稿 予 定 ・ 執 筆 中 ） を 記 入 す る 。 ]※本経費を用いて、報告書（冊子等）を作成した場合には、本様式とともに 1 部を提出すること。
なお、提出された報告書は教育実践研究推進本部を通じて附属図書館へ寄贈する。

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"Luminescent Gemstones, Salts, and Air Induced by Synchrotron X-ray Radiation",
E. Arakawa, W. Voegeli, C. Kamezawa, R. Iwami, T. Shirasawa, Y. Yamaguchi, M.
Kamogawa, M. Nakata, and K. Hyodo, to be submitted to Journal of Applied
Crystallography (Categorie: Teaching and Education ), 執 筆 中「 宝 石 で 学 ぶ 放 射 線 検 出 器 "Radiation Detection with Gemstones"」 荒 川 悦 雄 、 フ ォグリ ヴォルフガング、亀沢知夏、岩見隆太郎、白澤徹郎、山口雄大、鴨川仁、中田正隆 、兵 藤 一 行 、平 成 ２ ７ 年 ３ 月 １ ７ 日 、第 3 回 物 構 研 サ イ エ ン ス フ ェ ス タ 。ポ ス タ ー 発表
※ 高エネルギー加速器研究機構でのパネル常設展示（予定、平成２７年３月１７日に先方の担当者である宇佐美徳子さんから打診を受け、その場で了解）"Gemstones and Salts as Light Emitters for Learning X-ray Detectors", E. Arakawa,
W. Voegeli, C. Kamezawa, R. Iwami, T. Shirasawa, Y. Yamaguchi, M. Kamogawa, M.
Nakata, K. Hyodo, 平 成 ２ ６ 年 ８ 月 , 23rd Congress and General Assembly of theInternational Union of Crystallography, Montréal Canada. ポ ス タ ー 発 表平 成 27 年 度 科 学 技 術 週 間 に お け る 科 学 技 術 の 「 美 」 パ ネ ル 展 に 出 展
出展作品： 「Ｘ線で光る宝石と岩塩」
撮影者代表: 荒川 悦雄（東京学芸大学 基礎自然科学講座 物理科学分野）
共 同 撮 影 者 : フ ォ グ リ ヴ ォ ル フ ガ ン グ 、亀 沢 知 夏 、岩 見 隆 太 郎 、白 澤 徹 郎 、山 口 雄 大 、鴨川仁、 中田正隆、兵藤一行
展 示 期 間 ： 科 学 技 術 週 間 期 間 中 平 成 27 年 4 月 13 日 （ 月 ） − 19 日 （ 日 ）パネル展示会場： 文部科学省情報ひろばラウンジ（旧文部省庁舎１Ｆ）
文部科学省 / 科学技術団体連合
パ ン フ レ ッ ト が 出 版 （ 発 行 日 ： 平 成 ２ ７ 年 ３ 月 ２ ７ 日 ）、 ８ 番
本 学 の HP
http://www.u-gakugei.ac.jp/seika/
http://www.u-gakugei.ac.jp/seika/2015/04/27.html
http://www.u-gakugei.ac.jp/seika/pdf/15_04_kagaku.pdf
平成２７年４月 7 日閲覧
高 エ ネ ル ギ ー 加 速 器 研 究 機 構 の HP
http://imss.kek.jp/news/2015/topics/0407ScienceArt/mt-preview-fb7b3fa7ff6fc0b
baf06a6cdf9c0853cc03c28e5.html
平成２７年４月 7 日閲覧
http://imss.kek.jp/news/2015/topics/
http://imss.kek.jp/news/2015/topics/0408ScienceArt/
平成２７年４月８日閲覧