京都大学 防災研究所

技術室通信

No.50

Technical information
目
技術室便り

1996/ 7/29

次―――――――――――――――――――――

技官アドレス表―――――――――――――――――――

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阿武山地震観測所の歴史―――――――――――――――

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アイスクリームとＳＥＭ―――――――――――――――

４――――――――――――――――――――――――――――――――【技術室便り】
技術室の部屋が完成しました。新館２階の東端から３部屋目（図−参照）に６月中旬から内装工事にかかり６月末日に完成しました、７月に入って１１日に真新しい、机・椅子・ロッカー類が搬入されだんだんと部屋らしくなり、１６目にはワークステーションを搬入して設置及び設定も終わり、通信用ケーブル設置作業に取りかかりました、２２日からは電子メールの送・受信準備作業（ユーザーアカウントの登録・パソコン（端末装置）の通信環境設定）が多河・吉田技官によって連日夜遅くまで作業が進められています。
近日中に技術室も遅まきながら、通信手段として大部分の技官に電子メールを使って連絡する事が出来るようになります。
技官のアドレス表は次のページ掲載してあります。
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第１回班長会議において提案し掛長会議で承認きれた、月に一度の会合を８月から第３金曜日午後１時から技術室で開きます、宇治地区に勤務の技官は是非とも出席して、これからの技術室の運営について、皆さんの意見を聞かせていただきたい。遠隔地で勤務の方は電子メールなり、ＦＡＸで送って頂きたい。また、この機会に各班・各掛の話題も提供して下さい。
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技術室の電話番号は３０２４番です。

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京都大学技術職員研修会（第１６回）は無事に終了しました。
次回（第１７回）の施設実習は防災研究所で行われます、関係する部門・センターの教官・技官には、ご協力を宜しくお願いします。

次回（８月中旬）は、羽野・杉政両技官にお願いします。
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技官アドレス表
省略――――――――――――――――――――――――――――――――阿武山地震観測所の歴史
阿武山観測所伊藤勝祥

昭和５年，本部構内にあった地球物理学教室の実験室の近くを京都市の市電が通ることになったために，地震学関係の精密観測に支障がでてきた．そこで地震学関係の研究の特殊性を満たす適当な移転先を探したが大学の所在地付近に見出すことは出来なかった．そこで大学の外に建設予定地を求めて，原奨学金を元に当時の大阪府三島郡阿武山（通称美人山）に地震観婆廿所を建設して，第一講座の実験室および研究室の一部を移転することになった．［土地９８，３６９平方米，建物（鉄筋コンクリート造り）面積延 1,924 平方
米］また，観測計器を製作するために必要な工作機械が同時に設置された．
昭和２９年，この観測所は教授定員を持つ理学部付属教育実習施設となった．
設立の経緯から分かるように，当施設は，その名の如く地震の観測を行なうと同時に大学の地震研究室として，地震の研究を行なうことがその主たる機能であった．学問の発展にともない，地震学は地球内部物理学という学問分野をつくり出し，それを包含するようになったが，観測所としてだけでなく，地震学の研究室であるという当初からの機能はかわっていない．この観測所の性格の形成と事業遂行に当たっては，創設にあたった志田，及び昭和３８年定年退官に至るまでの佐々の両教授が果たした指導的役割は大きい．
昭和４０年（１９６５）から，地震予知計画が始まり昭和４８年には建物の一部に地震予知観測地域センターが新設された．測地学審議会は，これらの大学に設置されていた地域センターを上記観測所の中心として機能できるように，研究組織を持ったものに整備すべきであるとの建議を出した．各大学は建議の主旨にそって小規模の地域センターとした．
当時このセンターは助手，技官各一人という小規模のものであった．観測所群の中心としての研究組織をつくるため京都大学理学部には，以前から１研究部門相当の規模をもつ阿武山地震観測所があったため，その定員の大部分を地域センターに移した。昭和５４年のことである．ここ２０年たらずのうちに設備及び人員の大幅な増加があったが，一方では定員削減もあり，１９８４年当時の実人員は次の通りであった． 地震予知観測センター：
教授１人，助教授１人，助手６人，技官３人，事務官１人，臨時職員２人，震観測所：

助手１人，技官１人

阿武山地

理学部付属の施設として，防災研の関連部門とともに教官は地震学の講義及び課題研究を担当し地球物理学専攻においても地震学及び地球内部物理学分科を構成し，学部学生及び大字院学生の教育と研究指導にあたっていた．両施設の役割分担は明確ではないが，阿武山観測所は遠地地震及び長周期地震波の観測を目的にし，地震予知観測地域センターは地震予知に関係した諸現象全般の観測研究を主目標にしていた．
地震データは，震源から見ていろいろな方位と距離にある観測所のデータが揃うほど，また短周期から長周期までの完全な波形データがとれるほど，研究に寄与する．

しかしわが国だけでそれをよくすることはできない．かくして地震観測事業の国際的性格が生ま2

れる．阿武山地震観測所では特性の異なる各種地震計を稼働させて大地震発生過程の研究を進めるとともに、Seismological Bulletin of ＡＢＵＹＡＭＡ（地震観測報告）を出版し各国の関係機関に配付している．地震の規模が小さいと観測可能な範囲も狭い．一つの大学が責任をもつて観測出来る程度の地域である．範囲が狭くても，良質のデータを十分に獲得するためには，観測点を密に配置しなければならない．金はかかるけど情報量が圧倒的に増える．何故なら小さな地震ほど数多く起っているからである．この無感地震の観測研究は被害地震発生の背景を調べることに相当するもので，地震予知に寄与する可能性が大きく，有感地震が気象庁担当であるのに対して，地震予知計画では大学の担当として位置付けられている．
１． 微小地震観測について
昭和３７年，京都大学防災研究所に「本邦地震活動度の地理的分布調査のための観測事業」の経費が文部省から交付された。当施設はその事業を分担することになり，大阪能勢町，京都府八木町，同京北町，京都市上賀茂及び滋賀県甲南町（後に宇治市志津川に移転）に衛星観測点を設置し，微小地震の観測，研究を開始した．さらに，

昭和４２年，当施設の事業として地震予知計画に基づく微小地震の観測設備が認められ，人員の配置と事業費の交付を受け，新たに兵庫県但東町，同丹南町，同津名町及び神戸市に衛星観測点を設けた．これらの観測システムは上下動一成分の煤掛けドラム方式で一日一回記録紙の取り替えを行う必要があり，この業務を現地の民間人に委託してきた．今日まで多くの研究業績を挙げることが出来たのは，これらの方々の献身的な援助の賜物である．
昭和４９年には，第３次地震予知計画の一環として，これらの観測網のテレメーター化が認められた．この計画に基づき，昭和５０年４月から有線搬送観測点７ヶ所（滋賀県坊村町，同近江ノｋ幡市は新設）及び無線搬送観測点３ヶ所（大阪府交野市は新設，京都府宇治市及び六申山は移設）の計１０ケ所をテレメーター化し，従来の上下動成分に水平２成分を加えて，直接データを伝送し，阿武山地震観測所で集中記録を行なうことになった．
これらのデータはインク書きレコーダでモニターされる一方，データレコーダで集録される，さらに観測網内に起きたマグニチュード１．５以上の地震については電子計算機で自動処理され，３０秒以内に発展時，震源位置，マグニチュードなどが表示される．この結果，京阪神地区の地震活動の監視は従来に比べて格段に精密．迅速化されていった．
（続く）
3アイスクリームとＳＥＭ
中川渥

生クリームをボールに入れて、やわらかく線が書ける程度に泡立てる。卵は卵白と卵黄に分ける。卵白はボールに入れ泡立てる。ピンと角が立ち、ポールを逆さにしても落ちな
いくらいに泡立て砂糖を加え、よく混ぜあわせる。これに卵黄を加えよく混ぜ、ラム酒と泡立てた生クリームとバニラなどで味を整え更によくかき混ぜる。金属性の平たい容器に入れ、冷凍庫で冷やし固める。このように日常生活の中にアイスクリームを作ることが出来る低温が深くかかわっている。
肉屋の冷蔵庫、商店の冷凍食品、アイスクリームを入れてある冷凍庫。液体窒素、液体酸素、ＬＰＧ、ＬＮＧ（液化プロパンガス、液化天然ガス）を運ぶトラックを見かける。
新聞に高温超伝導の話題、リニアモターカーは液体ヘリュウムで冷やされた磁石が利用されるとか、超低温にかかわる話題は尽きないようだ。

ビールを冷やすのに一般家庭に冷蔵庫がない時代は冷たい水でひやす。タライに水を入れビールビンを立ててその水つける、タオルを半分水に浸しビールビンに被せる、それに扇風機の風をあてる、すると蒸発熱によりビールを冷やすことが出来る。このようなことが 3000 年前のインドやエジプトでは空気の澄み切った夜、素焼きの壷や皮袋に水を入れ、表面にしみだしてくる水が乾燥した空気中に蒸発していくとき奪う蒸発熱により中身の水の温度が下がり冷たい水を得ることが出来る。濡れたシャツを着ていると体が冷える、濡れタオルで顔を冷やすのも蒸発熱による冷却によるものである。０℃よりもかなり低い融点をもつアイスクリームの出現（1550 年ごろ）
は、氷りと塩（寒剤）を等量混合すると‑22.4℃の低温度を得られるこが知られていたのだろう。
１６世紀から１７世紀の初め人類が得た最低温度をひとつの温度限界とし、暖かさ。冷たさの目安として温度目盛が作られた。１５９３年にガリレオにより空気の膨張を利用して気温を測定する温度計を作って以来、１５８０年水銀寒暖計の基本がイタリアで作られた。1714 年オランダのファーレンハイトが寒暖計相互の比較が出来る定点を持ち、一定の温度目盛りを持った水銀温度計を作った。これは人工的に得られる寒剤（氷と塩の混合物）
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の最低温度‑17.8℃を零点とし、多少の違いはあっても一年中ほとんど変わらない人間の体温を一方の定点として。この間を 12 進法にもとずき 96 等分したものが華氏温度（°Ｆ）
である。その後 1724 年にセルシウスが氷点と沸点を 100 等分した摂氏温度目盛を作った。
熱力学理想温度表示として 1848 年にイギリスのウィリアム、トムソン（後にケルビン）が提案した。
理想気体の体積は絶対温度に反比例する。

この法則を基にした温度基準、ケルビン温度（Ｋ）を提案した。
気体に熱を加えると、気体の分子運動は激しくなる。体積が一定ならばこの分子運動の激しさは気体の圧力を上げる。温度が低くなると、気体の分子運動が活発でなくなる。さらに温度が低下し絶対零度（０Ｋ）になると空間を飛び回る気体分子がなくなる。これを絶対零度と言う。

アイスクリームの温度はよくわからないが、アイスクリームをデパートで買うと帰宅時間を聞かれ入れてくれるドライアイスは‑78.5℃（167.5Ｋ）。ＬＮＧ‑163℃（110.15Ｋ）度と日常生活の中に超低温が存在するのである。
ガスの液化の始まりはは 1799 年オランダのファンマイムがボイルの法則を実験しているときにアンモニアの液化を発見したのが初めである。
ボイルの法則圧力一定の条件では理想気体の膨張率又は収縮率は一定で、常に１℃当たり約1/273 である。温度が‑273℃では気体の体積は”零になる。（すなわち真空になることである。

真空の中に気体分子が存在するのかな。）
1820 年

ファラデー、ドルトンらが気体は液体が蒸発した蒸気であることを主張し始め、すべての気体は冷却すれば必ず液化するに違いないことを結論とした。
塩素の液化によりガス液化のは炭酸ガス、アンモニア、亜硫酸ガス等と次々にガスの液化に成功したが酸素、水素、窒素、ヘリユウムなどは液化には成功しなかった。これらのガスは永久ガスと呼ばれた。
科学実験、各種測定装置に使われるＬＮ２は‑195.8 度（77.35ｋ）1877 年の大晦日にカイエテにより窒素、酸素が液化。
1898 年イギリスのデュワーにより水素ガスが液化された‑253℃とゆう極低温を得た。彼が発明したデュワー、２重ガラス製真空ビン（ジャー、魔法瓶）は水素ガスの液化に重要な役割を果たした。カイエテが液体になった酸素を見ようとして用意した容器では見ることが出来なかったようで。デュワーの真空二重ピンで初めて液体酸素、液体水素を保存し、目で見ることが出来るようになった。液体酸素は青い透明な液体であること初めて確認したようである。
1908 年オランダのオンネスらにより最後の永久ガスのＨｅが液化された。
温度は 4.2ｋ（‑269.16℃）。アンモニアガスの液化から、最後のへリュウムガスの液化ま5

で 110 年の歳月を必要とした。
日常生活に液体窒素がなぜ利用されるか，極低温はなぜ必要かを身の回りものから推測することにします。
まず液化天然ガスは、大量貯蔵、輸送に有効に利用されている。常温、常圧のガスに比べて、液化ガスの体積は 1/700〜1/1000 になる。この特色を生かした用途である。
一般に物質を低温にしていくと、気体、液体、固体と状態を変えていく、気体分子は温度に応じた運動エネルギーをもって動きまわる。温度が下がるに従い気体分子の動きも遅くなり、分子どうしの衝突も少なくなり互いに相互作用を及ぼし始める。液体になるとさらに分子どうしの引き合う力がさらに強くなり、互いに拘束しあうようになる。さらに低温にしていくと、分子は身動き出来なくなり、決められた位置に留まり、固体になる。温度が更に下がれば決められた位置で揺れ動く振動、振幅もしだいに小さくなる。このように物質を低温にしていくと電子の流れを阻害する原因となる原子、分子の運動エネルギーが小さくなり、熱雑音がちいさくなる。（熱雑音の低下）
極低温に冷却した板の表面は、ガスを凝縮固化する。また吸着剤などを極低温に冷却すると吸着剤の吸着能力が向上する。真空ポンプと極低温冷却板と併用すると真空度を一段と上げることができる。
地震予知研究センターにＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）があります。
この装置に液化窒素を供給をしています。ＬＮ２、‑195.8℃（77.35Ｋ）このような低温の役目は

温度エネルギーはE=KT（Ｔ：（Ｋ）絶対温度、ｋ：ポルツマン定数、Ｅ：Ｔ（Ｋ）の粒子の温度エネルギー）すなわちセンサーの発生するノイズを抑制するのに極低温まで冷やしノイズを除去する。同時に極低温冷却板でガスを凝縮、固着することにより真空度を増します。この為にＬＮ２が使用されています。空気中に窒素は 4/5（80％ぐらい。）存在します。この窒素（Ｎ２）を液化（ＬＮ２）して運ばれて来ます。これをコンテナーで装置のあるとこまで運びます。
このコンテナは

ＬＮ２‑196℃

外気のあたる周囲温度を 20℃とすると 220℃ぐらいの温度差が生じます。
熱は顛射、対流、物質を伝わる伝導の３種あります。真空で対流による熱伝導を防ぎ、多層輻射反射板で輻射を防ぎ、熱を伝える断面槙を出来るだけ小さくして、常温から低温までの距離を長く熱伝導度の低い材料を使用してある。このように熱の伝わりにくいようにつくられています。構造は図に示す。このコンテナーからデュワーと呼ばれるタンクにＬＮ２が転送され、ノイズの抑制と真空度を保つための役目を果たすのです。
超伝導、高温超伝導が新聞、雑誌あ記事になっています。
抵抗の温度係数から０Ｋの抵抗値を求めると０、零にはなりません。
Ｒ＝Ｒ0（Ｉ＋Ａ（ｔｌ−ｔ２））
A:0.0039（Cu）

t1：‑273℃

t2：0℃とします1908 年ヘリユウムの液化に成功したカマリング

Ｒ＝Ｒ0＊0.0647 になる。

オンネスは液体Ｈｅを使って、金属の電気抵抗が低温でどのように変化するかを調べる実験に着手した。Ｈｇ（水銀）で実験中ある温度で突然（転移）電気抵抗が零になるのを発見した、超伝導の発見である。この現象はスズ、鉛でも現れることを見出した。現在では単体金属３０種ほどが超伝導になること
6がしられている。1980 年代になって 100Ｋを超える銅酸化物の超電導体が発見され、高温超伝導ブームが引き起こされたのです。このように液体Ｈｅを使わない超伝導は今後どのような進歩をするかわかりませんが期待したいものです。
電子顕微鏡には２種類のタイプがあります。
透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope :TEM）
標本を透過した電子線により平面画像を示すもの。

走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope :SEM）
電子線で標本の表面をテレビの走査線んのように走査してその標本の表面から発生する２次電子を検出して、その信号をブラウン管に立体画像として描かせるもの。

両タイプ共標本は真空にした標本室にセットされる。

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