鼎 （かなえ）

〈工作技術部門〉

《回路技術部門》

《低温技術部門》

《計算機・データ処理技術》

1.はじめに
実験机上でナスフラスコを加熱し合成実験をしていたところ、ナスフラスコが破裂し、ガラス破片と薬品が飛散し、実験者の腕を直撃した。腕にはガラス破片が突き刺さり、血が滴り落ちた。電話をかけようとしたが腕がしびれて指が思うように動かせず、受話器が取れない。プッシュボタンが押せない。そこへ、共同実験者が戻ってきて適切な処置を行った。共同実験者が所要で退出していたほんの十数分の出来事である。この事故を教訓に緊急通報装置の導入を検討した。各実験室に備える緊急通報の方式として、3つの方法が検討された。 （1）専用線による緊急通報スイッチを取り付けカ。 (2)電話線を利用して、電話器に接続したスイッチを押すと警備員室の電話に個別メッセージが流れる。 (3)全室に張り巡らされたイーサネットを利用して、緊急通報システムを開発する。本発表は(3)の方式に基づいた試作器の紹介である。 2.緊急通報システムのハードウェア図１に緊急通報システムの構成を示す。装置は、各実験室に設置するLANアダプタを用いた緊急通報スイッチ端末（クライアント）とスイッチの状態を監視するためのパソコン（ホスト）から成る。一般的にパソコンやプリンタなどをLANに接続するためのLANボードのことをLANアダプタと呼んでいるが、ここではネットワークのインターフェースを持たない装置をシリアル・ポートやパラレル・ポートを介してネットワークに接続するためのインターフェー図 1.スを指している。現在では、このような用途の組み込み型LANアダプタは多くの種類があり、安価な製品も市販されている。そこで本システムでは、 (株)ラステーム・システムズのLCNV- 232C (LAN-シリアル通信変換ボード)を使用することにした。写真１にLANアダプタの概観を、表1にその仕様を示す。緊急通報の手順には二通りの方法がある。手順①はホストがクライアントにスイッチの状態を問い合わせ、クライアントからの応答（ステータス）でスイッチが押されたかどうかを判断する方法である。また、手順②は緊急スイッチが押されたクライアント自身が、ホストに対して緊急通報（メッセージ）を発信する方法である。いずれの場合も、ホストはデータの送信元のIPアドレスを調べることで、何処の実験室からの通報であるかを特定することができる。このような二通りの通報手順を実現するために、LANのデータ通信プロトコルにUDP(User Datagram Protocol)を採用した。このプロトコルでは、 TCP(Transfer Control Protocol)のようにデータ伝送に先立ってホストとクライアント間の接続を確立するという手順が無く、要求があればクライアントからでもホストからでも送信を開始することが可能となる。しかし一方では、通信の信頼性が低いプロトコルであり、データが確実に相手に伝わるという保証が無い。そこで手順②で発信されたメッセージをホストが受信できなかった場合を想定し、手順①でそれを補うことにした。ホストークライアント間の緊急通報の手順を実行するには、端末側にある程度インテリジェントな回路が必要となる。そこで、マイクロチップ・テクノロジー社のPICマイコンというワンチップのマイクロコントローラを用いることにした。多くのPICシリーズの中から、 USART(Universal Synchronous Asynchronous写真1. LCNV-232C基盤
表1.   LCNV-232C仕様Receiver Transmitter)というシリアル通信の周辺回路を内蔵したPIC16C73を選択した。このマイクロコントローラに関しては、平成９年度核融合科学研究所技術研究会報告書P.95で紹介しているので参考にして頂きたい。製作した回路の図面を図２に、回路基板を写真２に示す。回路図で分かるようにPICマイコンは、水晶振動子と僅かなRCの外付けだけで使用できる大変便利なチップである。LANアダプタとのシリアル通信は、送信データ信号線(TXD)と受信データ信号
" S"コマンド受信時ースイッチのステータスを返信。スイッチ開時：" 0"閉時：" 1" " C"コマンド受信時ースイッチをリセット。同時にステータス" 0"を返信コマンド受信時－LEDモニター（緑）を点燈。深急通報機能スイッチが押されたとき、”HELP”文字列をホストに送信LEDモニター（黄）を点燈緊急通報スイッチ回路の仕様表2.線(RXD)のみを使う簡易型の通信である。 PIC16C73のこの信号線はI/Oポート(RC6,RC7)と共通で使われ、プログラム上でその切り替えを行う。そのポートに接続したMAX232ACPEは、 RS-232C信号のレベル変換用のICであるが、 LANアダプタがTTLレベルのシリアル通信を提供しているので必ずしも必要ではない。筆者はパソコンのシリアル・ポートに接続して回路の動作テストをするのに使用した。74HC279はNAND回路で構成されるフリップ・フロップで、スイッチの状態をラッチするために用いた。この出力は、入力ポート(RB4)でPICマイコンに読み込まれ、出力ポート(RB0)によりクリアされる。I/Oポート(RC0,RC1)で駆動するLEDは、スイッチの状態の確認用と、ホストからのコマンドを受信した際に点燈することで、システムが正常に動作していることを確認するのに使っている。表2に緊急通報スイッチ回路の仕様をまとめた。また、回路基板と電源モジュールを実裝した端末装置とスイッチ部の外観を写真３に示す。緊急通報の手順を創御するためのPICのプログラムをアセンプラで開発した。ここでは、紙面の都合でそのフローチャートのみ記載する(図3) 。メイン・ルーチンは、内部レジスタの初期設定を行なった後は、ホストから送られるコマンドを受信するまで待機する。スイッチの状態の調査やホストとの間のシリアル通信は、全て割り込みサービス・ルーチンの中で処理される。通常時の割り込み要因は、内部タイマ０による割り込みとUSARTの受信割り込み（1バイト毎）の二つである。前者の割り込みは、スイッチの状態を調査する処理に使用している。三番目の割り込み要因は、プログラムの中で発生させるUSARTの送信割り込みである。これはメイン・ルーチンの中でコマンドに応答してステータスを返信する際と、割り込み処理の中でスイッチが押されたことにより緊急通知を発信する際に、送信割り込みをイネープルに設定することで発生する。そして、この送信割り込みの設定は、割り込み処理の中で送信バッファにある文字列全ての送信が終わったとき解除する。以上がPICマイコンのプログラムの大まかな処理の流れである。 3.緊急通報システムのソフトウェアホストとしてWindowsマシンを用意し、緊急通報システムの動作を確認するための簡易モニター・プログラムをVB(Visual Basic 6.0)で制作した。図４にそのプログラムのメイン・フォーム[図4. 緊急通知システム・メインフォームを、図５に環境設定のためのフォームを示す。環境設定フォームは、クライアントのIPアドレスなどのネットワーク環境の設定を行うためのフォームである。メイン・フォームで通信を開始すると、ホストは環境設定で登録したりモートアドレス順にステータス・コマンドを送信し、その応答をテキスト・ボックスに表示する。その時、緊急通報のスイッチが押されていれば、クライアントのIPアドレスを緊急通知先のリスト・ボックスに保存する。また、緊急通知のメッセージを受け取った時も、同様の処理を行なって通報を知らせる。 TCPやUDPのネットワーク・サービスを利用したアプリケーションは、VBを利用すれば非常に簡単に制作できる。その手順は、Winsockコントロールをフォームに貼り付け、そのプロパティの通信プロトコルやポート番号などを設定する。そして、データを送信する場合にはSendDataメソッドを呼び出し、またデータを受信する場合にはDataArrivalイベントが発生するので、その中でGetDataメソッドを呼び出してメッセージを受け取れば良いのである。図6はプログラム開発時のWinsockのプロパティ・ウィ
ンドウである。
4．おわりに
今回は緊急通報スイッチ端末を２台製作し、ネットワークに接続したパソコンとの間で通信テストを行なった。結果は概ね良好であったが、時折クライアントからのデータをホストが受信できないことがあった。その原因を詳しく調べてはないが、UDPというプロトコルを採用した時点で想定されたことであり、システムの運用上は問題ないと考えている。あくまで試作ということで、端末のハードウェアも監視側のソフトウェアも動作を検証するためだけの簡易的なものである。今後はもう少し試験運転を重ね、 ・緊急通知を表示すると共にプザーなどの警報器と連動させる。 ・実験室の部屋番号を知らせるための専用の表示装置を設ける。 ・操作性や端末の管理がしやすいプログラムを開発する。などの改良を加えより実用的なシステムに近づけて行きたいと考えている。
第五技術班班長

はじめに
岡崎国立共同研究機構の拡張に伴い、通称Ｅ地区と呼んでいる空き地に新たな研究施設群を建設中である。E地区は、分子科学研究所から地理的に離れたキャンパスになり、分子科学研究所との間には、小学校と高等学校があり、民家も密集している。2002年3月に完成する建物群のーつである、統合バイオサイエンスセンターには、高圧ガス製造施設が設置され、ヘリウムガスの回収と液体窒素/窒素ガスの供給を行う。今回は、以下の3点に絞って報告をおこなう。 (1)高純度窒素ガスの供給(2)液体窒素自動供給システム(3) iモード携帯電話端末による遠隔モニター 1.高純度窒素ガスの供給図表1に、高純度窒素ガス供給システムの機器配置図を示す。液体窒素貯槽の自然蒸発ガス（図の左手）は、液体窒素貯槽のガス部分から熱交換器（蒸発器）、減圧弁、逆止弁、空気遮断排出弁（プロー機能付弁）を経て、高純度のまま窒素ガスタンクに流入する。液体窒素貯槽の蒸発率は0.6%/day（カタログ値.液量1/2,外気温15度）で、1日あたり、11m³程度の不要なガスが発生すると見積もられる。貯蔵された窒素ガスは空気遮断排出弁、流量計を経て、統合バイオサイエンス棟（8階建て）の外壁に沿い、バイプ専用部分を上に向かって配管される。各階外に分岐弁を設け、窒素ガスを統合バイオサイエンスセンターの各ラボに供給する。ユーザーはその弁から機器までと使用済み窒素ガスを排出するための配管をする。また、実験室には酸素濃度計を配置し、酸素欠乏事故を防ぐ。錆による汚染を防ぐために、タンク・配管・弁等はステンレスを使用した。窒素ガスの純度は、 99.999％以上を保証する。主な機器構成は、蒸発器、タンク（内容積1m³ 、圧力　0.2MPa(CE内圧と同じ))、流量計(電送式)、圧力計(ブルドン管および電送式）である。納入時の純度測定は、半導体業界の基準を採用し、酸素濃度と露点を測定し、算出する。独自の測定器を備えて純度を常時モニターしながら利用することも可能である。利用見込みであるが、アンケートで当面の消費量の目安を算出したところ、6.3m³/日程度であった。動物実験研究センター・アイソトープ実験研究センターへの配管も可能であるので、将来、需要は増えると見込まれる。
2.液体窒素自動供給システム
システムは分子科学研究所の既設装置と同じである。ロードセル上での自動充填方式を採用している。計量する容器ごとに停止重量が設定され、充填中の容器がその値に達すると充填は自動停止し、充填量を計量する[1]。システムは屋外に設置されるので、防水仕様である。集計パソコンは、隣接するヘリウムガス回収室に置く。ユーザー情報と容器情報は、バーコードリーダーで読み取る。ユーザー情報は、岡崎国立共同研究機構の会計コード、下7桁+枝番1桁で、計8桁を使用する。ICカード式ネームプレートに、各個人が所属するグループの会計コードを表すバーコードを貼り付けておくので、ネームプレートにバーコードリーダーを当てるだけで個人情報入力ができる。IDカードの個人データを直接読み取ることのできる、バーコードリーダーもあるが、コスト面で採用を見合わせた。コード体系は、コード128を採用した[2]。ネームプレート貼り付けのバーコードは、共通のサプライショップなどにも利用できる。容器番号は、3桁である。なお、液体窒素供給装置が設置される区域は、ルーバと扉で囲まれ、扉には電気錠が付いており、ICカードがなければ液体窒素供給区域には入れない。 3.iモード携帯電話端末による遠隔モニター液体窒素貯槽と液体窒素供給装置の液量・圧力と装置状況のデータは、WEBプラウザでモニターすることができる[3]。また、分子科学研究所とＥ地区は民有地・小学校・高等学校挟んで離れているので、移動先でも液体窒素関連装置の情報が把握できるように、iモード携帯電話端末でもモニターできる。図表２に送信システムイメージを示す。図表３に、iモード端末への送信イメージを示す。
おわりに
遠隔モニターは、ヘリウムガス回収設備関連のデータも合わせて受信できる。今回の報告では、液体窒素関連に限定したので、他のモニター部分は省力したが、将来導入される予定の液化設備全体の運転データも受信する予定である。今回設置の高圧ガス製造施設の設置場所の余裕がないため、統合バイオサイエンスセンター棟の基礎上、建物を囲むルーバー内に設置せざるをえなかった。そのために、東海地震発生による二時災害発生を危惧する愛知県庁との間で行政指導に関するやりとりがおこなわれた。 (1) CEの基礎、建物とCEは同一基礎である。建築基準法と高圧ガス保安法とで耐震設計指針が異なるので、どちらの基準を採用するかで、県庁側（高圧ガス保安法側）と建築側（建築基準法側）とで意見が分かれた。その裁定がKHKにゆだねられた。結果として建築基準法での基礁が認定された。 (2) CE上部の構造物（配管、ルーバ管など)が地震のときに落下して液体窒素貯槽の断熱真空部分に損傷をあたえる、という危惧にたいしては、貯槽上部に落下物を防ぐパネルを張ることで一応認められた。参考文献[1]今枝,早坂,榎, "液体窒素自動供給装置"高エネルギー物理学研究所　技術研究会報告p97(1983)高山,早坂,加藤" 液体窒素自動供給装置の改良" 高エネルギー加速器研究機構技術研究会報告p97(1992) [2]バーコードリーグ読本　キーエンス社(2001年) [3]ヘリウムガス監視機能計画書、日本酸茶(2002年)
電子計算機室技術係長　水谷　文保
1.はじめに
過去26年間に29回の技術研究会が開催され、総数1992演題の発表がされてきた9 。毎回開催後には、報告書が出版されている。過去技術研究会で開催された「インターネット討論会」において、これらをオンライン検索・閲覧を望む声があった以外に、技術情報のデータベースとしてその重要性を指摘する声は多い。そこで技術研究会報告書のデータベース化を目指した時に存在する課題を整理してみた。また今年度所属機関で既刊誌のPDF化を行った時の情報を元に、データベース化に必要な労力についても試算してみた。
2.課題1：著作権
技術研究会は、多機関で持ち回り開催されており、その報告書は、各開催機関によって出版されている。そこに寄稿された論文の著作権の帰属先は明確になっていないのが現状である。これらをデータベースとして一元管理するには、著作権の帰属先問題をまず解決しておかなければならない。考え得る帰属先は、発表者個人、開催機関、技術研究会の３カ所である。一般的には、報告書を出版した開催機関に帰属していると考えるのが自然であるが、著作権の帰属を明言していない以上個人に帰属していると解釈している人も多い。論文をデータペース化する面から考えれば、技術研究会に著作権を帰属し、構築したデータベースそのものの管理運営も技術研究会が行うのが都合が良い。現在「技術研究会運営協議会」という組織は存在しているが、 「技術研究会」という組織は存在していない。これは今まで「技術研究会」を組織として意識する必要がなかったためだと思われる。しかし組織として「技術研究会」を認知しなければ、この問題を解決することはできない。さらに技術研究会に著作権を帰属するにあたっては、今までの経緯より組織間の合意とともに個人に対しても合意を取る必要があると思われる。そこでデータベースに向けてのルールについて以下に示す試案を作製した。これを過去に多数回開催してきた高エネ研、核融合研、分子研の技術部課長に提案したところ、了解を頂いた（2001年4月)。この後は、過去開催機関全部への提案と、寄稿者全員への提案への了解が得られれば問題は解決すると思われるが、全体意志として統一するためには、技術研究会会員という認識が必要となってくることも考えられる。これは発想的には、学会などに近い。技術研究会開催機関がどんどん広まっていることより、運用的に転換期に来ていると思われる。
技術研究会報告の電子化提案より
i.発表物の著作権の帰属について（著作権が個人や開催機関にあるのでは無く技術研究会にある点）を明確化し、今後の技術研究会開催において要項にその旨を記載する。 ii.過去の著作物に関しては、開催機関が著作権を有することとして、その著作権を技術研究会に譲渡する。 iii.そのデータベース化等の活用行為に関しては、技術研究会の共有権利とする。 iv.発表物は、参加機関に参照を限定させることなく、一般に公開する。 v.データベースを発展させるために報告書の作製方法など検討する。 vi.作製したデータベースの著作権は、技術研免会に帰属させる。
3.課題2：技術面
電子化された報告書は、過去に平成10年度高エネ研で開催された時に作製されたものb 、および平成12年度東北大学で開催された時に作製されたものりの２点が存在している。それ以外のものについては、既刊誌をイメージスキャンすることで対応するしかない。スキャンされたイメージデータは、取り扱いの便を考えるとPDF化しておくのが良い。今後の発表分については直接PDFファイルの回収を可能にすれば、テキスト情報で保管でき、全文内容に対して検索が可能となる。既刊分のイメージ情報しかないものに対しては、分科会名、演題名、発表者名、キーワードなどを収録したテキストデータペースを準備することで検索に対応できると考えている。テキスト情報のファイルに関しても、演題等の基本的な情報がデータペースに別途管理されている方が利用しやすいと考える。従って、論文のPDF化とは別に、労力的に基本情報のデータベース構築とデータメンテナンスが必要である。さて検索の便を図るために、キーワードは必要な情報であるが、演題名や発表者ほど機械的にデータ抽出ができるものではない。これを補うために現在考えている方法は、当初キーワード情報は無い状態で登録され、その後著者自身または閲覧した利用者がキーワードを登録可能にしておいて、徐々に利便性を向上させる機構を作るというものである。ただしデータペースの質を維持するために、データペース利用時の前提として、ユーザ登録および認証が必要となるであろう。イメージをOCRでテキスト化することも考えられるが、次項で取り上げる労力を考えると適切とは言えない。発表者個人が過去発表分についてテキスト情報を提供可能ならばイメージ情報と差し替える、という運用も今後検討すべきであろう。データベースを運用するには、マシン管理など労力および予算が必要となることは明確である。従って予算に裏付けされ組織によって管理されなければ運用は不可能である。運用技術の側面から考えても、それなりの組織必要であることは否定できない。
4.課題3：労力
既刊紙をデータベース化するには、電子化してファイルにする作業が必要である。この章では、どれだけの労力が必要となるか見積もってみる。計算科学研究センターでは、毎年「センターレポート」を発行している。3年前からは印刷時にPDFファイル化（イメージデータ）も行っており、Webで公開しているか。PDFファイルが存在しない過去19年の既刊分について今年度よりPDF化を依頼して現在までに13号分が終了している。PDF化する手順は、裁断してページを切り離した後、以下の手順で行われた。 ①.読み取り各ページをスキャナで取り込みイメージファイル化する読み取り濃度調整も含も
表1 ②．位置合わせ読み取り時に発生するずれや回転を補正する③ .ゴミ取り読み取り時に発生するノイズや紙面上の汚れ、寒写りを消す(4) . PDF変換ファイル変換作業⑤.リンク作成掲載先へ移動の便をはかるため目次の項目にリンク処理を行う⑥ . CDROM化1冊分ごとにCDROMに記録すみそれぞれの作業に要した時間（分）は以下の表1のとおりである。上述の作業内容の場合、ゴミ取り作業に半分以上の労力がかかっていることが表より分かる。もしイメージデータからテキスト化をめざしてOCRプログラムによる変換作業を加えるとすると、変換時間はそれほど必要では無いが、必ず発生するエラー（変換ミス）の修正作業と、テキストおよび別途切り出した図や写真などをレイアウトしてページの体裁を整える作業が必要となる。表よりゴミ取り作業は１ページあたり２, 3分必要としていることが分かるが、テキスト化には経験上ゴミ取り作業の10 ~ 20倍という労力が必要である。従って当初よりテキスト化をめざすのは時間・コスト的に困難だと言わざるを得ない。以上の情報より推測すると、過去発表された約2000演題が4ページの論文を掲載していた場合、 8000ページのPDF化ににはのべ520時間が必要なことが分かる。この時間は、一人の技官が片手間に行う作業の範疇を遙かに超えている。従って、それなりの組織づくりを行い多人数で手分けして行うか、もしくは外注に頼る以外に方法は無い。後者の場合、それなりの予算確保が必要なことは言うまでもない。
5.課題4：継続性
今後開催される分のデータの収録方法が確立していなければ、データベースの存在意味が半減してしまう。そのためには、報告書の形式を決定して開催機関に徹底するか、報告書の発行を技術研究会という組織側で行うようにするしかないと思われる。前者においては、データベースへの登録には、最終的にはデータベース管理組織に委託しなければならないという問題がある。後者の場合、予算的な問題などクリアすべき課題が多い。
6.課題5：収録範囲
著作権問題が比較的少ないと思われる分子研開催分から徐々にデータベース化していきたいと考えているが、それだけではあまり価値があるとは言えないであろう。少なくとも、今まで開催された29回分のすべてを収録したいと考えている。ただし、これだけで本当に良いのか、というところが課題である。数年前より開催されている機器分析技術研究会についても対象として考えられる。また岡崎国立共同研究機構の基礎生物学研究所および生理学研究所でも技術研究会を開催してきた歴史があり、それらを対象に組み入れるかも今後検討にあげられるであろう。さらに、全国いたるところで技官を中心とした技術者による様々な研究会が開催されている様なので、それらも検討対象となると思われる。従ってデータペース構築に当たっては、研究会名も情報としておく必要がある。
7.さいごた
過去に開催された「インターネット討論会」では、インターネットが技官間の情報交換の場として利用できることに注目して、「技術情報ネットワーク」構想♂を議論してきた。その必然性は誰もが認めるところではあるが、その実現に対してインターネット自身が求心力を持っている訳では無いことが徐々に認識されつつあると思われる。「技術研究会報告データベース」が構築されれば、その利用以外に「技術情報ネットワーク」構築への求心力になりうる予感がある。近い将来、大学・研究所が法人化されることが確実となってきたが、「技術研究会報告データベース」が技術者にいろんな面でプラスとなり、また拠り所にもなりうると思われる。いくつもの課題があるものの、それらを１つづつ解消させて、ぜひデータベース構築を実現させたいと考えている。さいごに、今回の発表にあたり貴重なデータの提供と公開を快諾して頂いたブラザー印刷株式会社に感謝いたします。以上の私案に対して、意見やアドバイスがありましたら連絡頂ければ辛いです。 a)技術研究会の記録，核融合科学研究所技術部， http://etmikan.nifs.ac.jp/kiroku.htm b)技術研究会報告，高エネルギー加速器機構， http://www-eng.kek.jp/giken/procedng/index.pdf c)技術研究会報告,東北大学, http://platypus.LNS.tohoku.ac.jp/Program.htm d)センターレポート,岡崎国立共同研究機構計算科学研究センター , http://ccinfo.ims.ac.jp/report e)大学および研究所の技術部におけるネットワーク環境とその利用状況について，伊藤篤，1999年技術研究会， http://www-eng.kek.jp/giken/procedng/paper/met102.pdf連絡先mailto: mizutani@ims.ac.jp .
電子計算機室　内藤　茂樹. Networkの重要性が高まるにつれ、ユーザは24時間365日Network Serviceが利用できることを望むようになってきた。その中でもDNSはNetworkを利用する上で要となるServiceであるため、DNSが停止するとNetwork自身が停止していると思われかねない。そこで堅牢なDNSを導入しDNSの停止時間をより短くすることが必要となる。しかし一般的な冗長化を施したServerを導入するだけでは、棟別停電等によりServer自身への電源が断たれてしまうことへの対応が出来ない。そのため異なる棟にServerを分散させる必要がある。さらにユーザへの利便性を考えればIP addressを切り替えて使用し、同じServiceを提供するIP addressは統一されていた方が望ましい。それはPC等の設定によって複数のDNSを登録しておいたとしても、うまく切り変わらなかったり、切り替わるのに時間がかかったりするからだ。分子科学研究所のNetworkは、複数のIP Networkを割り当てた1つの論理Networkで運用されているため、棟や階等の物理的な位置に関係なくIP addressを使うことが可能であるという特徴がある。この特徴を生かして、 lつのIP addressを自動的に切り替えて使用する、棟別停電にも対応した分散元長化DNS systemを構築した。今回は分子科学研究所のNetworkの特徴を利用した分散冗長化DNS systemについて報告する。分子科学研究所では現在二つの異なるNetworkが稼働している。一つは平成5年度導入のFDDIと10BASE-5を元にしたNetworkで、もう一つが平成７年度導入のATMを基幹部に使用したATM Networkである。 ATM Networkでは一つのELAN上で複数のIP Network addressの運用が可能である。この運用形態の利点は同じELANに所属する情報コンセントなら、同じIP addressを利用できる事である。分子科学研究所では全ての情報コンセントが一つのELANに所属しているので、実質上所内全ての情報コンセントで同じIP addressを使用可能である。言い換えれば設定の変更変更をしなくても、所内中の部屋を移動してNetworkを利用することが出来るということになる。この特徴の事を分子科学研究所では“どこでもNet”と呼んでいる。近年ますますNetworkへの依存度が増してきた。そして様々なNetwork対応アプリケーションが利用されるようになった。そのような状況なのでNetworkの管理者をしていると、利用者からの様々な苦情が増えてきている。その中に[Networkが使えない]という内容の苦情があり、調査してみるとpingは通るし、RouterやSwitchには対象となるマシンがしっかり認識されている。しかし利用者は「Networkが使えない」と主張する。そこで詳しく状況を調べてみると、ただDNSが引けないだけだったという経験が何度かある。管理者としてはIPレベルでの疎通さえあれば、Networkに問題は無いと考えてしまいがちであるが、一般的な利用者にとっては、普段使用しているアプリケーション、Mailであるとかwwwであるとかが使えない（たといただDNSが引けないだけでしかなくとも)ならば、それはNetworkが使えないということになる。つまり利用者にとってNetworkとは、その上で利用出来るServiceの事であり、Packetが届くかどうかと言う事ではない。その各種Serviceの中でもっとも重要なのが、先ほどから述べているDNSである。何故ならばその他の殆どのServiceは、DNSを利用するからである。言い換えればDNSが止まると、多くのServiceが利用できなくなる。そこで障害に強いDNS Systemを構築し、利用者にとってのNetworkの停止を出来る限りなくすことにした。障害に強いと言うと冗長化を思い浮かべる。しかし実際の運用を考えてみると、単純に電源やNIC(Network Interface Card)等を二重化しただけでは余り意味が無いことが分かる。それは本体(Mother Board等)そのものに障害が発生したら終わりだからである。他にも棟別停電等UPSの能力を超える長時間停電には対応出来ない。それはDNSが設置されている棟以外の利用者は、その時でもDNSを必要とするからである。このような自体にも対応させようとすると、複数の筐体を使い、しかも各筐体を別々の棟に分散させる必要があるという結論になる。言ってみれば分散冗長化である。具体的にどの様にするかというと、mainとstandbyの二つのマシンを用意し、Network以外同ーに設定する。そしてネームサーバ用のaddressを一つ用意し、mainとstandbyで共用する。このaddressをService用addressと呼ぶことにする。2台ともそれぞれSystem用addressを別に持っており、DNSを提供するときにSystem用addressからService用addressへ移行する。つまり、あくまでSystem用addressがマシン本来のaddressであり、Serviceを提供するときのみに使用するのがService用addressである。さらにmainとstandbyをそれぞれ別々の棟に設置する。“どこでもNet”の機能により、棟は別でもIP addressの共用が可能である。もし、mainが停止もしくはNetworkから孤立したとstandbyが判断した場合は、すぐさまSystem用addressからService用addressに移行しDNSを引き継ぐ。利用者が設定するネームサーバaddressはこのService用addressの事なので、DNSを受け持つマシンが交代したことは利用者には認識されない。このようにして、利用者に一貫したDNSを提供する。さらにmainがNetworkから孤立していた場合は、main自身がNetworkから孤立したと判断した後、Service用addressからSystem用addressへ移行する。これはService用addressのままNetworkへ復帰した場合、Service用addressを使用するマシンが複数台存在してしまうことを防ぐためである。間題はstandbyからmainへの復帰であるが、今回作成したSystemでは次のようにした。mainが復活したことを自動的に確認したstandbyはService用addressからSystem用addressに移行する。次にmainは自身がNetworkから孤立していないこと、且つService用addressを使用しているマシンがいないことを確認し、System用addressからService用addressへ移行する。このようにするのはmainを受け持つマシンとstandbyを受け持つマシンを固定しておくためである。理由はDNSへhostを登録するとき、片方のDATAを編集し、もう片方はそのDATAをコピーして使うようにするからである。常に新しいDATAを持っている方をmainとし、一定時間毎にDATAをコピーする方をstandbyとしておく。こうすることによって、利用者に常に新しいDNS情報を提供出来るようにする。なお、DNSを提供するソフトであるnamedは、Service用addressへの移行時に立ち上げ、System用address移行時に停止することによって、無用なサービスを立ち上げておかないようにする。従ってこのSystemではDNSのprimary/secondlyという形態では無い。どちらもprimaryとして動作する。 5実際の博築5.1動作方法さて実際のSystemの構築であるが、mainとstandbyが、それぞれ相手が停止もしくはNetworkから孤立しているかどうかを調べるのにはpingを使った。今回はnamed自身の状況を判断する機能は組み込んでいない。マシンをDNS専用とし、しかも所外への公開をしないことにしたため、named自身が障害を起こすほど、負荷が高くならないだろうと判断したためである。実際1年以上運用してきたがnamed自身が障害を発生したことはない。Networkが孤立しているかどうかの判断は、Routerへpingを打った時の反応の有無によった。反応が無いときにNetworkから孤立していると断定し、反応が有るときは孤立していないとみなしている。これはRouterまでの経路が確保されていれば、利用者からの通信は可能であろうとの判断による。実際の流れを図で示す。mainがnamedの立ち上げのルーチンから始まっているのは、boot時にstandbyがDNSをしている可能性があるためである。またmainとstandbyはどちらもそれのみで動作し、他の機器の助けを借りない。理由はもしそれ自身以外の機器の助けを借りて動作していた場合、その機器の状態がSystemに影響してしまうからである。 Systemに影響を及ぼす可能性がある因子は、出来る限り少なくしたほうが安定性は増すと考えている。 5.2マシン本体なお今回使用した機器は次の通りである。 ・本体:IBM PC互換機(CPU=P5 200MHz/ Memory=64Mbyte) • OS:Linux • NIC:10BASE-T×2 DNS専用マシンであることから高性能なマシンは必要としない。またDNSの通信の負荷はそれほど高くないので、NICは10BASE-T(10Mbps)で十分である。OSは今後のメインテナンスを考應してLinuxとした。NICが２枚なのは前述のDNS systemに使うのものと、普段のメインテナンス用である。DNS System用のNIC一枚のみだと、addressが切り替わったときに通信が切断されてしまい、それまでの作業が台無しになってしまうからである。実際の運用では各マシンの主NICをメインテナンス用に使用し、副NICをDNS System用に使用している。従ってリモートで作業するときには主NICからloginし、副NICはDNS System専用として、こちらからのloginは行わない。当然の事ながら、ぞれぞれのNICは別のNetwork addressを使用している。主NICのaddressは、管理者のマシンと同じNetworkにしてある。それはRouterが停止しても通信可能とし、メインテナンスをすることが出来るようにである。一方の副NICで使用するSystem用addressには、Service用addressと同じNetworkのaddressを使用している。従ってRouterが停止しても、DNS System自体は動き続けることが可能である。つまり分散冗長化DNS SystemはRouterの状態に影響を受けない。これは「5.1動作方法」の最後で述べた、Systemに影響を及ぼす可能性がある因子は出来る限り少なくする、ということを実践する上でも重要である。運用テストでmainを止めてstandbyが立ち上がるまでどれくらい掛かるかを見てみたところ、遅くても１分以内、早ければ２０秒程度で切り替わることが解った。実際の運用中にmainからstandbyへの切り替わりはたびたび発生している。その原因の殆どはNetworkが不安定になったためにmainが孤立したからで、機器本体の不調によるものではない。しかし、重要なことはたびたび切り替わりが発生しているにもかかわらず、利用者からの苦情が無いことである。つまり利用者がDNSの停止に気が付く前に切り替わりが平成8年度からATM Networkとその上で実装した“どこでもNet”を運用してきた。その“どこでもNet”の特徴を生かして分散冗長化DNS Systemというものを構築することが出来た。このDNSを運用開始してから１年以上立つが、このSystemの利用者からの苦情で、DNSに起因するものは全くと言っていいほど無い。これは目標とした、利用者への一貫したDNSサービスの提供が達成されている証拠だと思われる。作成者としてはこの結果に満足している。ところで、平成14年度からはATMに変わってGigaBitEtherを基幹部に使ったNetworkに変更される。しかし、“どこでもNet”はVLAN機能を使って引き続き実現される。したがって分散冗長化DNS Systemもそのまま運用可能である。実際平成14年3月2日にNetwork機器の入れ替えが行われたが、特に何もしなくても分散元長ÍﾋDNS Systemは、新しいGigaBitEtherNetworkでも問題なく運用出来ている。これでDNSに関しては、利用者の苦情の原因となる可能性はかなり低くなった。あとは他のServiceにも応用が利くかどうかを検討していきたい。
UVSORのストレージリングは16組のBeam Position Monitor ( BPM ) を備えている。軌道調整に要する時間を短縮するため、また、UVSOR高度化計画の実現後にいっそう重要性が増す軌道の安定化へ向けて、BPMの位置検出回路系を2001年に更新した。開発的要素を少なくし、かつ十分な精度と測定速度を得ることを考慮し、 Bergoz社の信号処理回路を採用した。そのビーム位置検出精度を検証した結果、10 mA以上のビーム電流において、約１秒の測定で数μ m以内の精度をもっていることが分かった（図1)。新しいBPMシステムにより、さまざまな時間スケール（秒～時間）での軌道変動が観察されるようになった。比較的長時間の軌道ドリフトの例を図2に示す。軌道変動には垂直、水平方向それぞれに特定の傾向があることがわかる。また、数分程度の周期の軌道変動も観測された。これは水温の変動によるものと特定され、観測系への影響の大きさから、変動を抑える対策を講じている。さらに、秒あるいはそれ以下の時間スケールでの軌道変動も存在していることが分かった。今後、これらの軌道変動の原因究明と対策の検討を進めていく予定である。国2.
電子計算機室　南野　智量子化学計算（ ab initio分子軌道計算）は、今日において、実験とともに物性などの化学的所量を見積もる場合に、大きな威力を発揮する方法として確立している。計算の限界は主にハードウェアの制約によるものが大きいため、近年の著しいコンピュータの発展によって、日ごとに新たなプレークスルーが生み出されている。またその応用分野は広く、基礎化学のみならず、工業化学や物理・生物・天文など、様々な分野で利用されている。1980年代から1990年代の、 Gaussianシリーズや、GAMESS 、HONDOといったab initio計算用のプログラムパッケージの普及や、近年のDFT（密度汎関数法）革命によって、ab initio計算を行なっている論文数は、飛躍的に増加している。データペースを構築する主な目的は文献検索の効率化であるが、文献検索によってもたらされる利点は、 (1)無駄な計算を省略することができる。エネルギーなどの物性値のみでなく、最適化構造などが掲載されている場合もあり、文献債をそのまま利用することも可能だが、新たな計算を行う場合でも、初期構造として用いることができるなど、応用計算にも活用できる。 (2)過去の有用な計算結果など、さまざまな経験が蓄積されている。過去の計算における有効性・問題点を、実際に計算することなく把握することができる。 (3)計算の対象となる物がどのような物で、何の物性値がどの程度の精度で必要かで、最適な計算方法の選択肢が変化するが、そのような場合でも、過去の文献を調査することによって、最適な計算方法の選択にも重要な手がかりを与える。等が考えられ、研究指針を立てる際や、実際に量子化学計算を行なう際にも、非常に有益な情報を提供する。量子化学文献データペース（Quantum Chemistry Literature Data Base: QCLDB）は、1976年以降の化学、物理、計算科学などの主要な学術雑誌に掲載された、ab initio分子軌道計算の文献データペースであり、最新バージョン（Release 2001）は1976年から2000年に学術雑誌に掲載された57,037件のab initio量子化学計算の文献に関する情報を収録している。近年のインターネットの普及により、WWWインターフェースを用いたデータペースの要求が高まっている。データベースを限られたローカルなサービスに限定しないで、より広範な、全世界的な規模で公開サービスを行なうためには、 WWWインターフェースを用いたデータベースの構築は必須である。筆者は、1976年から分子研が継続的に開発を援助してきたQCLDBを、全世界に公開するために、WWW版QCLDB検茶システムの開発を行った。また、QCLDBのデータ収集・査読は、QCDB研究会及び量子化学の研究者の半ボランティア的活動によって支えられているが、近年のabinitio論文数の急速な増加により、QCLDBデータ収集の作業負担が大変大きくなってきているため、データ入力・エラー訂正等の作業の軽減を目的として、エラーチェック用プログラム及びデータ登録のWWW インターフェースの開発も併せて行った。コマンドラインによるインタラクティブ利用に対して、直接ログインする手間を省いて検索を行なうことができ、また、統一されたインターフェース環境を提供できるため、広く利用される傾向にある。さらに、セキュリティの面からも、WWWは信頼性が非常に高く、perlやSQLなどと組み合わせることによって、データベースを活用する上で十分な機能を保有している。高いセキュリティの確保と、ユーザーのサイト情報の取得のために、利用者のメールアドレスをアカウントとして利用する方法を用いた。ロゲインのためのパスワード情報は、新規登録時のメールアドレスへ自動的に送信されるようにして、第三者が他人のメールアドレスを使用してアカウントを取得するのを防いだ。検索の方法は、著者名、雑誌名、分子組成や基底関数、計算方法や物性などのキーワードによる検索が可能で、ANDやOR により絞り込み検索を行なうことができる。また、雑誌や年号、分子組成ごとの登録論文数を検索できるコマンドも利用可能となっている。 www版QCLDB検索システムを1997年２月に公開した(http://qcldb.ims.ac.jp/)。2002年2月までの登録者人数は、ユーザー約3,762人(74ヶ国)、月平均1,300回程度の検索利用がある。計算科学研究センターのユーザーがコマンドラインで利用できるQCLDB オンライン版(年間500 ～ 800回、80 ～ 100人程度)の利用に比べ、現在では圧倒的にインターネット利用が占めている。 QCLDBデータの作成には大きく分けて、 (1)QCLDBデータの収集（STEPI）、エラーの訂IE（STEP2) (2) QCLDBデ ータの査読・修正(STEP3)、(3)主要雑誌以外の漏れ落ち文献の収朱・査読（落穂拾い）(4)データベース化（統合）の４つの工程がある。 (1)データの収集(1)-1粗データの収集QCLDB のデータ構造に従い、ab initio論文が掲載されている主要学術雑誌ごとに、Iないし数名の研究者・学生（もしくは研究グループ）ごとに、半年単位でQCLDBデータの収集を行なう（STEP1）。 (1)-2エラーチェック筆者が作成した、インターネットのWWWの機能を用いた収集者用エラーチェックプログラム（WWW版 QCHECK）を利用してエラーチェックを行なう。各収集者は、それぞれの端末からWWWブラウザーを用いて、各端末上にあるテキスト形式のQCLDBデータをWWW- QCHECK にかける。syntax errorがあった場合は、ログファイルを参照してエラーの訂正を行なう。また、QCHECKは内部に独自の辞書を保有しており、辞書に無い単語が現れた場合はspell errorとしてその単語がファイルに出力される。収集者は出力ファイルを参考にして、spell checkを行ない、スペルエラーとなるものを取り除く。辞昔に登録されていない単語があった場合は、エラーチェックプログラムが認識する記号を加え、最終的にspell checkも0 errorとなるように粗データの訂正を行う（STEP2）。 (1)-3サーバへの転送収集したデータを査読者に渡すため、(1)-2で作成されたSTEP2ファイルをメール形式で送信する。送信されたファイルは、特定のファイル名でサーバ内に登録される。登録されたデータは、直接WWW画面から参照できる。 (2)データの査読(2)-1査読作業主要学術雑誌ごとに、1ないし数名の研究者(もしくは研究グループ)が査読を行う。この際、データの信頼性を向上させるため、原則的には収集者とは別の研究グループが担当する。また、この査読作業は、収集作業に比べてより厳密性が必要なので、ab initio計算に関してより多くの経験と知識が必須である。このため、査読の担当者は、ab initio計算関連の研究を長年行なってきた研究者を割り当てるよう配慮している。査読作業は、(1)で作成されたSTEP2ファイルをサーバからインターネット経由で取ってきて、そのファイルを元に登録された文献の査読を行なう。この際には誤りの修正などの作業のほかに、収集段階で見落とされた論文の追加や、厳密にはab initio論文と見なされないような文献の削除などの作業も必要となる。 (2)-2エラーチェックWWWの機能を用いた査読者用エラーチェックプログラム（WW版 PROOF）を利用してエラーチェックを行なう。各査読者は、それぞれの端末からWWWブラウザーを利用して、各端末上にある査読済みのQCLDBデ一タをエラーチェックプログラムにかける。収集と同様に、 syntax check 及 V  spell check を0 errorにする(STEP3)。 (2)-3サーバへの転送査読後のファイルを登録するため、(2)-2で作成したSTEP3ファイルをメールでサーバに送信し登録される。 (3) 漏れ落ちデータの収集・査読（落穂拾い）主要学術雑誌以外でも、ab initio計算を行なっている文献があるので、これらに関しても、できる限るQCLDBデータとして採録するため、オンライン版Chemical Abstracts(CAS)を利用して、同様に収集・査読作業を行ない、STEP3ファイルとして追加する。 (4)データベース化（統合）年に1回、収集・査読の工程を経たSTEP3ファイルを統合して、データベース化の作業を行なう。最終的にデータベースの形式にするため、まず、査読後のSTEP3ファイルを統合し、 ID番号を付けて、さらに最終的なエラーチェックを行ない、必要があれば原論文に返ってできる限り誤りをなくし、データベースの信頼性の向上に努める。統合され、新たに作成されたQCLDBデータを、前年までの分に追加して、最新版としてリリースする。そのほかに、QCLDBホームページ上において、 ab initio論文著者から、直接QCLDB 形式のデータを送ってもらう" Author-made QCLDBdata"を随時募集している。現在のところ、この方法によるデータの登録件数は少ないが、今後この方法が普及することによって、収集・査読作業の大幅な軽減がなされる可能性は大きい。 QCLDBデータの収集にはこのように非常に厳密な作業を経て作成されているため、高い信頼性を保持したデータペースであると言えるだろう。 1998年度までは、データベースサーバに直接ログインして、コマンドラインでエラーチェックプログラムを起動し、登録を行ってきたが、使用方法が難しい、セキュリティ上問題が多いなど、様々な問題が発生したため、セキュリティの向上、分かりやすいインタフェースの提供、登録までの労力低減等の目的のため、筆者がWWW 版QCHECK を作成し、1999年度より運用している。使用マシンは、 PC-LINUX(Redhat6.2 →  7.0,celeron366MHz)にWWWサーバアプリケーション（apache）を導入し、HTMLや perl 、C-shellスクリプト等を使用してプログラムを作成した。登録までの作業の手順はWWW画面上に直接表示され、syntax errorやspell errorがあった場合はエラーを修正するよう表示して登録できないようにし、エラーが無くなったときだけWWWからデータ登録ができるようにしたため、初めての学生でも容易に使用でき、混乱が少なくスムーズに移行が可能だった。査読用のデータも、WWWページにアクセスするだけでダウンロードできるため、査読者が、直接ログインしてftpするなどの労力が短縮できた。また、質問・情報提供用のメーリングリストを準備したため、メンテナンス等即時性が要求される問題・障害が発生した場合にも、連絡の周知徹底がはかられるようになった。マニュアル等もWWW化したため、以前のように印刷物による配布のみの場合に比べ、細かい仕様変更等の情報提供がスムーズに行えるようになった。 QCLDB は20年以上に渡って、ab initio論文に関する文献の収集を行ってきたが、20年以上前に設計されたそのままのデータ形式を継承してきたため、時代にそぐわない点が生じてきた。  1 AU JO ( IH QCLDBデータ形式) BREIDUNG J,  THIEL W JMOSA3 VO 185 PA 115 97 YE CO ME C2CL. 2, CCL. N, C2H2, C2HCL. , C2HF, C2CL. F RHF, PRTB, NANY BA GEXT PR GEON DICHLOROETHYNE , COM J.N.=J. Mol. Spectrosc. . SPECTROSCOPIC CONSTANTS ,  HP2 ,  CCSD(T) , FUNDAMENTALVIBRATIONS , ISOTOPOMERS , FORCE FIELD  ,  CYANOGENCHLORIDE , CHLOROETHYNE   , ACETYLENE , FLUOROCHLOROETHYNE ID 41305 (新QCLDBデータ形式) AU  Choi T H, Park T, Kim M S JO JCPSA6 VO 114 PA 6051-6057 YE 2001 CO CH2NH2+, CHNH+, H2 {methaniminium cation}, hydrogen KO NE HF, MP2, QCISD, B3LYP BA 6-31G(dd), 6-311+G(dd) PR   GEOM,  REAC COM  dissociation dynamics, reaction path , bifurcation, potential energy surface , kinetic energy release , classical trajectory , mode-specific energy hydrogen scrambling , transition state, TS energy ID 50,001 (オンライン版Chemical Abstractデータ形式) (c) 1997 Amer. Chem. Soc. ( 2) CA: 128/02/017051b SC:73-001 DT: J LA:  Eng TI: Equilibrium structure and spectroscopic constants of dichloroethyne: an ab initio study AU: Breidung, Jurgen / Thiel, Walter LO: Org.-Chem. Inst., Univ. Zurich CI: Zurich PC: CH-8057 NR: 1 PP: 115-122 PY: 1997 CO:  JMOSA3 KW: chloroethyne equil structure spectroscopic const KW: ethyne dichloro equil structure spectroscopic const現在においても、文献検索用データベースの多くは、抄録及びタイトルを主な情報として掲載しているが、QCLDBの大きな特長は、「研究者がデータを作成している」という点が他のデータベースと大きく異なっている。抄録をそのまま載せるのではなく、計算方法や基底関数などの分類を行なったり、研究者が必要と思われるキーワードを原論文から直接抽出してコメントに載せたりという作業を加えている（抄録ではまとめと結論が主な内容な）ため、抄録に掲載されていない場合が多い、計算方法に関する詳細や、物性値に関する情報が、QCLDBの検索のみで分かるので、20年たった現在においても多くの研究者から重宝されている所以であろう。また、ほとんどすべてのab initio論文の収集を行ってきたのも本データベースの有用性の大きな一つである。しかし、年間のデータ数が5,000件を越え、研究者の半ボランティア的活動では支えきれない面が生じてきたので、2001年8月、 QCLDB会議において、収集に関する原則の一部変更、新データ形式への移行という大方針が決定した。 (主な仕様変更点) ・小文字対応（今まですべて大文字だった） ・新しい「化合物名フィールド」の追加・計算方法、基底関数フィールドを分類記号から直接入力に変更・終了ページを追加・組成式の規則を変更それに伴い、エラーチェックプログラム、検索システムともに大幅な見直しが必要となった。 QCDB研究会で検索システムの開発と、収集・査読用チェックプログラムの開発チームが結成され、筆者らは、エラーチェックプログラムの開発を担当することとなった。エラーチェックプログラムは、QCLDB発足当初は長村氏の開発したpascal 言語版QCHECK4を分子研汎用計算機にて運用していたが、C言語への変換版（小原氏）を経て、2002年度より、perl版 QCHECを筆者が開発し、運用を行っている。基本的機能はC 言語版より継承しており、主な機能は以下の通りである。 (1)データ形式のチェック(2)キャラクター （文字）のチェック(3)著者名・文献の重複チェック、著者名の辞書（スペル）チェック(4)化合物名、基底関数、計算方法、コメント欄の単語の辞書（スペル）チェック(5)組成式チェック(6)リストファイルの出力perl言語で書き直したことによって、C言語で約14,000行あったプログラムが、約1,500行程度まで短縮できた。ただし、Ｃのプログラムに比べ、perlプログラムは処理速度が遅いという欠点があるため、データ数が増加した場合に問題が発生する事も予想されるので、今後プログラミング等改良する必要がある。今回の仕様変更に伴って、新たに化合物名辞書(約２万語)や、計算方法辞書、基底関数辞書などを作成する必要が生じたが、他のWWWサイトで、有用な化合物名データベースや基底関数データベースが存在するため、そちらからデータを取得し、必要な単語を適宜加え、QCHECK 4.まとめQCLDBの配布・利用媒体として、コマンドライン版、及び、化学情報協会からテープ・ CD-ROM等による配布を行ってきたが、今後はこのような配布形態を完全に撤廃し、インターネット利用のみにしてく予定である。さらに現在は、主に日本の量子化学研究者が主体となってデータの収集等を行なってきたが、インターネットが普及した現代においては、全世界的な利用を視野に入れて、各国からもデータ収集の協力者を募る必要があると考えている。現在、多くの学術雑誌が伝統的な本の形式からCD-ROM に、そしてWWW の形式に移行しつつある。今後このような形態が普及すればQCLDBの存在意義は薄くなるかもしれないが、パスワード認証や著作権保護の問題があるため、すぐに同等の検索が可能になるとは考えられないだろう。この種のデータベースで特に重要な点はその継続性であることは言うまでもない。基礎科学の分野でこのような長期間にわたる実績と評価 ￼を持ち続けることは大変貴重である。今後も多くの研究者の、研究の助けとなるよう、QCLDBサービスを継続運用し、さらなる発展を模索していく必要があるだろう。 1.Matsushita T, etc., J. Mol. Struct. (Theochem) 575-576, 1, 2001. 2.Minamino S, etc., J. Mol. Struct. (Theochem) 533-534, 1, 2000. 3.以下、1982年より毎年J. Mol. Struct. (Theochem)を発刊4.Osamura Y, etc., J. Chem. Inf. Comput. Sci., 21,86,81. 5.J. Comp. Chem., 7, 381, 1986. (QCLDB FIll U版に関する書評） 6.http://qcldb.ims.ac.jp 7.http://qcldb.ims.ac.jp/qcheck
分子制御レーザー開発研究センター 上田正着任して２年あまりが過ぎた私の立場から、分子制御レーザー開発研究センターを紹介するとき、附属研究施設の改組による創設時のことや、その前身である機器センターのことを、いろいろな資料を参考にして、私自身が知らなかった歴史を今一度勉強し、それを踏まえて分子創御レーザー開発研究センターの現況について報告したい。私が着任した時、分子制御レーザー開発研究センターは４年目を迎えようとしていた。分子制御レーザー開発研究センターには３つの開発研究部がある。それぞれ助教授と助手の先生が１名ずつ配置されており、研究および教育に取り組まれている。その中の分子位相制御レーザー開発研究部の佐藤助教授は、私が着任してまもなく、北海道大学工学部に転出され、つづいて渡邊助手も東京大学の方へ転出された。分子科学研究所は、人事の流動性が高いと伺ってはいたものの、現実に周りの先生方が転出されるのを目の当たりにして、目を白黒させていたのを昨日のように覚えている。転出された佐藤助教授とは、2001年の秋、札幌で開催された分子構造総合討論会の会場で再会し、転出された先が分子制御レーザー開発研究センターの前身である機器センターの助教授をされていた山崎巌北海道大学工学部教授の研究室であることを聞き、まずは機器センターの歴史について紐といてみることにする。分子科学研究所要覧によると、機器センターは昭和50年4月、分子科学研究所の創設と同時に発足した。記録によると、初代センター長の着任はそれから約１年後の昭和５1年５月１日である。この年、私は保育所に入所したばかり・・・。また、インターネットでこの年にあった出来事を調べてみると、中国では周恩来首相死去、毛沢東主席死去、国内ではロッキード事件で田中角栄元首相逮捕、黒猫ヤマトの宅急便がスタートなどである。もちろん、当時の私の記憶にはほとんどなく、歴史の深さを感じさせられる。そんな時代にスタートした機器センターは、その役割として、分子科学の研究に必要とされる機器のうち共通性があり、かつ最高級のものを集中管理し、研究所内外の研究者に貸し出し、使用して頂くことにある。これによって、研究費の二重投資を防止するとともに、機器の性能維持を組織的に、なおかつ計画的に推進してきたことは、機器センターに在職された先職諸兄のお話として、伺うことができた。分子制御レーザー開発研究センターの事務室に保存されているA3サイズの台帳に目を通す機会があった。機器センター時代の機器使用予定表(図1)である。機器使用スケジュールの管理はこの台帳によって行われ、機器の予約手続きや貸出し状況等を知ることができたそうだ。また、小型貸出機器については、各機器に風糸で結びつけられた機器貸出カード（図2）に利用者自らが予約・貸出しの記入及び参照する形で、管理を行っていたようだ。この方法の問題点として、予定表を閲覧するためには、その都度、機器センターの事務室に足を運ばなければならないことや、施設利用者など所外ユーザーは、機器センター事務室業務時間内に電話で問い合わせしなければならないなど、IT社会となった今では考えられない苦労があったそうである。今、何の躊躇も無く使っているWebによる予約システムにも、底知れぬ歴史があるようだ。現在の予約システムの基礎となった初代予約システムを企画提案し、施行した技術課の山中第四技術班長によれば、機器予約業務が最初にオンライン化されたのは、イエロケーブルが敷設されてまもなくとのこと。初代予約システムが稼動してからもいろいろな苦労があったと聞いている。当初、ネットワークケーブルが敷設されたとはいえ、実際にネットワークにぶら下がっているコンピューターは極めて少なく、各居室に１台あるかないかであった。そのため、なかなか予約システムを利用して頂けない環境
機器センター時代の機器使用予定表[図].
図2. 機器センター時代の機器貸出カードにあったそうだ。PC-9801全盛の時代で、インター（イントラ）ネットは、telnetを使って、テキストベースの情報をやりとりするぐらいで、 10万円程度を費やして、ネットワークにぶら下げる価値が問われた状況のようだったらしい。このため機器センターでは、せっかく構築した予約システムを使ってもらえなくてはと、小型貸出機器保管室や事務室に自由に利用できる端末を用意したり、各研究部門の居室のコンピューターのネットワーク接続をお手伝いしに行ったり、さまざまなサービスを行って予約システムの定着を図ったそうだ。そんな努力の甲製があって、1ヶ月に200 ～ 250件のログインがあったとのことである。現在では、至極簡単にネットワークに接続し、利用することができるネットワーク全盛の時代である。このような環境下では、数分、あるいは数十秒ネットワークが停止しただけで不快に感じる程、現在の予約システムをまるで空気を吸うかのように、有り雛味を感ぜず当たり前のように使っている。これも一重に、ネットワーク敷設に伴い逸早く立ち上げられ、定着を図られたご努力によるものと敬意を称すると同時に、私自身今一度検証し、必要に応じてよりよいシステムになるよう継承すべく提案を行っていきたいと考えている。共同利用機器に関しては、旧機器センターのレーザー装置及び分光機器をそのまま受け継いでいる。その歴史を物語る機器リストが今でも大切に保管されている。「所蔵機器リスト　第１版」によれば、昭和53年当時のレーザーは、アルゴンイオンレーザー、ヘリウムネオンレーザー、パルス色蒸レーザーである。山中技術班長によれば、アルゴン及びヘリウムネオンレーザーは、ラマン分光光度計の励起光源として用いられていたものであり、パルス色素レーザーは、 Molectron社の窒素レーザー（UV-24）により色素レーザー（DL14）を励起して、580nmにおいて、パルス幅が約10ns 、パルスエネルギーが約1mJのレーザー光を発振させていたとのこと。当時、1台しかなかったパルス色素レーザーを、施設利用者など所外ユーザーを含めた多くの研究ゲループで利用されていたとのことである。 Molectronという文字は、現在では、私が利用しているパワーメーターでのみ見みることができ、今更ながら、その歴史に驚嘆している。私が現在主として担当している超短光パルスレーザーについて機器リストを遡ってみる。昭和55年度にモードロックアルゴンイオンレーザー励起キャビティダンプ色素レーザーが導入されている。利用者から寄せられた施設利用実施報告書や論文の別刷によると、このレーザーは、82MHzという高い発振速度を利用して、時間相関単一光子係数法に応用され、いろいろな分子の蛍光減衰曲線が測定され、分子内あるいは分子間の電子移動やエネルギー移動に関連する速度定数の決定などに貢献したようだ。モードロックアルゴンイオンレーザーは、昭和63年にモードロックNd:YAGレーザーに更新され、レーザー装置としては、比較的長い期間、愛用されていたように思う。そんなレーザーも平成４年に、モードロックチタンサファイアレーザー及びその増幅装置に、超短光パルスレーザーの主役を譲り、波長可変が色素の時代から固体レーザーの時代に移っていった。そして、私は分子研着任と同時に、このレーザー装置の担当となり、多くの技術を学んでいるところである。さらに、2度の*学会発表を経験し、色々と勉強もさせて頂いた。当センターが所蔵する最も大掛かりな共同利用装置であり、他に誇れるレーザー装置となったわけであるが、詳細はかなえ前号を参照して頂ければ幸いである。平成9年4月、旧機器センターは、今日の急速かつ高度に進歩し続けている分子科学に対応すべく、分子制御レーザー開発研究センターと名前を改めた。分子科学において、レーザー装置はその研究手段として非常に重要であり、レーザーの性能がそのまま研究結果に反映してしまうとしても言い過ぎではない。従って、市販のレーザー装置を購入し利用していたのでは、先端的分子科学の研究を推進するには不十分である。そこで当センターは、新しい分子科学研究を切り開くべく、高性能かつ新規なレーザーシステムを自ら開発することを目指している。この者、創設から6年目を迎えようとしている。変革の時代と言われるように、分子制御レーザー開発研究センターでも多くの変化が見られる。冒頭で記述したとおり、分子位相制御レーザー開発研究部の佐藤助教授と渡邊助手が転出された。さらに特殊波長レーザー開発研究部の栗村助手も転出された。利用者の皆さんの声もあって、共同利用装置の担当が技術課主導による保守管理体制となった。我々の管理するレーザー装置の4割が年間300日以上ユーザーに使用されており、また、小型貸出機器においても、5割の機器が年間300日以上、実験に組み入れられている。21世紀を迎えた今日、新たな光計測機能が必要とされる。それは紛れもなく、ナノテクノロジー、ナノサイエンスに関連したものである。本研究所にも分子スケールナノサイエンスセンターが発足すると聞いている。これまで以上に高度極限化した光計測が進展するものと考えられる。私が職務として行っている共同利用の推進やその技術支援分野においても、レーザー装置などの単なる利便性の向上ではなく、ニーズを先取りした技術支援のあり方を今一度検討し、大学共同利用機関である分子科学研究所、そのまた共同利用の窓口的な役割をも持つ分子制御レーザー開発研究センターを技術支援していきたいと考えている。 ＜引用＞機器センター利用のしおり機器センター  所蔵機器リスト
UVSOR　山崎　潤一郎UVSORは真空封止型の軟X 線アンジュレータ(図1)を開発し、これまで軟X線光源として利用してきた超伝導ウィグラを撤去し跡地に設置した。真空封止型アンジュレータはPF-ARに導入されたが、その後SPring-8ではアンジュレータの標準タイプとして導入されており、技術的には熟成されてきている。ただし、これをUVSORのような低エネルギーリングに導入した例はない。真空封止型とすることの利点は、軌道上の磁場強度を保ちつつ周期長を短くできることである。従来のUVSOR のアンジュレータではカバーできなかった100eV超のエネルギー城でアンジュレータ光を発生することを目指す。基本波を100eV付近にもってくることで、宇理須グルー考えている。アンジュレータ基本パラメータ・磁極長～ 1 m ・周期数〜 25 ・最小磁極間隙＜ 20 mm (注:最終的なバラメタは磁気回路の設計結果により決める）
技術課では各研究施設または研究系に配属された技官が様々な技術や専門知識で研究をサポートし、それぞれの技官は急速に進展する研究の支援のために常に技術向上を目指している。さて平成13年の初め頃、分子科学研究所は新たな研究領域「分子スケールナノサイエンス」をスタートすべく準備が進められていた。この研究領域は第２期科学技術基本計画における重点分野として「ライフサイエンス」「情報通信」「環境」そして「ナノテクノロジー・材料」が提言され、その４項目の中で特にナノテクノロジー・材料分野を基盤から支える基礎研究として期待されるものである。この新しい研究領域に対して技術課も研究支援組織として対応していく準備が酒井技術課長を中心に始められた。その準備計画の一つとしてナノサイエンス研究を支える技術習得を目的にこの技術課セミナーを企画し平成13年11月19日に開催された。このセミナーは茅所長をはじめ現在分子スケールサノサイエンスセンター助教授の多田博一先生の協力で、表題の「走査プロープ顕微鏡技術」における各分野の先端的研究をされている先生方を研究所内外から講師として招き開催された。走査プローブ顕微鏡（SPM）は原子・分子を扱うナノテクノロジーを推進する上では必要不可欠なツールとされており、前述の多田助教授のグループを初め分子研でも多くの研究グループがこの技術を必要としている。そこで技術課の支援技術として確立するナノテクノロジー関連からこのSPM技術をセミナーのテーマに取り上けた。 (装置開発技術係長　鈴井光一) 「走査プロープ顕微鏡技術」 ーナノメーターの昆界を削る、視るー圖日時：平成13年11月19日(月) 13:00 ~ 17:30國場所：閃紡コンファレンスセンター小会議室国プログラム13：00 ~ 13：10 換拶 茅　幸二 （分子矫　所長） 13：10 ~ 13：20 趣旨説明13：20 ~ 14：05小宮山 欧晴(分子研) 14：05 ~ 14：50  超高真空、極低温環境での原子・分子レベルSTM機山禁(物質材料研究機構)親察技術休憩15：05 ~ 15：50  超高真空NC-AFMによる原子レベルの電位像観察北村東一、鈴木 な之、岩槻 正志（日本電子） 15：50 ~ 16：35物性測定小林 圭(京大・国際融合創造センター) 16：35 ~ 17：20  走査プロープ顕微鏡によるナノ加工・操作多田　岐一〈分子研〉 17：20 ～間会挨拶　酒井　鶴雄（技術課長）講師の方々
装置開発技術係長鈴井光一平成13年の師走も押し迫った頃、装置開発室の機械設備として新規にワイヤー放電加工機の導入が確定し、平成13年度中に設置される運びとなった。年が明けて新年を迎えると同時に加工機導入の準備を開始した。その一環として、新しい加工機の性能を十分に発揮させ、かつ将来的にも有効に利用することを目的とし、以下の点について検討を行なう会儀を開催した。 1）加工機の効率的運用について2）高精度低歪加工方法の検討3）導入機種での加工例とノウハウ4）新しい加工法への展開5）国内外の加工技術の調査等について会議は平成13年2月22日に開催した。それぞれの検討項目に関して所外からワイヤー放電加工機に精通した方々を招き講演形式で発表していただき、その内容について議論し検討を進めた。参加者は装置開発室の機械工作グループのメンバーをはじめ所外から東京大学、名古屋大学、宇都宮大学、北陸先端科学技術大学院大学の技術職員及び民間から（株）オオイシ、タニカワプロダクツ社、の２社を交え約20名の会議となった。上記項目の会議内容について簡単にまとめておく。 1）分子研裝置開発室としての現状報告を行なった。ワイヤー放電加工機はすでに昭和63年度に設置され、以来各種装置部品の製作を行なってきたが、従来機での加工品内容や稼動状況からみて新加工機の運用をどの様に行なえばより効率的利用ができるか等の点について意見交換を行なった。 2）名古屋大学理学部で現在開発中のX線壁遠鏡用多層膜ミラー枠部品の開発を例として、形状精度を確保するための加工方法について検討を行なった。加工歪を極力抑えるための手順及び加工条件等について経験的な知見から幾つかの加工方法を提案し最適な方法を模索した。また今後の要求に対して無歪みで高精度な加工を実現して行くための考え方について議論された。 3）（株）オオイシにおいてX線望遠鏡用多層膜ミラー支持部品の製作がすでに完了している。その製品及びその加工状況を事例として、加工冶具の工夫、ワイヤー経路のプログラミング等について報告を受け、質疑応答、意見交換を行なった。 4）東京大学生産技術研究所では分子研で導入するワイヤー放電加工機と同等の機種を用い、すでに業務を行なっている。その使用状況から分子研として参考できる事項について意見交換が行なわれた。また、電気加工学会における最近の放電加工、絶縁材に対する放電加工例および微細加工について報告された。 5）タニカワプロダクツ社より欧米の放電加工機事情ならびに放電加工を利用した産業製品の事例、加工後の表面改質処理、コーティングワイヤーについて報告を受け質疑応答と意見交換が行なわれた。装置開発室の機械工作が今までの経験や独自の調査で運用等の準備検討を重ねてきたが、本会議を行なうことにより、より多角的な観点から考えなければならない事項が浮き彫りにされた。したがってこの会議はたいへん有意義であったことを、あらためて機械工作室スタッフ全員感じている。なお、この会議は、技術課の研修制度を利用して実施したことを併せて報告しておく。装置開発技術係長
本原稿は分子研レターズNo.46の「新装置紹介」の項で平成13年度に更新したワイヤー放電加工機について紹介した内容とほとんど同じです。ここではレターズの内容に少し書き加えてワイヤー放電加工機についてより解りやすくしたつもりです。さらに、読んでいただいたあと、もし時間がありましたら装置開発棟へ機械を見に来て下さい。装置作りで良いアイデアが浮かぶかもしれません。すでにご存知のように、分子科学研究所の装置開発室は所内の研究に必要な実験装置の設計、開発、及び装置部品を内部で製作する支援を行なっています。特に機械工作室では旋盤、フライス盤などの一般的な工作機械をはじめNC (Numerical Control)工作機械等も設置し、多様化する依頼工作に対応できるよう機械設備を整えています。ところが、その設備は古いものが多く、分子研創設の頃の工作機械や、新しいと書われているNC機械でも10年以上前に設置された工作機械です。1年ほど前に分子研の見学で岡崎鉄工会という市内の鉄工所の社長らが訪れたことがありました。そのとき「すごいね昭和時代の博物館クラスの機械が沢山ある」などと言われたことがあります。確かに近頃の超精密加工や極微細加工などを視野に入れた先進的加工設備とは掛け離れた存在であります。しかし、所内での依頼工作の多くは現有の機械設備で対応しています。つまり、先端研究を支えるものつくりは昭和の機械から始まると言っても間違いはないと思います。しかしそうは言うものの、老朽化した工作機械の更新は常々希望しておりましたし、特に、微細加工において最新の機械がないために装置開発室では対応できない場面もありました。この様な状況の中、茅所長の多大なご配慮を頂き平成13年度末に更新機械としてワイヤー放電加工機が設置されました。ワイヤー放電加工機について簡単に説明します。知っている方はここを斜め読みして下さい。まず、放電加工について触れておきます。加工液に用いられるケロシンや脱イオン水などの液中で導電性材料の工具電極と加工物を数10 ～ 100 μ mの間隔で対向させておきます。次いでその電極と加工物の間に60 ～ 300Vのパルス電圧を印加して間欠火花放電を起こさせます。この放電の火花で発生する異常消耗現象を利用して加工物を消耗（削る）させ、様々な形状に加工します。さてワイヤー放電加工機はというと、上記のような放電を行う際に、工具電極にワイヤーを使用します。原理図（図１）を参照してください。電極として用いる線径300 ～ 100 μ mの黄銅や銅線（細い径ではタングステン線が用いられる）と加工物との間で放電させながら、糸鋸の要領で加工物の加工を行ないます。さらに、その加工物とワイヤーは数値制御されたX-Yテープルで移動し、形状をCADなどを用いて定義したデータを与えると、任意の加工物が得られます。こまかく言うとワイヤーガイド上部も加工物と独立してX-Yテーブル（正しくはU-Vテーブル）で移動するため、ワイヤーが傾斜し、写真iのような上下異形形状が作り出せます。ワイヤーは常に新しい面で放電させるためリールから送り出され、放電後は巻き取られ排出されます。使用済みワイヤーは使い捨てなので運転経費が少々気になるところです。この加工を様々な機械加工法から見てみると、金属加工としてはユニークな加工法です。その放電加工の発明は旧ソ連だそうですが、そこには何とか防ぎたかった放電による電気接点の異常消耗現象を、発想の転換で放電加工に応用したようです。ワイヤー放電加工機は1960年頃やはり旧ソ連で発明され、さほど普及はせず、やがて制御技術や半導体技術が進みそれらを融合した加工機の出現で発展してきたようです。日本でも1978年頃から生産台数も増加し始め、工業製品の金型製作には今でも不可欠な機械であり、試作加工でも有用な機械となっています。装置開発室でも実際にはワイヤー放電加工機を昭和63年に三菱電機製DWC90Hを導入し、各種の装置部品製作に利用しています。ここで、従来からあった機械と比較しながら今回導入したワイヤー放電加工機を簡単に紹介していくことにします。従来機はワイヤー放電加工機として普及型のもので機械精度や微細加工サイズに限界がありました。使用するワイヤーのガイドは200 μ m線用しか搭載していないので加工線幅として250 ～ 270 μ m以下の加工は不可能でした。新ワイヤー放電加工機はワイヤー径が250 ~ 30 μ mまで使用できるので、30 μ m細線を用いることによりかなりの微細加工が可能となるはずです。加工精度に関しても従来機と導入機ではかなりの差があります。まず、導入機では加工物をすべて加工液中に投じて加工を行う浸漬式（現在では当たりまえ）で、液の温度を設定値±0.2℃に制御した脱イオン水を使っています。加工物全体を一定濃度に保ちながら加工するので温度変化による変形が少なくなります。従来機は脱イオン水を使うのは同じですが放電部分に液を吹きかける噴流式のため液の温度に関しては環境に左右されます。さらに噴流式では放電ギャップ量が変化し易く、放電の安定性に影響するので高精度加工は望めませんでした。また、機械本体の精度も従来機に比べて向上しているので、形状精度においても長さ150mmで約土5 μ m以下が実績として報告されています。以下に新ワイヤー放電加工機の仕様と機械本体(写真2)および加工例（写真3)を示しておきます。仕様・機種   CHARMILLES社製ROBOFIL2020SI (スイス製) 3690×2520×2295 (D×W×H) •機械サイズ(mm) ・機械重量(kg) 3700 ・テーブル移動量（mm） 320×220×110 (XXY×Z)、50×50 (U×V) ・スケール分解能〈mm〉 0.0005 ・テーパー加工角度（degrees）   ±30 /ワーク高さ66mm ・ワイヤー径（mm） 0.25 ~ 0.03 ・ワークエリア(mm) 900×520×270 (D×W×H)余談になりますが、導入機はスイスのシャルミー（CHARMILLES）社製です。そのシャルミー社について我々はつい最近まで知りませんでした。この会社名、日本人で開いた人は化粧品メーカーか通信販売の会社と想像するそうです。分子研によく出入りする工作機械も扱う機械工具屋の３社にたずねてみても皆知りませんでした。シャルミーの営業所長に開いたところ国内でシェアは７～８％しかないそうです。あとはすべて日本製の加工機だそうで、これでは工具屋も知らないのはうなずけます。ワイヤー放竜加工機は前述の旧ソ連の発明のあと1969年のパリで開催された欧州工作機械見本市でスイスのメーカー（残念ながらシャルミーではない）が始めてNC装置付ワイヤー放電加工機を出品したそうです。その点から考えるとスイスは放電加工の老舗的な国なのでしょうか。放電加工機を含む工作機械だけでなく自動車にしろ電子機器にしても日本製はかなり良い製品を世界に送りだしています。ワイヤー放電加工機はその性能の範囲内で通常の使い方をするならば、ライバル機と比較してもたぶん日本製でもスイス製でも大きな差はないと思います。性能の限界値に近い物を狙うときはどんな機械でも同じですが、扱う技術者の持っている技術力が大きく影響します。ところで今回、工作室のシリーズはトヨタの自動車で言えば高級車セルシオぐらいのハイエンドモデルに位置します。右の写真は溝部分の拡大。溝の幅（黒い部分）はおよそ150 μ m 、奥行き8mm 、材質は銅タングステン合金。古い機械のなかで更新する機械がワイヤー放電加工機であり、しかもシャルミー社製を導入する事になったのは実はここに大きなポイントがあります。これについては話が長くなるので詳しくは別の機会に報告する事にします。この新ワイヤー放電加工機は通常線径の250 μ mワイヤーでの加工はすでに稼動を開始しています。しかし前述の30 μ mワイヤーを用いた微細加工及び高精度形状加工などには、加工技術がある程度必要です。たとえば加工機の設置環境による機械本体の熱変形を抑え、放電電源の状態を常に把握し、加工物の残留応力等による加工歪や熱歪に対する処置（これはかなりの経験が必要）などを総合しなくてはいけないからです。30 μ m線の取扱いは、細すぎて見離いので老眼が出た人には無理、ではなく機械を使い込んだ経験が左右するようです。シャルミー社でも日本国内に30 μ mを扱うことができる加工技術を持ったエンジニアは数名しかいないようです。当たり前の事ですが着実に経験を積み上げてはじめて高精度かつ微細加工が実現します。従って機械性能を十分に発揮して行くために、 14年度中頃までの間、通常ワイヤー（ワイヤー径250 μ m）加工と並行して、機械の調整と装置開発室の技官の熟練度向上のための立ち上げ期間として運用して行く予定であります。監修　小林　昭　他：「超精密生産技術大系」第２巻：フジテクノシステム豊田工業大学名誉教授三菱電機(株)技術顧問 斎藤長男：技術情報Webベージhttp://www.diax-net.com/japanesc/diax/fromdiax/index.htmlカタログ：株式会社アジエ・シャルミー・ジャパン
平成13年、年の瀬もおしせまる12月14日金曜日、技術課親睦会の忘年会を行った。年度を通じて技術課親睦会の最大のイベントである。その準備等は親睦会会長が中心となって行うのだが、分子研に来て２年目にして親睦会会長の大役を仰せつかった私にとって、もりあげることができるかどうか・・・プレッシャーであった。昨年同様、場所は職員会館2階大会議室、出席者26名、18時～??時、終了時刻は未定、つまり気の済むまでということである。もちろん司会進行は私である。最初に酒井技術課長から、一年を振り返りご挨拶を頂き、次に加藤班長による乾杯のご発声であるが、周りの空気を察してか、短い挨拶であった。乾杯の後は、斑長から順にマイクを渡し、まずは大暴露大会となる。公私関係なく、日ごろ思っていることや秘密にしていたことを暴露、または自供して頂く。うかうか料理なんぞ食べてはいられない状態？である。今年は、一人の技官が集中攻撃にあったようだ。それが一段落すると、技術課忘年会では恒例のビンゴゲームである。師走ともなるとよく巷では、もう忘年会か、一年経つのは早いなあ～、なんて声をよく耳にするが、技術課親睦会（某係長の話）では、もうビンゴの日か、一年経つのは早いなあ～、というらしい。ビンゴの景品は、参加費の中から、すべて私の独断と偏見で選ばせて頂いた。景品総額46,208円、全員に当たるよう、空クジ無しで、この年注目された商品を中心にそろえたつもりである。この平成大不況も考慮して、金券も容易した。最も高額な景品は、2億円相当（当たれば）のものであった・・・が、私が予め控えておいた番号から、残念ながら２億円を手にした人はいない。圧巻だったのは、ひと通り皆さん出来上がったころを見計らって、私が家から持参し、会の途中まで隠し持っていた高級シャンパンを抜いたところ、一瞬で無くなってしまったこと。また、クリスマスが近いこともあり、少々場違いと思いながらも、お酒が飲めない人や甘いものが好きな私のような人のために、デコレーションケーキ（2個）を用意したが、これもアッ！という間に無くなってしまったことである。会の終盤には、全員で記念撮影。そのときの写真を載せておく。皆さんかなりのハイテーションで、なかなかシャッターが押せず、ようやく搬った写真である。その後、お開きの挨拶を課長がされたかどうか？一応最後に、司会である私が閉めたことは記憶している。平成13年の技術課忘年会、皆さんにご満頂けたかどうか、些か不安ではあるが、私なりに精一杯やらせて頂いた。特に、ビンゴ景品の準備は、事前の買出しと当日のセッティング等で苦労したが、当日は親陸会幹事の手助けもあり、かなり盛り上げることができたのではないか。これはなりより、参加して頂いた皆々様のお陰でもあると感謝している。最後に、夜運くまでお付き合い下さいました、サングリアマスターをはじめ、サングリアの方々にお礼申し上げる。 (技術課親睦会会長　上田　正)
平成7年度から継続して行なわれている名古屋大学との技官人事交流として４月１日付けで新たに技術課裝置開発技術係に着任された松下幸司技官を紹介します。松下技官は平成９年に名古屋大学理学部装置開発室に新任者として採用され、以後分子研に異動するまで、実験装置の開発設計や製作、また新たな加工技術の開発等に従事されていました。名古屋大学の装置開発室は宇宙天文関係の機器開発に重点を置き、研究者と共に新しい天文観測装置等の開発を進めています。その中で松下技官は分子研へ赴任する直前まで国立天文台ハワイ観測所「すばる望遠鏡」の第二期観測装置である中間赤外線高分散分光器（IRHS）に用いるゲルマニウム（Ge）あるいはガリウムと素(GaAs) のImmersionグレーティング製作に携わっていました。このGeやGaAs材料のグレーティング製作にELID（電解インプロセスドレッシング）研削法を用いた超精密加工技術が採用されています。松下技官は、そのELID研削について担当していたそうです。このグレーティング開発は名古屋大学と理化学研究所と共同で進められており、これからいよいよ佳境に入るぞと言うところで分子研に赴任してきました。ところでこのELID技術は脆性材料の超精密加工として、ナノテクノロジーを支える重要な要素技術とされています。その詳細は次号の「かなえ」で紹介していただくことにして、この技術は分子研におけるナノサイエンス関連の技術支援にも大きく貢献できるのではと期待しています。今回の人事交流で分子研から名古屋大学に転任した近藤聖彦技官も名古屋大学でこの技術開発に携わってELID技術を習得することになっています。今回の人事交流の期間は２年間であり、この２年の間に松下技官には分子研特有の装置技術を習得していただき、新たな技術開発に取り組んでいただこうと考えています。まず装置開発室としての日常業務に加えて、13年度末に新たに導入したワイヤー放電加工機を用いた微細加工技術の開発、14年度に入って装置開発室で請けたUVSORのビームライン観測装置の機械設計依頼について、研究者と共に開発業務を担っていただき、幅広い活躍を期待したいと思います。 （技術課装置開発技術係長　鈴井）
分子スケールナノサイエンスセンター 永田央ナノテクノロジーは日本経済の救世主になるか、と嘛かれているそうだ。1980年代から脈々と続けられてきたナノテクノロジー関連の基礎研究がここ数年で一気に結実し、長らく低迷を続けた日本経済は華麗なる復活をとげる・・・という虫のいいことを考えているらしい。ナノテクノロジーを応用した製品がすぐ手の届くところまで来ていることは事実だが、それは別に日本経済を復興させるためにやってくるわけではない。テクノロジー関連企業は経済の動きに関わりなく－－というよりは動きに抗しながら－－脈々とナノテクノロジー関連の基礎研究を続けてきた。言いかえれば自分の仕事をきちんとやってきた。ナノテクノロジー応用製品の登場はその当然の帰結なのである。経済人は自分の不始末（バブル崩壊）の尻ぬぐいをテクノロジーに押し付けてはならない。色目を使うのはやめてきちんと自分の仕事をやっていただきた^^さて、まもなく登場するであろうナノテクノロジー関連製品の１つに小型燃料電池がある。燃料電池はかつて家庭用発電や電気自動車の電源として注目されてきたが、最近はノートパソコンや携帯電話の充電式電池を置き換えるものとして小型燃料電池の開発が盛んに進められている。充電器を持ち歩いて時々コンセントを探すかわりに、メタノールのびんを持ち歩いて時々電池に注入する、というわけである。最先端のテクノロジーといいつつも、何となくハッキンカイロを連想させるレトロな趣があるではないか。最新の燃料電池技術については解説記事があふれているので、ここでは泥臭く燃料電池の基礎について解説してみよう。それにはまず１世紀半以上時間をさかのほらなくてはならない。最初に燃料電池について記述したのはイギリスのグロープ卿である（1841年）。当時すでに、電気分解によって水が酸素と水素に分解できることは知られていた。グローブ卿は、電気によって水が分解できるのなら、逆に酸素と水素から水を合成する時に電気が取り出せるのではないか、と考え、図１のような装置を作って酸素と水素を通じてみたところ、確かに電流が流れることが確認された。2つの竜池を直列につないで、その出力を使って別の容器で水の電気分解をして見せたそうである。今ならさしずめ発光ダイオードでも光らせて見せるところだろうが、化学の達人グロープ卿ともなるとデモのやり方もひと味違うのである。発光ダイオードが発明されていなかっただけじゃないか、などと俗っぽい笑っ込みをしてはいけない。図１の装置でどうして電気が発生するのか。原理は実はごく簡単に説明することができる。水茶側の電極上では次の化学反応が起こる。
ここでH+ は水茶イオンで、溶媒の水とくっついてH3O+という形になり溶液中に拡散していく。e-が電子で、これは電極上に残る。一方、酸素側の電極上では次の化学反応が起こる。
水素イオンH+ は、水素側の電極で発生したものが溶液中を拡散してきて酸蒸側の竜極に到達する、と考えればよい。もう少し正確に言うと、水の中では常にある一定の割合で水蒸イオンが存在しているので、酸素側の電極の近くにある水蒸イオンが消費され、その減少分を水蒸側の電極で発生した水素イオンが補って全体の濃度バランスを保っている。そして、電子e-は２つの電極を結ぶ回路を通って水茶側電極からやってくる。回路を通って電子が移動するというのはつまり電流が流れるということ、つまりこの装置で電気が発生できたわけである。電子は水茶側電極から酸茶側電極に向かって流れるが、これは電流が酸素側電極から水素側電極に向かって流れることと等価だから、電池としては酸素側電極が正極、水素側電極が負極となる。以上の原理をまとめると、この電池（水素燃料電池）は４つの要素から構成されていることがわかるだろう。 (1)物質から電子を引き抜く化学反応(A) (2)物質に電子を与える化学反応(B) (3)電池内部を通るイオンの流れ(水素イオンの溶液中の移動） (4)外部回路を通る電子の流れこれらの要素は爽のところ、燃料電池だけでなく化学変化を利用するあらゆる電池が必要とするものである。実際、われわれになじみの深い乾電池や鉛蓄電池、ニッケル水素電池などはすべてこの4要素を持っている。(4)は電池として機能するために当然必要な要素であり、他の３要素が具体的にどのようなものであるかによって電池の種類が区別される。われわれが知っている電池の特性（たとえば乾電池は充電できないこと、鉛蓄電池は放電し過ぎると再充電が困難なこと、など）は主に(1), (2) に関わる化学物質の特性を反映している。このあたりの話も非常に面白いのだが、話がそれるのでここでは立ち入らない。化学の用語では、(A)のように物質から電子を引き抜く化学反応を「酸化反応」、(B)のように物質に電子を与える化学反応を「還元反応」という。「酸化反応」とはもともと物質と酸素が化合する反応を指して使われていた音楽だったが、現代の化学ではより広い意味でこの言葉が使われている。これらの用語を使うと、電池とは「酸化反応と還元反応を対にして進行させ、その際にやりとりされる電子を外部に取り出して仕事をさせる装置」ということができる。酸化反応・還元反応は無数の可能性が存在し、それらのどれを組み合わせても原理的には電池を作ることが可能である。燃料電池に話題を戻そう。燃料電池の特徴は、上の(2) に空気中の酸素を利用する点にある。他の電池は(1), (2) に関わる化学物質が電池の中に閉じ込められていて外界との物質の出入りはないのだが、燃料電池は外から燃料と酸素を供給し、反応物を外界に放出することによって電気エネルギーを得ている。もう少し具体的に書いてみよう。メタノール燃料電池では、(1)の反応は次のようになる。
ー方、(2)の反応は水素燃料電池と同様に(B)式で表される。電池が定常的に動作している時は(C)で発生した電子はすべて(B)で消費されるから、両式から電子の項を消去して次の全反応式が得られる。
これはまさにメタノールの燃焼を表す式である。メタノール燃料電池の内部で起こっている過程とメタノールを空気中で燃やす過程とが化学的に等価であることがおわかりいただけるだろう。メタノールのような有機物と空気中の酸素との反応は、酸化反応の中でも最も古くから知られているものである。実際、人類は火の獲得と同時にこの酸化反応を利用し始めたといってもよい。ところが、電池への応用に限って言えば、このもっともなじみの深い酸化反応は実用化がずっと遅れている。燃料電池の実用化がすぐ目の前にある、と言ったが、他の方式の電池ならとっくの昔に実用化されているものがたくさんあるのだ。一見簡単そうに見える(A) ～ (C) 式の、何がいったいそんなに難しいのだろうか？鍵を握っているのは、「結合を切るためには外からエネルギーを与えることが必要」という単純な事実である。この連載の第一回で、結合エネルギーの話をしたのを覚えておられるだろうか。炭素－炭素結合は窒素－窒素結合や酸素－酸素結合よりも強い、それは結合を切るのに必要なエネルギーを較べてみればわかる、という話だった。どんな化学結合も、それを切るためには何がしかのエネルギーが必要なのだが、燃料電池の主役になっている分子の場合、そのエネルギーが格別に大きいのである。別の角度からこの問題を眺めてみよう。水素と酸素を2：1の割合で反応させると水ができる。反応式は下の通りである。ちなみに、この式は(A)式と(B)式から電子を消去して導くことができる（係数を整数にするために全体を２倍してあるが、本質的な違いはない）。
(E)ところが実際問題として、水素ガスと酸素ガスを室温で2：1で混ぜても何も反応は起こらない。単に物理的に混じった混合ガスができるだけである。この混合ガスを加熱すると、激しい反応が起こって当量の水が生成する（注意：決して試さないでいただきたい。非常に危険な実験である)。どうして加熱が必要なのか。(E)の左辺と右辺を見比べて、結合がどのように組み替わっているかに注目してみよう。左辺には水素ー水素結合が２本、酸素－酸素結合が１本ある。右辺には水素－酸素結合が４本ある。つまり、 (E)の反応が進行するためには、全部で３本の結合を切って４本の結合を作ることになる。結合を切るとエネルギーが吸収され、結合を作るとエネルギーが放出される－－実際、(E)式では吸収されるエネルギーよりも放出されるエネルギーの方が多いため、全体としては発熱反応であり、いったん反応が始まってしまえばエネルギーを外から供給し続ける必要はない。問題はどうやって最初の一歩を踏み出すかである。最初に水素か酸素の結合を切らないと反応は始まらないのだが、何の助けもなしにこれらの結合を切ろうとすると高い温度に加熱するしかない。たとえば放電で一瞬火花を散らすと、局所的に強い加熱が起こるため、一部の分子（水素または酸蒸）の結合が切れる。これが引き金になって反応が開始し、同時に熱が発生していっそう温度が上がり、ますます激しく連鎖的に反応が続く。この現象を爆発と呼ぶ。高い温度に加熱するかわりに、結合を切ることを促進する物質を少量加えることもできる。たとえば(E) 式の場合、白金の微粒子を加えると、白金の表面で水茶－水茶結合の切断が起こり、室温付近でも反応が進行する（注意：これも爆発を伴う場合があり危険。試さないでいただきたい)。水茶－水茶結合の切断と同時に水茶－白金結合が生成するため、必要なエネルギーが低くなると考えられている。このように、反応の進行に必要なエネルギー（活性化エネルギー）を下げることによって反応を促進する物質のことを触媒と呼ぶ。触媒はあらゆる化学産業にとって鍵であり、よい触媒を開発することは常に重要なプロジェクトと位置付けられている。燃料電池においても触媒は重要である。よい触媒を見つけられるかどうかが燃料電池の実用化の成否を握っていると言ってよい。図１をもう一度ごらんいただきたい－－電極のところにさりげなく「白金黒」と書いてある（白金黒はある種の白金微粒子)。これが触媒として作用し、室温での動作を可能にしているのだが、いかんせん白金は高価であり、また不純物によって活性を失いやすい。さらに、メタノールを燃料として使いたい場合は白金は大して効果を持たないため、別の触媒を開発する必要がある。安価で、動作温度が低く、長寿命の触媒を開発するために、メーカー各社がまさにしのぎを削っている最中である。それと同時に、大学などの研究から全く新しい動作原理を持った触媒が生まれてくる可能性もある（分子研でもいくつかのゲループで燃料電池触媒の基礎になりうる化学を研究している)。燃料電池の開発は化学のいろいろな分野を巻き込みながら今や佳境に入りつつある。 ,ところで、空気中の酸素による酸化反応を利用.した過程で、もう一つ忘れてはならない重要なものがある。身近と言えばこれほど身近なものはない－－何しろわれわれの体の中で日夜起こっているのだから。しかし、残念なことに今回はここで紙数が尽きた。続きはまたの機会に。
いよいよ権雨の季節となりましたが、今年４月の桜は開花が極端に早かったり、夏の風物詩であるカプト虫が５月上旬に神奈川県で発見されたりと今年上半期の気象は少々奇妙な気がします。気象庁の３ヶ月子報によると榛雨明けは７月後半で、 6月はぐずつく天気が多く7 ～ 8月は晴れの日が多く気温は高めだそうです。私の所属するUVSORは来年度より高度化が決定致しました。高度化することでより高効率で安定なピーム入射、より高釋度なSR光を安定に供給できるようになります。電子蓄積リングより順次グレードアップしていきます。大型放射光施設では実現できない今まで以上に魅力あるUVSORになると思いますのでご期待下さい。本号が発行される頃にはもう2002 FIFA WORLD CUPは閉会式を終えている？さて日本は？（山崎潤一郎　記）お忙しい中「かなえ」No.17の原稿を執筆して下さった方々に編集委員一同心より御礼申し上げます。分子科学研究所技術課活動報告「かなえ」編集委員酒　井　楠　雄（委員長）崎潤一郎（編集）山井系光  ー海山敬史
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