hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大電流負イオン源の評価と負イオン方式NBIシステム用デ-タベ-スの構築

本国際学術研究の目的は1.大電流負イオン源の評価、2.負イオン方式中性粒子入射装置(NBI)システムの設計製作で必要とされるデ-タベ-ス構築、特に大電流水素負イオン源設計製作の為のデ-タベ-スの構築である。この目的を達成するため、現在世界諸国の研究所に於て開発研究されている種々の負イオン源の実験結果を調査し、核融合科学研究所に於ける開発実験結果をも含めて比較検討を行い、大型化、大電流化への設計指針となり得る共通のデ-タを抽出した。ここでは特に欧州(英国カラム研究所、フランス、パリイオン媒質研究所)と米国(ロ-レンスバ-クレイ研究所)を主に調査研究を行い、以下のような結果を得た。1.大型大電流負イオン源設計のためのデ-タベ-ス:NBI用負イオン源の開発研究は、最近の体積生成方式イオン源の実験結果が性能、大型化等の観点から最有望視され開発の中心がバケット型体積生成負イオン源になった。さらに研究の進展に伴い、純粋な体積生成バケット負イオン源からセシウム添加の低仕事関数表面での負イオン生成を利用した複合型のバケット負イオン源へと開発が進んでいる。これら二つのイオン源についての最適化実験及び理論研究から設計指針となるデ-タベ-スが得られた。その既略は以下のようである。(1)純粋体積生成負イオン源イ.負イオン生成機構とモデル:ロ-レンスリバモア-のヒスケス博士等によって提案されたタンデムモデルが定性的にイオン源の動作特性を説明する。またプラズマパラメタ-の測定もこのモデルに予盾しない。とくに負イオン生成部の電子温度が≦1eVは必要条件である。したがって最適化はイオン源の動作条件即ち動作ガス圧,放電電流、電圧が実験に用いられた種々のイオン源に対して、生成プラズマがこれら条件を満足する点で達せられる。このプラズマパラメタ-の最適化された状態で負イオン電流はプラズマ密度に依存する。ロ.イオン源設計パラメタ-:重要パラメタ-はフィルタ-磁場の強度と位置であり、カラム研究所での実験から、拡散モデルで理解できる。ハ.引き出し部:負イオンの効果的な引き出しに関しては、引き出し孔径、引き出し電極のバイアス及び電子電流の抑制が問題である。引き出し孔径と負イオン電流はJa^<0.50.7>=一定の経験則が得られ、引き出し電子電流とイオン電流比と孔径及びエミッタンスの関係が明らかにされている。引き出し部に於けるプラズマ電極のバイアンスについてはプラズマ電位と密接な関係があり、プラズマ電位に対し僅かに正の電位で最適化される。ニ.電極材質:電極表面での負イオンや水素励起分子の生成が関与するため材質が問題であるが、低仕事関数の表面に於ける負イオンの生成効果を除いては明確な結果は今後の問題である。(2)セシウム添加バッケトイオン源イ.負イオン生成機構とモデル:日本原子力研究所でのセシウム添加バッケトイオン源の負イオン引き出しの成果によって、生成機構とモデルが研究された。セシウム被履の電極表面での水素原子の負イオン生成の寄与が大きいと考られている。セシウム、バリウムの被履低仕事関数表面の最適化条件(表面温度,タングステン等による汚染)のデ-タや元素、イオン種による生成率の検討結果を得た。ロ、プラズマパラメタ-、バイアスの最適化は純体積生成と同じであるが、動作ガス圧は低くできる。その他のパラメ-タ-は今後の結果を待たねばらない(3)定常運転負イオン源の為のRF負イオンやビ-ム加速に関するデ-タもカラム及びバ-クレイ研究所戸の共同研究で得ることができた。2.イオン源の評価:以上の実験結果の整理分析からNBI用大電流負イオン源はセシウム添加バッケトイオン源が最も有望であると考えられる。

とくに負イオン生成部の電子温度が≦1eVは必要条件である。したがって最適化はイオン源の動作条件即ち動作ガス圧,放電電流、電圧が実験に用いられた種々のイオン源に対して、生成プラズマがこれら条件を満足する点で達せられる。このプラズマパラメタ-の最適化された状態で負イオン電流はプラズマ密度に依存する。ロ.イオン源設計パラメタ-:重要パラメタ-はフィルタ-磁場の強度と位置であり、カラム研究所での実験から、拡散モデルで理解できる。ハ.引き出し部:負イオンの効果的な引き出しに関しては、引き出し孔径、引き出し電極のバイアス及び電子電流の抑制が問題である。引き出し孔径と負イオン電流はJa^<0.50.7>=一定の経験則が得られ、引き出し電子電流とイオン電流比と孔径及びエミッタンスの関係が明らかにされている。引き出し部に於けるプラズマ電極のバイアンスについてはプラズマ電位と密接な関係があり、プラズマ電位に対し僅かに正の電位で最適化される。ニ.電極材質:電極表面での負イオンや水素励起分子の生成が関与するため材質が問題であるが、低仕事関数の表面に於ける負イオンの生成効果を除いては明確な結果は今後の問題である。(2)セシウム添加バッケトイオン源イ.負イオン生成機構とモデル:日本原子力研究所でのセシウム添加バッケトイオン源の負イオン引き出しの成果によって、生成機構とモデルが研究された。セシウム被履の電極表面での水素原子の負イオン生成の寄与が大きいと考られている。セシウム、バリウムの被履低仕事関数表面の最適化条件(表面温度,タングステン等による汚染)のデ-タや元素、イオン種による生成率の検討結果を得た。ロ、プラズマパラメタ-、バイアスの最適化は純体積生成と同じであるが、動作ガス圧は低くできる。その他のパラメ-タ-は今後の結果を待たねばらない(3)定常運転負イオン源の為のRF負イオンやビ-ム加速に関するデ-タもカラム及びバ-クレイ研究所戸の共同研究で得ることができた。2.イオン源の評価:以上の実験結果の整理分析からNBI用大電流負イオン源はセシウム添加バッケトイオン源が最も有望であると考えられる。バケット型体積生成水質負イオン源に於ける種々のパラメタ-(プラズマ源動作パラメタ-、フィルタ-磁場配位、電極電位、幾何学的構造等)に対する最適化条件に関する実験結果を複数の負イオン源について調査し、核融合科学研究所(核科研)での実験結果と比較討論をしながら、共通の因子を深り、水素負イオン生成機構との関係を明らかにするため英国カラム研究所及びパリ工科大学を訪問し、調査研究を行った。その結果多くの同一の傾向が最適化実験結果に見られ、水素分子の振動励起と電子付着の原子分子衝突過程を考慮した体積生成負イオン源のタンデムモデルで実験結果が定性的に説明できることが解った。しかし、各研究所のイオン源の磁場や幾何学的構造の差で定量的には必ずしも一致せず理論との比較においても不一致な点が多い。この点は今後の課題であるが、不完全ながら有意なデ-タベ-スが得られたことは成果であった。一方高電流密度化の調査研究のためバ-クレイ研究所を金子が訪ね、小型高密度バケット負イオン源の物理的技術的デ-タを調査し、Dr.Leungと負イオン電流の高密度化の検討と議論を行った。
ESRスピンラベル法を応用した分子集合体の酸化劣化の計測法の開発

ESR(電子スピン共鳴)スピンラベル法を用いた不均一系過酸化反応の非侵襲的な測定法の開発は将来さらに開発が進むであろう機能性高分子など高機能材料の酸化劣化の防御と同時に、ミクロな不均一系での抗酸化物質の開発などを意図したものであり、その他ドラッグデリバリーシステムなどで用いられる人工脂質二分子膜、ひいては生体膜での脂質過参加反応の研究に大きく寄与できると確信している。以下にこれまでに得られた結果をまとめる。先ずホスファチジルコンなどを用いた人工二分子膜(リポソーム)におけるラジカル連鎖反応を介した過酸化反応をスピンラベル剤(5NS、10NS、16NS)を用いて定量的に計測することを試みた。過酸化反応の開始剤として水溶性アゾ化合物AAPHを用いESRによりリポソーム膜中に組み込まれた上記ノベル剤のシグナル強度の変化を計測し、過酸化脂質の生成との比較から、この方法でリポソーム過酸化反応の進行をほぼ定量的に追跡できることを確認した。次に実際の生体膜への適用を試みた。ヒト白血病細胞THP-1又はU937にラベル剤5NS、16NSを薄膜法によってその細胞膜に組み込んで様々な法性酸素種による過酸化反応とシグナル強度の変化を計測した。先ずAAPHを開始剤とした場合膜中のラベル剤5NSは16NSに比してよりすみやかに減少し、膜表面附近のラジカル量が膜内部のそれより大きいことが明らかになった。理由のひとつとして膜外部のラジカルと膜中5NSの直接の反応が考えられた。次に活性種として代表的な活性酸素種である過酸化水素を用いた場合少なくともこれら二種のラベル剤の減少速度はバックグラウンドのレベルを大きくは超えず、形質膜での直接の過酸化反応の誘導はみられないと考えられた。ESRスピンプローグ,ドキシルニトロキシドステアリン酸誘導体(5-12-16-NS)を用いた膜酸化の追跡法の基礎を確立した.被酸化基質として,大豆ホスファチジルコリンを用いて作成したリポソーム及び培養細胞(THP-1,ともにヒト白血病由来ヒト単球用細胞),酸化開始活性種としてアゾ化合物2,2'-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride(AAPH)を用いて,膜中のスピンプローグのESRシグナル強度の変化を追跡し,以下の結果が得られた.1.L-アスコルビン酸の投与によりリポソーム膜中のNSの消失速度は5->12->16-NSの順であり,30-40%がアスコルビン酸と反応せず残った.一方細胞膜においては減少は5->16-NSで,かつ最終的にすべてのシグナルが消失した.このことより,リポソーム膜においては内外両方の層がラベルされるのに対し,細胞膜(原形質膜)は外側の層のみがラベルされると判断できた.2.AAPH由来のペルオキシルラジカルによる酸化においては16NSのシグナル強度はAAPHの濃度依存的に減少し,またリン脂質ヒドロペルオキシドの生成速度と正の相関がみられた.このことより,ESRシグナルの減少速度は膜酸化の指標として用いることが出来ることが明らかになった.3.様々な活性種による細胞膜の酸化反応またはラジカル種の生成に関する応用的な知見が得られた.

例えば,AAPHによる酸化において,鉄キレーターデフェロキサンは細胞死を有意に抑制したが膜中の16NSのシグナルの減少速度には影響を与えず,この細胞死が細胞内部での二次的な活性種の生成によるものであることを示唆した.今後は脂質二分子膜の内側,外側の層に分けた過酸化の進行の計測を行う予定である.ESR(電子スピン共鳴)スピンラベル法を用いた不均一系過酸化反応の非侵襲的な測定法の開発は将来さらに開発が進むであろう機能性高分子など高機能材料の酸化劣化の防御と同時にミクロな不均一系での抗酸化物質の開発などを意図した物であり、その他ドラッグデリバリーシステムなどで用いられる人工脂質二分子膜、ひいては生体膜での脂質過酸化反応の研究に大きく寄与できると確信している。以下にこれまでに得られた結果をまとめる。先ずホスファチルジルコリンなどを用いた人工二分子膜(リポソーム)におけるラジカル連鎖反応を介した過酸化反応をスピンラベル剤(5NS,10NS,16NS)を用いて定量的に計測することを試みた。過酸化反応の開始剤として水溶性アゾ化合物AAPHを用いESRによりリポソーム膜中に組み込まれた上記ラベル剤のシグナル強度の変化を計測し、過酸化脂質の生成との比較から、この方法でリポソーム過酸化反応の進行をほぼ定量的に追跡できることを確信した。次に実際の生体膜への適用を試みた。ヒト白血病細胞THP-1又はU937にラベル剤5NS,16NSを薄膜法によってその細胞膜に組み込んで様々な活性酸素種による過酸化反応とシグナル強度の変化を計測した。先ずAAPHを開始剤とした場合膜中のラベル剤5NSは16NSに比してよりすみやかに減冗、膜表面附近のラジカル量が膜内部のそれより大きいことが明らかになった。理由のひとつとして膜外部のラジカルを膜中5NSの直接の反応が考えられた。次に活性種として代表的な活性酸素種である過酸化水素を用いた場合少なくともこれら二種のラベル剤の減少速度はバックグランドのレベルを大きくは超えず、形質膜での直接の過酸化反応の誘導はみられないと考えられた。
インスタントンの変形量子化とそれに伴う位相不変量の非可換変形

非可換等質ケーラー多様体上のゲージ理論について研究してきた。非可換多様体を構成するために、カラベゴフによって与えられているケーラー多様体に対する変数分離型の変形量子化を用いた。可換極限で通常のヤンミルズ理論に接続する非可換多様体上のゲージ理論のモデルを構成した。例として、初めに非可換複素射影空間と非可換複素双曲空間を構成し、その上のゲージ理論を構成した。理論を形式冪級数ではないものにするために、その多様体のフォック表現も与えられた。その表現を用いて、そのゲージ理論のオイラーラグランジュ方程式とBPS方程式(インスタントン型方程式を含む)を導出し、非自明な解を与えた。本応募研究の延長線上にある長期的な目標には、非可換変形された多様体(非可換多様体)のゲージ理論を用いた微分位相幾何学の確立がある。そのために非可換多様体上のインスタントンの構成とその微分位相幾何学的性質の解明を、変形量子化あるいは幾何学的量子化の方法を用いて実行することが目的である。最初に現在研究途上にあるR4上のインスタントンの非可換変形とそれに付随する位相不変量の非可換変形の性質を解明し、その後CP2などの他の非可換多様体上についてそれらの解明を目指すことが目標である。平成24年度の研究実績:前年までの研究でユークリッド空間におけるインスタントンの変形量子化の様子はある程度解明された。次なる段階として、CP2などの曲がった多様体の上でのゲージ理論の変形量子化に研究を進めたいわけであるが、具体的に計算可能な多様体の例が少ないという現状がある。そのため、新しく計算可能な変形量子化された多様体を構成すべく複素射影空間と複素双曲空間の変形量子化をカラベゴフによる変数分離の方法を用いて構成した。結果はガウスの超幾何関数を用いて交換関係を書き下すことができる。これに関しては研究協力者である梅津裕志准教授(釧路高専)と鈴木俊哉准教授(釧路高専)との共同研究であり、論文が掲載された(J. Math. Phys. 53, 073502 (2012))。また、国際会議(Sixth International Workshop DICE2012)においても発表されている。また前年度までの研究内容であるR4上のU(N)(N≧2)ゲージ理論におけるインスタントンの非可換変形の理論についての総合報告もContem. Math. 584(2012)に掲載された。またそれらを含む著書「幾何学の量子化」(サイエンス社SGCライブラリ95 2012年)も前田氏と共著で刊行された。本応募研究の先にある目標には、非可換変形された多様体(非可換多様体)のゲージ理論を用いた微分位相幾何学の確立がある。より細かく段階的に目標を設定すると、最初に現在研究途上にあるR4上のインスタントンの非可換変形とそれに付随する位相不変量の非可換変形の性質を解明し、その後CP2などの他の非可換多様体上についてそれらの解明を目指すことが目標である。現在までの研究でユークリッド空間におけるインスタントンの変形量子化の様子はある程度解明された。次のステップとして、CP2などの曲がった多様体の上でのゲージ理論の変形量子化に研究を進める段階に現在ある。前年度までに、新しく計算可能な変形量子化された多様体を構成すべく複素射影空間と複素双曲空間の変形量子化をカラベゴフによる変数分離の方法を用いて構成した。これに関しては研究協力者である梅津裕志准教授(釧路高専)と鈴木俊哉准教授(釧路高専)との共同研究である。平成25年度はこれをさらに推し進め、等質ケーラー多様体上でベクトル場の運動項を持つゲージ理論を構成することに成功した。具体的に計算可能なモデルとして、上述のカラベゴフの方法で変形量子化した複素射影空間と複素双曲空間の上のゲージ理論も、あらわな表現を用いて構成することに成功した。またベクトル場が線形微分作用素である条件が今の変形量子化の場合はキリングベクトル場しかないことも示している。この内容は現在専門誌に投稿され審査中である。平成23年度の研究実績:研究分担者である慶應大の前田吉昭教授との共同研究で、R4上のU(N)(N≧

2)ゲージ理論において非可換変形されたインスタントンを構成し、その解で定義される位相不変量(インスタントン数)が変形されない事、その非可換インスタントンをともなったディラック作用素の指数も変形を受けないこと、ADHMデータとの1対1対応が存在することまで明らかにし、この論文が掲載された。本研究ではインスタントンについての理解がメインテーマであるが、その理解の助けになる2次元のゲージ理論のソリトン解の変形量子化についても研究を行った。具体的には、S2上とポアンカレ円盤上のボーテックス解の変形量子化をフェドソフ流に行い、非可換S2と非可換ポアンカレ円盤上のボーテックス解を構成した。また、その変形量子化ではボーテックス数が変化する可能性があることも示した。この内容は国際会議で報告した。カラベゴフによる変数分離型変形量子化を用いて構成された非可換等質ケーラー多様体上にゲージ理論を構成することができ、それによって様々なゲージ理論を用いた微分幾何学的な解析が行えるようになった。局所的なゲージ対称性が破れるということが非可換多様体上のゲージ理論の特徴の一つであるが、変形量子化で構成された非可換多様体の上での計算可能なゲージ理論を構築したので、対称性の破れがどのように起こりどの程度のものであるかを実際に計算して求めることができるようになった。特に複素射影空間上の場合について詳しく計算し、ゲージ曲率を用いて定義される位相不変量において、ゲージ対称性の破れに起因する量子補正項は位相不変量ではないことが判明した。また、上記のゲージ理論から運動方程式やBPS方程式などを導出するには、ゲージ場の作用の正値性などを根拠にしなければならないが、変形量子化の一般論のままではゲージ場などは全て形式冪級数として扱われる。したがって、作用の正値性などを論じるためには表現をつけるなどの制限を課す必要が生まれる。複素射影空間に対してはフォック表現を構成し、それによって作用の非負性を示すことができた。また、オイラーラグランジュ方程式や従来に無いBPS方程式の導出に成功した。それらはモノポール解やインスタントン解を含むものになっている。カラベゴフによって変数分離型変形量子化を用いて非可換ケーラー多様体を構成することが可能であることが示された。本研究プログラムにおいて、その方法を用いて、複素射影空間や複素双曲空間の具体的なスター積を構成し、特に等質ケーラー多様体に対しては、ゲージ理論を構築することに成功した。また、非可換複素射影空間上のゲージ理論に対しては、変形量子化のままでは形式べき級数しか扱えないのであるが、Fock表現を付けることで、それをから有限量を扱う理論を取り出すことに成功した。そのことを用いると、オイラーラグランジュ方程式やBPS方程式を議論することが可能になった。非可換等質ケーラー多様体上のゲージ理論について研究してきた。非可換多様体を構成するために、カラベゴフによって与えられているケーラー多様体に対する変数分離型の変形量子化を用いた。可換極限で通常のヤンミルズ理論に接続する非可換多様体上のゲージ理論のモデルを構成した。例として、初めに非可換複素射影空間と非可換複素双曲空間を構成し、その上のゲージ理論を構成した。理論を形式冪級数ではないものにするために、その多様体のフォック表現も与えられた。その表現を用いて、そのゲージ理論のオイラーラグランジュ方程式とBPS方程式(インスタントン型方程式を含む)を導出し、非自明な解を与えた。
地域社会の変容とサービス施設構造に関する比較研究

第一に、サービス施設およびサービスは人間の社会生活と密接に関係している。ここでは、韓国と日本の福祉に関して問われている。また、第二には、広義のサービスを取り上げ、市民参加、政治および教育文化に関して問題にする。福祉政策では、施設福祉から在宅福祉への移行が、問題となるにつれて、施設の小規模化、グループホームの建設、ケアつき高齢者住宅の建設などが行われている。そして、ここでは、アメリカと日本の痴呆性老人のためのグループホームのケースが扱われている。韓国における地域福祉の実践の場としての釜山の社会福祉協議会、韓国社会福祉館、韓国総合社会福祉館などが現実に果たしている役割を問題にしている。日本の高齢者ケアが実際に抱えている問題はなにか岩手のケースから、一人暮らしの高齢者の聴取り調査から分析した。また、アメリカのサービスは、都市化が単に農村の都市化というよりも、新しい都市の建設によって都市からの需要を喚起する方向が見られる。日本社会では、またそうした方向が見られない。私と区別される公が、戦後生まれたが、競争とか公平といったものは、およそ無関係なものとして発達してきた。公民館での世代間交流は、狭い範囲に限られる。われわれは、主として、意識調査の結果によって、地域住民の価値観、満足感など意識の側面を中心に把握する方法によった。コミュニティの問題を公民館の活動を通して、把握すると、地域住民の意向は、多様化しつつあるなかで、女性中心の、しかも若年世代から中高年層にまで拡大しようとする方向が見られる。そこに世代間関係が図られる可能性を見つけ出すことができた。また、インターネットを媒介とするバーチャル・コミュニティの未来には、予想できない可能性が潜んでいるといえよう。本年度は北海道地域(帯広市・周辺町村)と東北地域(仙台市・周辺町村)の調査とアメリカ合衆国ウイスコンシン州および韓国の老人施設および老人の生活実態を中心として比較研究を実施した。まず、老人の生活実態をとらえ、在宅と施設入所にかかわる老人の現状を比較の対象としてみると、アメリカ合衆国ウイスコンシン州と韓国と日本とでは、共通点が少なからず存在するにもかかわらず、大きな開きがある。韓国の高齢化は、日本よりも15年は遅れてスタートし、アメリカは日本よりも15年は早い。しかしながら、アメリカは、価値観の多様性ゆえに、所得による施設の内容の分化がめだっている。それに対して、日本でも所得による分化以上に平等化がすすみ、より均等な享受が多く見られる。一方、儒教の影響力が大きい韓国は、施設よりも親子の同居による伝統的な構造がなお強く残っている。しかし、すでに、親から独立して居住している子が増えつつある状況では、都市と農村の分化だけではなく、より構造的な分化が形作られてきつつある。以上の家族構造の変化の側面のほか、政治構造における女性の進出の問題、情報化による都市と農村、国家間の距離の縮小などの問題がすでに今年度の調査結果から出されている。第一に、サービス施設とサービスが住民に対して供給するもののうち、住民の日常生活にもっとも深く密着している福祉部門について、日本および韓国を中心として、述べている。第二に,日米の痴呆性高齢者のグループホームに関し、若干の事例研究を行っている。第三に、サービスはこうした福祉分野に限定されるものではなく、広く、政治、文化の問題である。ここでは、具体的に地域社会でコミュニティ施設としての機能を果たしている公民館および広くは政党政治の世界にまで及んでいる。ジェンダーと政治との関係はその一つである。われわれは、主として意識調査の結果に基づいて、地域住民の価値観、満足感など意識の側面を中心として把握すると、とくに今世紀に入って意識の低迷を経験している韓国の場合、福祉に対する意向が多様化の方向にあり、日本の15年ほど前の状況とある意味では類似していることを改めて認識した。韓国の社会福祉協議会、韓国社会福祉館、韓国総合社会福祉館などが現実に果たしている役割、日本の高齢者ケアの実際と抱えている諸問題、岩手県岩手町の独居老人が求めているものなどを扱っている。

また、アメリカのサービスは、都市化が単に農村の都市化というよりも、新しい都市の建設によって都市からの需要を喚起する方向がみられる。日本社会ではまだそうした方向は顕著にはみられない。日本の社会では、私と区別される公が、戦後生まれたが、競争とか公平といったものとは、およそ無関係なものとして発達してきた。したがって、コミュニティの問題を論じるとき、この概念をめぐって屡々混乱を引き起こす。近年、共同体的体質から、ようやく脱皮し、公と私とが区別しうるように変化が政治の世界に現れてきている。インターネットを媒介として成立するバーチャルコミュニティの問題は新しい未来を切り開くとともに、様々な問題点をも提起している。
東京湾水素の水域変化に関する歴史自然地理学的研究

本研究は、首都東京の基礎を構成する東京湾岸および、そこへ流入する江戸川(古利根川)・荒川などの河川と、その流域である東京低地の先史・歴史時代の水域環境の変化を、自然地理学的手法で解明しようとするものである。すなわち、東京低地の微地形分布を明らかにし、遺跡の分布と地形との関連や、近世の人工改変以前の地形を復原することなどにより、縄文海進以降の東京低地の地形変化を明らかにすることを目的とする。東京低地は縄文海進の後、利根川・荒川下流低地として形成された。このため、もとの利根川下流である中川、江戸川に沿って多数の自然堤防がみられる。また、武蔵野台地・下総合地の緑などには砂州が分布する。これらの微地形の分布から海岸線や河川の位置を復元した。また、考古・歴史史料との対比を行なった。その結果、毛長川沿いと、中川・江戸川の間は遺跡の分布密度が高く、相対的に陸化が早かったと考えられる。一方、隅田川と中川の間は、おそくまで水域が残されていたと考えられ、中世以降も千潟あるいは湿地となっていた。また、市川砂州の北側の真間の浦ラグ-ンなども、海進の名残りではないかと思われる。江戸時代以降になると、河川改修や埋め立てにより、東京低地の地形は大きく改変された。以上のように、東京低地の地形は縄文海進以降常に変化しつづけてきた。この変化する環境に適応した人類の生活があったことを考慮して、今後よりくわしい研究をすすめる必要がある。
水稲の穂におけるヒートストレス回避機構の解明とモデリング

本年度は、穂蒸散コンダクタンスに及ぼす体内水分分配の影響を明らかにすることを目的として、農業環境技術研究所内水田において水稲6品種を供試し、出穂直前にワックス系蒸散抑制剤を葉面に散布して葉面からの蒸散を抑制する処理(葉蒸散抑制処理)と、生育期間を通じて田面水および土壌を2°C温暖化させる処理(根圏温暖化処理)を行った。その結果、いずれの処理によっても、開花日のインタクトな穂の蒸散コンダクタンスに変化は認められず、葉身および根系と穂との間の水分需給の変化は穂蒸散コンダクタンスにほとんど影響しないことが明らかとなった。また、Rice-FACE(Free-Air CO_2 Enrichment;開放系大気CO_2増加)実験サイト(岩手県岩手郡雫石町)においてあきたこまちを供試し,高CO_2濃度による葉身気孔開度の減少が開花日の穂蒸散コンダクタンスに及ぼす影響を調査した。葉身気孔開度の減少により穂の水分欠乏が緩和されることを想定したが、実際には高CO_2濃度区で午後にインタクトな穂の蒸散コンダクタンスが低下する結果を得た。一方、穂首直下で切断して水差しにした穂の蒸散コンダクタンスには高CO_2濃度処理による影響は認められなかった。これらのことから、高CO_2濃度処理により植物体の水需要が低下した状態で生育期間の大部分を過ごしたことにより、穂首節間以下の道管における通水機能が低下した可能性が示唆された。以上と昨年度に得られた結果を総合すると、穂蒸散コンダクタンスの決定機構において、体内水分の再配置は穂蒸散コンダクタンスにほとんど影響を及ぼさず、穂表面の性状と穂首節間の通水機能が支配的であることが明らかとなった。また、出穂に至るまでの長期間に亘る体内水分状態は、穂首節間以下の通水機能の変化を通じて、穂蒸散コンダクタンスに影響を及ぼす可能性が示唆された。本年度はまず,品種間差異に着目しながら,水田において生育している状態の「インタクト穂」と,穂首直下で水切りして生花用吸水スポンジに挿した「切り穂」とを比較することにより,穂の水分消費特性を解明しようとした.異なる生態型に属し形態的に極めて特徴的な変異をもつ18品種のイネを,農業環境技術研究所精密水田(茨城県つくば市)において圃場条件下で湛水栽培した.各品種の出穂日より,穂蒸散コンダクタンスを定常型ポロメータ(LI-1600,Li-Cor Inc.)に不規則形状葉用キュベット(1600-07,Li-Cor Inc.)を装着して開花時刻頃(昼前),昼過ぎ,夕方夜の3時間帯に調査した.開花期におけるインタクト穂の蒸散コンダクタンスには,0.2cm s^<-1>から0.6cm s^<-1>に及ぶ幅広い品種間差異が認められた.切り穂は吸水スポンジから十分な水供給を受けることから,その蒸散コンダクタンスは主に穎花表面の性質により規定されると想定した.一部の品種では日中にインタクト穂の穂蒸散コンダクタンスが切り穂を下回ったことから,穂首より下の部位における水輸送の制限や競合に起因した穂の水不足が生じている可能性が高いと考えられた.一方,多くの品種で夕方夜において,インタクト穂の蒸散コンダクタンスが切り穂のそれを上回ったことから,インタクト穂が何らかの陽圧,おそらくは根圧を受けていると示唆された.すなわち,穂の蒸散コンダクタンスは穎花表面の性質のみでは必ずしも決定されておらず,穂蒸散のモデル化を進めるにあたっては植物体内での水分配の影響について更なる検討が必要であると考えられた.また,ポット試験により,穂肥およびケイ酸の施用が穂の水分消費特性に及ぼす影響を調査した.穂蒸散コンダクタンスは窒素追肥により増大し,ケイ酸施用により低下したことから,穂蒸散コンダクタンスを耕種的に操作できる可能性が認められた.本年度は、穂蒸散コンダクタンスに及ぼす体内水分分配の影響を明らかにすることを目的として、農業環境技術研究所内水田において水稲6品種を供試し、出穂直前にワックス系蒸散抑制剤を葉面に散布して葉面からの蒸散を抑制する処理(葉蒸散抑制処理)と、生育期間を通じて田面水および土壌を2°C温暖化させる処理(根圏温暖化処理)を行った。

以上と昨年度に得られた結果を総合すると、穂蒸散コンダクタンスの決定機構において、体内水分の再配置は穂蒸散コンダクタンスにほとんど影響を及ぼさず、穂表面の性状と穂首節間の通水機能が支配的であることが明らかとなった。また、出穂に至るまでの長期間に亘る体内水分状態は、穂首節間以下の通水機能の変化を通じて、穂蒸散コンダクタンスに影響を及ぼす可能性が示唆された。
ヴィクトリアニズムの呪縛―カリブ海地域の文学にみるアフリカ系ミドルクラスの肖像

2018年4月から2019年3月末までロンドン大学(SOAS)の客員研究員として招聘を受け、本研究に関してさらに研究を深めることができた。ロンドン大学の付属図書館をはじめとして、大英図書館のThe Reading Roomにて貴重な資料を直に手に取りながら、考察、分析できたことは、非常に幸運なことであった。その結果として、国際学会での学会発表を1回、本研究に関連した論文を5本、共著(2019年度出版予定)、学会誌、大学紀要等に発表することができた。本研究を進めていく中で、宗主国イギリスの「過去の遺物」ともいえる「Victorianism」、つまり、ヴィクトリア朝中産階級的価値観が旧英領植民地において温存されてきた理由の一つに、被植民者、特に被植民者の中産階級の家庭内における「母親」の働きが実に大きく、その価値観の影響を強く受けてきた「娘」である女性作家たちの作品の中に、その呪縛に対する反発とそれに相反するかのような旧宗主国への「憧憬」が深く共存し続けていることが明らかになってきた。特に、多感な少女時代に故郷がイギリスから独立した共通体験を持つ女性作家たち、Erna Brodber, Elizabeth Nunez, Jamaica Kincaidなどはその好例と言えるだろう。本研究では、アフリカ系のカリブ海地域出身の女性作家たちに焦点を当て、イギリスやアメリカといった大国へ移住し、作家として活躍する女性作家、また故郷にUターンして作家活動を行う作家の両者を比較分析したが、彼女たちの創作テーマには「母親」との関係性とVictorianismの呪縛が複雑に絡み合い、抑圧される「娘」の反発と葛藤という構図が内在している。また、女性作家たちのautobiographicalな作品の持つ意義とその形式の有効性に関しても研究を展開できた点は、本年度の研究実績の一つであると考える。まず、2016年7月6日にイギリスのNewcastle Universityにおいて開催された第40回The Society for Caribbean Studiesで学会発表を行う機会を得た。スペインの研究者とジャマイカ出身の研究者とともにA Caribbean Spin on Shakespeareというタイトルでパネルを組み、冒頭に日本の伝統芸能である現代歌舞伎や能、狂言とShakespeareの戯曲のコラボレーションが生み出す新たな創造性について述べたのちに、イギリスによる植民地支配という歴史的背景からカリブ系作家との複雑な関係性を指摘し、旧宗主国の文化的権威の象徴であるShakespeare作品を書き換える試み、本発表ではトリニダード出身のアフリカ系女性作家Elizabeth Nunezの作品をもとに女性の「語り」による家父長的植民地主義に対する文学的異議申し立ての手法について論じた。その中では、カリブ海地域のVictorianismの影響に関しても言及した。また、2017年2月21日から25日にかけてThe British LibraryのThe Reading Roomsにおいて主に旧イギリス植民地ジャマイカ人作家で、ジャーナリストでもあったHerbert G. De Lisserの著述作品に関して資料収集、分析作業を行った。20世紀初頭イギリス植民地で出版された初版本を実際に手にすることができ、再販本との章立ての違いなども明らかになった。大きな収穫としては、De Lisserが執筆した初等教育用のジャマイカに関する地理と歴史に関する書籍をみることができ、植民地社会で非常に大きな政治的、社会的影響力をもっていた彼の植民地主義への加担ぶりがこの資料により明らかになってきた。2017年度の研究実績として、学会誌に論文を2本(単著)、国内学会全国大会発表(シンポジウム・パネリストを含む)を2回、学会報告を1本(論文形式)発表することができた。主として、研究実施計画に基づき、旧イギリス領カリブ海地域出身のアフリカ系作家における中産階級とヴィクトリアニズムの影響について考察を行なったが、前科研費採択課題である西アフリカ神話に由来するカリブ海地域のフォークロア研究(Anancy stories)とのリンクも試み、アフリカ系カリビアン、特に中産階級におけるヴィクトリアニズムとAnancy storiesへの反発と受容の関連性についても研究を進めることができた。更なる展開として、ジャマイカ出身のHerbert George de Lisser、Louise Bennet、Earna Brodberにとどまらず、旧カリブ海地域出身のアフリカ系カリビアンであり、移民作家であるElizabeth Nunez(トリニダード・トバゴ出身でアメリカに移住)とPauline Melville (ガイアナ出身でイギリスに移住)の作品も研究対象に広げ、移民作家におけるヴィクトリアニズムの影響に関しても考察を行うことができたのは、大きな成果であったと考える。特に、親子間のジェネレーションギャップ、階級意識、ケアの問題をめぐる諸相に焦点を当て、私小説的な側面から宗主国の古い価値観、ヴィクトリアニズムがもたらす陰影を本研究によって明確に提示できたのは、本年度の実績の一つだと考えている。今後の研究として、旧植民地に残る作家と移民を選んだ作家間のヴィクトリアニズムの影響の差異について比較検討する必要があると思われる。その点に関しても更に留意しながら研究を進めていきたい。今までのところ、概ね順調に進んでいると考えられるが、de Lisserの著作物に関するリサーチ、分析が不十分であると思われる。日本で入手できる資料が非常に少なく、限られてしまっていることも一つの要因であるが、今後、University of LondonやThe British Libraryにおいて積極的に文献検索を行い、資料をより一層多く収集することが必要だと考えている。またその一方で、旧イギリス植民地のみならず、アメリカ、イギリスに移住したカリブ系移民作家の作品におけるヴィクトリアニズムの影響にも研究を広げられたことは、大きな収穫だと考えられる。

ロンドン大学の付属図書館をはじめとして、大英図書館のThe Reading Roomにて貴重な資料を直に手に取りながら、考察、分析できたことは、非常に幸運なことであった。その結果として、国際学会での学会発表を1回、本研究に関連した論文を5本、共著(2019年度出版予定)、学会誌、大学紀要等に発表することができた。本研究を進めていく中で、宗主国イギリスの「過去の遺物」ともいえる「Victorianism」、つまり、ヴィクトリア朝中産階級的価値観が旧英領植民地において温存されてきた理由の一つに、被植民者、特に被植民者の中産階級の家庭内における「母親」の働きが実に大きく、その価値観の影響を強く受けてきた「娘」である女性作家たちの作品の中に、その呪縛に対する反発とそれに相反するかのような旧宗主国への「憧憬」が深く共存し続けていることが明らかになってきた。特に、多感な少女時代に故郷がイギリスから独立した共通体験を持つ女性作家たち、Erna Brodber, Elizabeth Nunez, Jamaica Kincaidなどはその好例と言えるだろう。本研究では、アフリカ系のカリブ海地域出身の女性作家たちに焦点を当て、イギリスやアメリカといった大国へ移住し、作家として活躍する女性作家、また故郷にUターンして作家活動を行う作家の両者を比較分析したが、彼女たちの創作テーマには「母親」との関係性とVictorianismの呪縛が複雑に絡み合い、抑圧される「娘」の反発と葛藤という構図が内在している。また、女性作家たちのautobiographicalな作品の持つ意義とその形式の有効性に関しても研究を展開できた点は、本年度の研究実績の一つであると考える。引き続き、文献収集、分析作業を行うことにより、研究を深め、学会発表、論文発表を積極的に行っていくことで他研究者との意見交換の機会を得たいと考えている。2018年4月1日より2019年3月31日まで東洋大学の海外特別研究に伴い、ロンドン大学からの招聘を受け、Visiting Scholarに就任する機会を得た。これにより、ロンドン大学図書館やThe BritishLibraryのThe Reading Roomにおける資料収集、分析がより容易になると考えられる。また、海外の研究者たちとの積極的な意見交換の機会も期待できることから、今後の本研究の推進が見込まれる。現地の研究会や学会などにも参加し、自らの研究を発信していける機会を作っていきたい。
力学系と線形応答理論に基づく低温度差スターリングエンジン技術の新機軸の提案

人の体温と室温の間のわずかな温度差で動く低温度差スターリングエンジンの力学系モデルは、エンジンを温度差によって駆動される非線形振り子として記述する。本モデルの運動方程式の解析からエンジンが回転を開始する分岐点(温度差)の近似式を求め、より低温度差で回転が可能となる条件を明らかにする。また、シミュレーション・線形応答理論によって力学系モデルをミクロな観点から基礎づける。これによりわずかな温度差から運動が自律的に生じる物理原理を解明し、力学系・非平衡物理学の発想に基づく新しい低温度差スターリングエンジン技術を創出する。
ソリトンを用いた標準模型を超える物理模型の構築

本研究では、(1)ソリトン用いた現実的なブレーンワールド模型の構築と(2)新しいソリトンを含むようなN=2超対称非線形シグマ模型の構築を行った。(1)ブレーンの候補となるソリトン解の構築、特にモノポールと反モノポールが同時に存在するようなソリトン解を構成した。続いて、物質場とゲージ場がブレーンに局在する模型の構築を行いSU(5)大統一理論をブレーン上に実現するような5次元模型の構築に成功した。(2)ソリトンを含むN=2超対称非線形シグマ模型は標的空間がグラスマン多様体の余接束などの場合に限って解析が行われてきた。本研究では、例外群エルミート対称空間の余接束を標的空間に持つ模型の構築を行った。当研究は2つの目的がある。一つ目は「ソリトンを用いた現実的なブレーンワールド模型の構築」、もう一つは「新しいブレーン構造を含む超対称非線形シグマ模型の構築」である。一つ目については、25年度はブレーンのダイナミクスについて進展があった。ブレーンワールド模型の構築においては、ブレーンに局在するmassless場の有効理論を考えるだけでなく、ブレーンの安定性も議論をする必要がある。25年度は、ブレーンが2つある場合を考えて、それらが安定するかどうかを詳細に調べた。具体的には、4次元Yang-Mill-Higgs模型における渦糸解の有効理論を考えた。有効理論上ではキンク解が存在するがそれは4次元理論からみればモノポールとみなせる。有効理論上でキンクと反キンクを考えると、それらは4次元理論上ではモノポールと反モノポールとみなせる。我々はそれらのダイナミクスを渦糸解上の有効理論を用いて解析し、それらが消滅することなく安定に存在することを示した。モノポールは我々の世界を表すブレーンとはなり得ない。しかし、トイ模型としてブレーンの安定性を示すものであり、現実的なブレーンへの拡張が可能な者を考えている。もう一つの研究テーマでは、非コンパクトなエルミート多様体E_6(-14)/SO(10)xU(1)の余弦束を標的空間に持つような非線形シグマ模型の構築を行っている。そのためには、まず基多様体であるE_6(-14)/SO(10)xU(1)の構築が必要であるが、25年度はその構築に成功した。今後は、それらをN=2超対称性が明白になる射影超空間を用いて余弦束まで拡張する予定である。当研究の目標は2つからなり、一つ目はソリトンを用いた現実的なブレーンワールド模型の構築、もう一つは新しいブレーン構造を含む超対称非線形シグマ模型の構築である。1つ目については、25年度までにブレーンのダイナミクスについて、ソリトン解であるモノポールー反モノポールを用いて調べて、それらが安定に存在することを確認した。この解は渦糸解上の有効理論からみるとキンクー反キンク解となっており、我々の住むブレーンとして仮想的に考えることができるものである。ここで渦糸解はBPS解と呼ばれる安定した解である。そこで次のステップとして不安定な渦糸解を考えて、その有効理論上で安定なキンクー反キンク解、すなわち安定なモノポールー反モノポール解が存在するか現在調べている。2つ目については、25年度までにケーラー多様体E_6(-14)/SO(10)xU(1)のケーラーポテンシャルを標的空間に持つN=1超対称非線形シグマ模型を構築したが、26年度はそれの余接束を標的空間に持つN=2超対称非線形シグマ模型を射影超空間形式を用いて構築することに成功した。ソリトンを用いた標準模型の構築については、ブレーンワールド模型が構築されるソリトン解の候補として、ドメインウォールに突き刺さる渦糸解について詳細に調べた。このような模型で特徴的なのは、ウォールに渦糸が突き刺さる部分に束縛エネルギーが存在するという点である。この束縛エネルギーをどう見積もるかは最初に坂井・Tongによって与えられたが、その後Auzzi, Shifman, Yungらにより別の見積もりが提案され、問題となっていた。本研究では、解析的、数値的の両面から坂井・Tongの見積もりが正しいことが示され、更にウォール内の磁場の振る舞いも詳細に調べられた。加えて、ウォール・渦糸解を表すソリトン解がDirac-Born-Infled作用を用いて表わされることも明らかにした。N=2超対称性を用いた新しいハイパーケーラーシグマ模型の構築については昨年度までで計画された研究については完遂している。我々は昨年度までで、すべてのエルミート多様体の余接束を持つような非線形シグマ模型を構築した。今年度は、それから繋がる研究としてエルミート多様体の余接束内の特殊ラグランジュ部分多様体の構築についての基礎研究を行った。

本研究では、例外群エルミート対称空間の余接束を標的空間に持つ模型の構築を行った。1つ目の目的は現実的なブレーンワールド模型を作ることであるが、そのためにはブレーンの安定性を調べることが不可欠である。これまで安定な渦糸解上のキンクー反キンク解の安定性を調べているが、さらにこの方向性を推し進めて、不安定な渦糸解上のキンクー反キンク解の安定性を調べている。この調査の後に、複数のゲージ場の導入、カイラルフェルミオンの局在を実現させるような模型の構築に入る予定である。2つ目の新しいブレーン構造を含む非線形シグマ模型の構築であるが、ケーラー多様体E_6(-14)/SO(10)xU(1)の余接束を標的空間に持つN=2超対称非線形シグマ模型を射影超空間形式を用いて構築することに成功しており、概ね順調に進んでいる。素粒子物理学(理論)1つ目の現在的なブレーンワールド模型の構築についてまず述べる。現在調べている不安定な渦糸解上のキンクー反キンク解は現実的なブレーンとはなり得ないが、ブレーンの安定性を示す上で扱いやすい模型であり、現実的なブレーンワールド模型への構築への足がかりとなるものである。この研究での結果、ならびにこれまで得られてきたゲージ場の局在機構などを組み合わせて、現実的なブレーンワールド模型の構築を行っていく予定である。2つ目の新しいブレーン構造を含む非線形シグマ模型の構築であるが、現在E_7(-25)/E_6xU(1)の余接束を持つN=2超対称非線形シグマ模型の構築を行っている。特別な困難はないので予定通り目標を達成できる見込みである。ソリトンを用いた現実的なブレーンワールド模型の構築のためには、複数のゲージ場を導入し、それらをブレーン周りに局在させる必要がある。さらには、カイラルフェルミオン場も局在させる必要がある。しかし、それらが局在するブレーンが安定でないことには、模型の構築ができないということから、まずは安定性やダイナミクスを詳細に調べる必要があった。そのために、1つ目の研究テーマは遅れが生じたが、安定性が確かめられたので今年度は上記に述べた内容を調べていく予定である。2つ目の研究テーマである超対称非線形シグマ模型の構築については現在のところ順調に進んでいる。非コンパクトなE_6(-14)/SO(10)xU(1)のケーラーポテンシャルを構築することができたので、今年度は余弦束を含む超対称非線形シグマ模型の構築を完遂予定である。その後、その模型に含まれるソリトン解の導出を行っていく予定である。ブレーンワールド模型の構築については、ブレーンの安定性についての議論が完了したので、複数のゲージ場の導入とそれらのブレーンへの局在について議論を進めていく。更に、カイラルフェルミオンを導入し、ブレーン上に標準模型の構築を行っていく。超対称非線形シグマ模型の構築については、E_6(-14)/SO(10)xU(1)の余弦束を標的空間に持つ模型の構築を射影超空間形式を用いて構築する。続けて、非コンパクトなE_7/E_6xU(1)の余弦束を含む模型の構築を行う。後者については、基多様体であるE_7/E_6xU(1)のケーラーポテンシャルをまず構築する必要がある。それはE_6(-14)/SO(10)xU(1)のケーラーポテンシャルの構築で我々が発展させた手法を用いて構築を行っていく予定である。
超高速サイクリックマイクロボルタンメトリー分析法の研究

不安定反応中間体を伴う複雑な電極反応過程の新しい解析法として、超高速サイクリックボルタンメトリーシステムの開発とその基礎検討を行い以下の成果を挙げた。1.マイクロエレクトロードの製作:超高速電位走査を可能にするために、まず電極系の時定数を出来るだけ小さくする必要があり、微小白金指示電極を製作した。すなわち、直径10μm100μmの高純度白金線をキャピラリー中に封入し、その先端部を研磨して微小白金円板電極を製作した。また参照電極部の液洛部の電気抵抗を小さくするために、多孔質ガラス管に銀/銀イオン参照電極を封入した電解セル系を製作した。2.超高速サイクリックボルタンメトリー装置の開発:参照電極のインピーダンス変換部やカレントアンプ等の主要部をポテンシオスタット本体から独立させて小型ヘッドアンプ部を設け、各電極と直結させる方式を採用したヘッドアンプ式ポテンシオスタットを開発した。この方式により従来3電極式電解が高速では困難とされていた、100,000V/Sの電位走査を可能にすることができた。またノイズも減少させることができ、1PAの電流感度が得られた。高速での電流測定は高速デジタイザー(10ビット、50ns)を通してA/D変換したのちパーソナルコンピューターで読み取るコンピューターシステムによった。3.本システムにより、アセトニトリルやニトロメタン等の非水溶媒中でのアントラセン及び三級アミン誘導体の酸化反応過程の観測を行った。その結果従来観測が困難であった、アントラセン(ニトロメタン中の寿命と125ms、以下同じ)、9,10-ジメチルアントラセン(同0.1ms)、9,フエニルアントラセン(100ms)、トリベンジルアミン(10ms)、ジフェニルメチルアミン(0.1ms)などの反応中間体を観測することができた。4.今後、10,000V/S以上の超高速走査における応答特性の改良を行うため、さらに微小(<1μm)電極の製作を行うとともに定量的解析法の開発を行う予定である。
球面収差補正用薄膜レンズを用いた走査透過電子顕微鏡の高分解能化に関する研究

電子レンズの球面を補正する薄膜レンズを用いて,走査透過電子顕微鏡(STEM)の分解能の向上を目指した研究を行い,次の成果を得た.1.薄膜レンズの寿命を決める要因である電子線照射による薄膜の汚染を軽減するため, STEMの真空排気系の改造を行った結果, 50時間程度の連続使用によっても顕著な汚染の認められない,清浄な真空が得られた.2.薄膜レンズをSTEMのプロブフォーミングレンズの補正に用いたときの特性を,数値計算により調べた.その結果,プローブフォーミイングレンズ主面付近に薄膜レンズを配置すれば,従来3次球面収差補正時の分解能を決める要因であった5次球面収差を,無視できる大きさに抑えられることが分かった.この計算結果に基づき,プローブフォーミイングレンズのポールピース内に組込み可能な薄膜レンズを設計・制作した.3.薄膜により散乱されて像のバックグラウンドノイズとなる電子を,試料からの散乱電子を失うことなく減少させるため,試料の共役面に制限視野絞りを置いた.薄膜で散乱された電子のうちこの絞りで除かれるものの割合はたとえば視野を37μmに制限する絞りを用いたとき,約40%であった.4.補正による像質の向上を定量化するため,像をデジタル化し,そのSN比を最尤推定法により求めるシステムを開発した.5.新しく設計した.薄膜レンズを用いて実際にSTEM像をとり,像のSN比の変化を測定した.SN比は薄膜レンズの動作により向上し,球面収差補正によるSTEM像の改善を定量的に実証できた.6.工作精度の不足によって生ずる非回転対称収差の分解能への影響を,プローブ強度ぶんぷの計算により検討した.その結果,薄膜レンズの工作精度を10倍向上させることができば,通常形透過電子顕微鏡に匹敵する分解能のSTEMを実現できることが分かった.電子レンズの球面を補正する薄膜レンズを用いて,走査透過電子顕微鏡(STEM)の分解能の向上を目指した研究を行い,次の成果を得た.1.薄膜レンズの寿命を決める要因である電子線照射による薄膜の汚染を軽減するため, STEMの真空排気系の改造を行った結果, 50時間程度の連続使用によっても顕著な汚染の認められない,清浄な真空が得られた.2.薄膜レンズをSTEMのプロブフォーミングレンズの補正に用いたときの特性を,数値計算により調べた.その結果,プローブフォーミイングレンズ主面付近に薄膜レンズを配置すれば,従来3次球面収差補正時の分解能を決める要因であった5次球面収差を,無視できる大きさに抑えられることが分かった.この計算結果に基づき,プローブフォーミイングレンズのポールピース内に組込み可能な薄膜レンズを設計・制作した.3.薄膜により散乱されて像のバックグラウンドノイズとなる電子を,試料からの散乱電子を失うことなく減少させるため,試料の共役面に制限視野絞りを置いた.薄膜で散乱された電子のうちこの絞りで除かれるものの割合はたとえば視野を37μmに制限する絞りを用いたとき,約40%であった.4.補正による像質の向上を定量化するため,像をデジタル化し,そのSN比を最尤推定法により求めるシステムを開発した.5.新しく設計した.薄膜レンズを用いて実際にSTEM像をとり,像のSN比の変化を測定した.SN比は薄膜レンズの動作により向上し,球面収差補正によるSTEM像の改善を定量的に実証できた.6.工作精度の不足によって生ずる非回転対称収差の分解能への影響を,プローブ強度ぶんぷの計算により検討した.その結果,薄膜レンズの工作精度を10倍向上させることができば,通常形透過電子顕微鏡に匹敵する分解能のSTEMを実現できることが分かった.1.実験に使用するSTEM装置の真空排気系に、備品として購入したターボ分子ポンプを取付け、さらに主配管の排気抵抗を従来より小さくした結果として、電子線照射による試料の汚染が軽減されることを確認した。2.高分解能STEMを実現する上で重要な信号電子の検出方法について、識別可能な最小のコントラストに着目して検討を行い、次の結果を得た。(1)電子の平均自由行程の6割程度までの薄い試料に対しては、明視野法より暗視野法が有利であり、厚い試料では逆に明視野法が有利である。(2)球面収差補正を行って大きな角度の電子まで利用した際に起こる信号電子の検出効率の低下は、通常の5倍の大きな開口角に対してもたかだか5割程度であり、補正の効果による像のSN比の向上が期待できる。62年度には、上記の信号電子に加えて薄膜で散乱された電子の影響をも考慮して、最適な検出系を実現する予定である。3.薄膜レンズ特性の計算の結果、設計上有用な以下の知見が得られた。(1)3次の球面収差の補正時に電子プローブ径を決める5次の球面収差は、薄膜レンズの2枚の電極の間の距離を離したときに減少する。(2)薄膜レンズをプローブ作製用磁界レンズ主面付近に置いたとき、5次の球面収差が小さく、補正電圧の低い、最適な動作条件が得られる。4.超高真空排気装置に備品として購入した膜厚モニタと蒸着用電極を組込み、膜厚制御しながらカーボン蒸着膜を作製した。その結果、薄膜レンズ用として適当な810nmの膜厚が安定に得られるようになった。5.STEM

像をコンピュータに取込むシステムを構築し、これを用いて、高分解能STEM像に対する量子統計ノイズと支持膜厚の変動によるノイズの影響を明らかにした。62年度にはこのシステムを拡充し、補正による像の改善を定量化する予定である。