x線顕微鏡なるものがあるとは!しかも2種類御あって、硬X線顕微鏡と軟X線顕微鏡があって、以下の様な用途の違いhがあるとか
硬X線(波長が格子間隔程度) ⇒原子の構造を解析(回折)
軟X線(電子との相互作用が大きい)⇒電子の構造を解析(分光旧施設
それぞれの波長は、日本原子力開発機構作成図でわかる。
硬X線顕微鏡は、日本には神戸にありSpring8と言う、理化学研究所が運営する共同利用研究施設で、世界最高レベルという。それに対し、軟X線顕微鏡は、日本は、世界から大分後れを取っておるため、今年、東北大学に設立した共同研旧施設、ナノテラスで、世界トップレベルになるという。実際の稼働は2024年とか。基礎科学も日本は後れを取っているという事だが、底力はあるという事の証左か?
東北大学や量子科学技術研究開発機構(量研/QST)などが共同で作った資料がわかりやすい。
X線の発生は、下図の数百mくらいの加速器で電子をほぼ光速まで加速し、電磁石等によって進路を曲げられたとき、接線方向に放たれる強い電磁波 (X線)。 蓄積リングを周回する電子は、直線部に置かれた挿入光源によって蛇行運動する。 蛇行の度に放射光が発生し、増幅され指向性の高いX線となって取り出される。このため、電子の回転軌道は、演習349M(軟X線)、1436M(硬X 線)と大きい。
画像引用:Nano Terasu公式サイ
どのように利用されるの?
ナノテラスは軟X線を使用しており、材料の表面や反応を観察するのに適しています。
先ほどの10本のビームラインのうち、3本は世界最高性能で自然科学の最先端の研究に利用されます。残りの7本は、さまざまな物質の機能を可視化するために使用されます。
具体的にどのような用途があるか?
放射光は、食品、資源・エネルギー、化粧品、自動車、金属加工、医薬品など、さまざまな産業分野で利用されています。これによって生まれた製品が私たちの日常生活を豊かにしています。
例えば、感染症対策ではワクチンの開発において、細胞内でワクチンがどのように機能するかを可視化することができます。感染症に対する対策を迅速に進めることができます。
次世代放射光施設 | SPring-8 | |
加速器エネルギー | 3 GeV | 8 GeV |
蓄積電流 | >400 mA | 100 mA |
セル数 | 16 | 44 |
リング周長 | 349 m | 1,436 m |
エミッタンス | 1.14 nmrad | 2.4 nmrad |
消費電力 | 5 MW | 40 MW |
最大ビームライン数 | 28 | 63 |
年間最大運転時間 | 6,000 時間(目標) | 5,300 時間 |
建設費 | 約 360 億円 | 約 1,100 億円 |
年間運営予算 | 約 30 億円 | 約 98 億円 |