東大MALTandem加速器：微小世界の探求者

東大MALTandem加速器：微小世界の探求者

東京大学における最先端分析施設

東京大学原子力研究総合センターに設立された東大MALTは、MicroAnalysis Laboratory, Tandem acceleratorの頭文字をとったもので、物質の微細な構造や組成を原子レベルで解き明かすことを目的とした世界トップレベルの分析施設です。この施設の心臓部には、全長約40メートルにも及ぶ巨大な「タンデム加速器」が設置されています。

タンデム加速器は、電子を剥ぎ取った原子を高速に加速し、分析対象となる物質に照射します。この時、物質から放出される粒子や光のエネルギーや量を精密に測定することで、物質を構成する元素の種類や量、さらにそれらの空間的な配置といった情報を得ることができます。

東大MALTでは、このタンデム加速器を用いた分析技術に加えて、様々な顕微鏡技術や分光技術を駆使することで、物質科学、材料科学、生命科学、環境科学、考古学など、多岐にわたる分野の研究に貢献しています。例えば、新材料の開発や、環境中の微量元素分析、文化財の年代測定など、ミクロの世界を探求することでマクロな世界を理解するための重要な役割を担っています。

タンデム加速器：イオンビームの生成装置

東京大学原子力専攻に設置されている多目的イオン照射実験施設（MALT）の中核を担うのが、タンデム加速器と呼ばれる巨大な装置です。この装置は、イオンを光の速さに近い速度まで加速させる能力を持っており、物質科学や原子核物理学などの幅広い分野の研究に利用されています。

イオンとは、電気を帯びた原子のことを指します。タンデム加速器は、このイオンを電圧を利用して加速させることで、高エネルギーのイオンビームを作り出します。まず、イオン源で生成されたイオンは、低いエネルギーで加速され、装置の中央部に設置された高電圧ターミナルを通過します。このターミナルは、プラスの電圧が印加されており、イオンはさらに加速されます。そして、ターミナルを通過したイオンは再び加速され、最終的に光の速さに近い速度に到達します。

こうして生成された高エネルギーのイオンビームは、物質に照射することで、物質の内部構造や元素組成に関する貴重な情報を得るために利用されます。例えば、イオンビームを物質に照射すると、物質を構成する原子が励起され、特有の光を放出します。この光を分析することで、物質に含まれる元素の種類や量を調べることができます。また、イオンビームは物質の表面を削ることもでき、この性質を利用して、物質の深さ方向の元素分布を調べることも可能です。

タンデム加速器は、物質のミクロな世界を探求するための強力なツールとして、様々な分野の研究開発に貢献しています。

精密微量分析：物質の秘密を解き明かす

– 精密微量分析物質の秘密を解き明かす

東京大学原子力専攻に設置されているマイクロアナリシス実験施設（MALT）では、物質の構成要素を原子レベルで分析する、精密微量分析と呼ばれる技術が日々進歩しています。この施設の最大の特徴は、加速器から生成されるイオンビームを利用している点です。イオンビームとは、電気を帯びた原子を細いビーム状にしたもので、物質に照射すると、その物質を構成する原子の種類や量に関する情報を含む様々な信号を発します。MALTでは、この信号を捉え解析することで、物質の組成や構造を詳細に明らかにしています。

MALTで主に用いられる分析手法には、加速器質量分析（AMS）、粒子線励起X線分析（PIXE）、中性子放射化分析（NRA）などがあります。これらの手法は、それぞれ異なる原理に基づいており、分析対象や目的によって使い分けられます。例えば、AMSは炭素14などの放射性同位体を高感度に測定することができるため、考古学における年代測定や環境中の物質循環の解明に役立っています。一方、PIXEは微小領域の元素分析に優れており、文化財の保存状態の評価や大気汚染物質の発生源特定などに活用されています。また、NRAは試料を破壊せずに非破壊で分析できるという特徴があり、隕石や月試料など貴重な試料の分析に適しています。

このように、MALTにおける精密微量分析は、極微量の試料からでも多くの情報を引き出すことができるため、考古学、環境科学、材料科学、地球惑星科学など、幅広い分野の研究に大きく貢献しています。今後も、この技術のさらなる発展によって、物質の mysteries! が解き明かされていくことが期待されます。

学際的な共同利用：新たな知の地平を切り拓く

東京大学物性研究所附属物質設計評価施設（東大MALT）は、その名の通り、物質の設計から評価までを一貫して行える世界屈指の研究施設です。しかし、東大MALTの真価は、その優れた設備だけにとどまりません。学内外の研究者に対して広く門戸を開放し、共同利用施設として運用されている点が、この施設の大きな特徴と言えるでしょう。
東大MALTには、物理学、化学、生物学、地球惑星科学など、多岐にわたる分野の研究者が集結しています。彼らは、それぞれの専門分野の知識や技術を持ち寄り、共通の研究テーマのもと、活発な議論を交わしながら共同研究を進めています。
この学際的な共同利用こそが、東大MALTにおける研究の大きな原動力となっています。最先端の分析技術を駆使することで、従来の学問分野の枠を超えた、全く新しい知見の発見や技術革新が期待されています。
物質の謎を解き明かし、未来を創造する。そのために、東大MALTは、世界中の研究者にとって、知の地平を切り拓くための共同利用施設としての役割を、これからも担い続けるでしょう。

未来への展望：更なる探求と発展

– 未来への展望更なる探求と発展東京大学が開発した革新的な分析装置、多重ガンマ線分析装置（MALT）は、原子核物理学の分野に新たな可能性を拓きました。この装置は、原子核から放出される複数のガンマ線を同時に測定することで、従来の方法では不可能であった高精度な分析を実現しました。MALTは、今後さらに高性能化、高精度化が進められる予定です。より多くのガンマ線を同時に測定できるよう、検出器の感度向上やデータ処理能力の強化などが計画されています。これにより、これまで以上に微量な試料の分析が可能となり、新たな研究分野への応用が期待されます。さらに、MALTを用いた新たな分析手法の開発も積極的に進められています。例えば、特定の元素の同位体比を高精度に測定する技術や、物質中の微量元素の分布を可視化する技術などが開発中です。これらの技術は、考古学、地球科学、材料科学など、様々な分野への応用が期待されています。MALTは、原子核物理学というミクロな世界の謎を解き明かすことで、エネルギー問題、環境問題、医療など、人類社会が抱える様々な課題の解決に貢献することが期待されています。 MALTの更なる発展は、私たちの未来をより明るいものへと導くでしょう。