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茨城県中性子ビームライン（Ibaraki Neutron Beamline）
装置概要
茨城県では，2008年のJ-PARCの供用開始に合わせ，J-PARC内に県独自の2本の中性子ビームラインを設置し，広く産業界の利用に供することにより，次の将来像の実現を目指しています。
材料構造解析装置（BL20/iMATERIA） ｜ 生命物質構造解析装置（BL03/iBIX）
材料構造解析装置（BL20/iMATERIA）
概要
粉末試料を中心として材料の結晶構造を広いd範囲(Q領域)で解析できる高能率汎用中性子回折装置
■高分解能粉末回析機能
○粉末物質の汎用結晶構造解析
→Li電池材料の材料開発に威力
○自動試料交換機構による迅速測定
■全散乱機能
○3つのバンクによる集合組織の解析
→鋼板などの品質保証に威力
○アモルファス構造の解析
→ガラス／液体材料開発に威力
■小角散乱機能
○ナノレベルの構造解析
○全散乱との併用で原子位置からナノレベル構造までの同時解析
→高分子材料マルチスケール構造解析に威力
性能・規格
【モデレータ種類】非結合ポイズン型モデレータ
【d範囲】
0.181 〜 2.6(SFモード)，5.09(DFモード) Å (背面検出器バンク)
0.255 〜 3.6(SFモード)，7.2(DFモード) Å (90度検出器バンク)
0.25 〜 20(SFモード)，40(DFモード) Å (低角検出器バンク１〜３)
12.5 〜 450(SFモード)，900(DFモード) Å (小角検出器バンク)
※2017年11月時点
【分解能】
0.16 ％（@ 背面検出器バンク) (SFモード，DFモード共通)
0.5 ％（@ 90度検出器バンク) (SFモード，DFモード共通)
【測定時間】
陽子加速器が300kW, 25Hzで運転される場合、標準円筒容器に充填したSi粉末の場合約12(SFモード)，24(DFモード)分で、LiCoO2粉末の場合約15(SFモード)，30(DFモード)分で構造解析に十分な回折パターンが得られる。
【必要な試料のサイズ・体積】
約1.4 cc
(直径6mm×高さ50mmのバナジウム製円筒容器に充填する。このうち、円筒容器の底から高さ約20mmの範囲を測定する。試料が少ない場合、測定時間が長くなる。)
小角散乱の場合、太鼓型ホルダをもちいる。
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周辺装置
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成果事例
・酸化物超伝導体材料の短時間測定
・LI電池用正極材料の短時間測定
・次世代全固体Liイオン電池用の新規電解質材料のイオン電導経路可視化
・Ta系酸化物触媒の活性点構造解析
・鉛ホウ酸塩ガラス固化体の構造解析
・ナフィオン膜の階層構造解析
・鉄鋼材料の小角散乱と回折ピークの同時測定
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生命物質構造解析装置（BL03/iBIX）
概要
有機物質・タンパク質などの単結晶構造を精密に解析するための中性子回折装置
※2018年3月 高性能二次元検出器を34台に増強→タンパク質構造解析の測定効率が大幅に向上
性能・規格
【モデレータ種類】結合型モデレータ
【d範囲】0.35 ～ 50Å
【分解能】最大格子長@amax = 135Å，最小面間隔@dmin = 1.2Å
【必要な試料のサイズ・体積・測定時間】
タンパク質の格子長は3辺とも135Å未満、もしくは単位格子体積が2,000,000Å3以下であること。
4mm3のタンパク質結晶であれば、7日間程度で解析に必要なデータの収集が可能
2mm3の有機化合物結晶であれば、4日間程度で解析に必要なデータの収集が可能
※上記の日数は、平成25年5月段階での値 (算出条件:検出器30台、加速器出力300kW)
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周辺装置
成果事例
★機能性有機分子材料や人工光合成システム，創薬の開発に貢献
1.世界で最長の結晶格子（133.43Å3）を持つタンパク質の構造解析に成功
2.セルラーゼのAsnのイミド酸型側鎖とカチカチ玉反応機構を発見
3.PcyAに結合したビリンのピロール環の4個の水素の存在比とラクタム構造を観測
4.α-トロンビンのDer-His-AspのSerのOHはHisと水素結合が形成できない
5.RNaseAの活性中心のHis12とHis119の機能の違いの要因
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