Tabular Two-Dimensional Correlation Analysis for Multifaceted Characterization Data

We propose tabular two-dimensional correlation analysis for extracting features from multifaceted characterization data, essential for understanding material properties. This method visualizes similarities and phase lags in structural parameter changes through heatmaps, combining hierarchical clustering and asynchronous correlations. We applied the proposed method to datasets of carbon nanotube (CNTs) films annealed at various temperatures and revealed the complexity of their hierarchical structures, which include elements like voids, bundles, and amorphous carbon. Our analysis addresses the challenge of attempting to understand the sequence of structural changes, especially in multifaceted characterization data where 11 structural parameters derived from 8 characterization methods interact with complex behavior. The results show how phase lags (asynchronous changes from stimuli) and parameter similarities can illuminate the sequence of structural changes in materials, providing insights into phenomena like the removal of amorphous carbon and graphitization in annealed CNTs. This approach is beneficial even with limited data and holds promise for a wide range of material analyses, demonstrating its potential in elucidating complex material behaviors and properties.Comment: 15 pages, 4 figure

Pulmonary artery pseudoaneurysm caused by Streptococcus constellatus

We report a rare case of mycotic pulmonary artery pseudoaneurysm (PAP) secondary to a lung abscess due to Streptococcus constellatus. PAP was confirmed by the pathological findings of the pseudoaneurysm, the presence of bacteria, and the microbiological analysis. PAP is uncommon, but it is important to recognize this condition because PAP can lead to fatal hemoptysis

Probing the internal structure of reverse osmosis membranes by positron annihilation spectroscopy: gaining more insight into the transport of water and small solutes

Reverse osmosis (RO) has been employed as a key separation process in many industrial applications. In recent years, the use of positron annihilation spectroscopy (PAS) including positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS) and Doppler broadening of annihilation radiation to characterise the internal structure of the skin layer of thin film composite membranes has renewed research interest for further development and optimisation of the RO process. In this paper, we highlight the need for better understanding of the skin layer internal structure. We review relevant PAS techniques that could provide an unprecedented level of insight to our understanding of the internal structure of the active skin layer of RO membranes. PALS data reported in previous studies revealed that commercially available RO membranes have a mean free-volume hole-radius of 0.20-0.29 nm in the active skin layer. Data corroborated from the literature show a good correlation between the mean free-volume hole-radius of RO membranes and the rejection of boric acid which can be considered as a model small and neutral solute. The data also highlight the need for a comprehensive inter-laboratory study to standardise free-volume hole-radius measurement using PALS. In addition to free-volume hole-radius, free-volume fraction and thickness of the active skin layer appear to be important membrane properties governing neutral solute rejection. A roadmap is suggested to enhance the understanding of the transport of small and neutral solutes in RO. This includes integrating PAS with other techniques (e.g. molecular dynamics simulation) to describe the internal structure of RO membranes

放射性同位元素を利用した短パルス化低速陽電子ビームの 開発研究

　陽電子を利用する代表的な研究手段の一つに陽電子寿命分光法（Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy，PALS）がある。陽電子は物質中で電子と消滅するが、そのときの陽電子寿命は物質の特性（例えば微細構造や化学的性質）を反映する。従って、陽電子の寿命測定結果から材料の特性評価を行うことができる。　陽電子寿命測定では通常陽電子源に22Na放射性同位元素を用る。22Naは陽電子と1.28MeVのガンマ線を同時に放出するため、1.28MeVガンマ線検出時刻と陽電子消滅ガンマ線検出時刻の時間差を測定して、陽電子寿命を求めることができる。陽電子の寿命スペクトルは陽電子が物質に飛び込んだ時刻を基準（t=0）に減衰する指数関数の重ね合わせで解析され、得られる平均寿命（γ）とその強度（I）を用いてその物質の物性について議論する。22Na放射性同位元素を用だPALSは、使用する陽電子が白色エネルギー（0～540keV）であることから、その用途はバルクの研究に限定される。　物質表面・界面、あるいは深さ方向に沿った物性の評価にPALSを適用するためには、まず第一に低エネルギーの陽電子ビームを用いる必要がある。白色エネルギーの陽電子を減速材で熱化しビームにしたものは低速陽電子ビームと呼ばれるが、これを用いれば、任意の深さに陽電子を注入することは可能である。しかし、陽電子の試料への入射したタイミングは分からないために陽電子寿命測定は行えない。このような低速陽電子ビームを用いた物性研究では，陽電子の入射エネルギーにたいする消滅ガンマ線のドップラー広がりを測定するのが一般的である。有益な情報が引き出せる陽電子寿命測定をビームを用いて行うためには，陽電子の試料入射時刻を知る必要があり、そのためには装置に何らかの工夫をしなければならない。　低速陽電子の試料入射時刻を得る一つの方法は、パルス化低速陽電子ビームの利用である。パルス化低速陽電子ビームを用いて周期的に決められたタイミングで陽電子を試料に打ち込むことができれば、陽電子の試料入射時刻の情報を得ることができる。　これまでミュンヘン大学と電総研（つくば）でRFパンチング技術による低速陽電子のパルス化が行われ、パルス化された低速陽電子は表面近傍の物性研究に使用されてきた。RFパンチングでは、サイン波形の一部の位相部分を切り出して陽電子をパルシング加速するため、パルス化効率には限界がある。例えばミュンヘン大学では60％、電総研では30％である。また、現在使われているRFパンチング装置はパルス化周期が約20nsであり、高分子中の陽電子寿命（数ns）の測定には短すぎ正確な測定はできない。　陽電子寿命分光法を用いて高分子表面近傍を解析するために、本研究では、RFパンチング方式とは異なる低速陽電子パルス化装置の開発研究を行った。RFによるパルス化方式よりもパルス化のインターバルをより長くし、同時にパルス化効率を高めることがねらいである。　装置の開発は高エネルギー加速器研究機構の放射線試料測定棟にて行われた。2mの低速陽電子ビームラインを建設し、低速陽電子ビーム4x10 4（e+/s）を22Na放射性同位元素1.3x10 8（Bq）からの高速陽電子をモデレーター（タングステン薄膜，2μm）を通して熱化ることにより得た。パルス化は，任意波形発生器とアンプにより形成した時間に依存するバイアスを，この低速陽電子発生部（モデレーター）に与えることにより実現する。モデレーターから引き出された低速陽電子は，ソレノイドと空芯コイルにより形成された磁場（70～120G）により2m離れたサンプル部まで輸送される。パルス化低速陽電子は加速電場を用いて試料に任意のエネルギー（0～20keV）で打ち込むことが可能である。　開発した装置の低速陽電子のパルス化効率は95％以上にまで達し、これは陽電子寿命測定に使用されたパルス化装置の中では世界一の効率である。さらに、本装置は～80nsのパルス化間隔を現時点で達成しており、高分子の長寿命成分の測定を行うことができる。装置の時間分解能は1.8nsであり、他のグループで実現している時間分解能0.25nsより大きいが、高分子材料の物性研究には十分使用可能なレベルにまで達している。　本研究で開発したパルス化低速陽電子をポリテトラフルオロエチレン（テフロン）試料に適用し、陽電子の入射エネルギーに対する陽電子長寿命成分の変化を測定した。テフロン試料へのパルス化低速陽電子の適用はこれが世界で最初である。測定結果は、陽電子の長寿命成分は入射エネルギー（1.2～10.2keV）によらず一定であることを示した。　また、鉄50mmをテフロン表面に蒸着した試料にも開発した装置を適用し、低速陽電子の入射エネルギーに対する陽電子寿命スペクトルの測定を行った。陽電子の入射エネルギーに対する寿命強度の変化を確認し、鉄とテフロンの境界面の検出に成功した。低速陽電子の寿命測定分光の結果は、消滅ガンマ線のドップラー広がり測定による結果に比べより明確に界面部の情報を反映することを実証した。　本文では、低速陽電子のパルス化装置の詳細とシステムのテフロン材料並びに薄膜への応用について報告する

Effect of heat treatment on fouling resistance and the rejection of small and neutral solutes by reverse osmosis membranes

The effects of heat treatment on membrane fouling resistance and the rejection of small and neutral solutes by reverse osmosis (RO) membranes were elucidated. RO membrane modification by heat treatment reduced fouling and improved boron rejection. However, heat treatment also caused a decrease in the water permeability of RO membranes. Significant improvement on fouling resistance by heat treatment was observed when RO concentrate was used to simulate a feed solution with high fouling propensity. The improved fouling resistance is likely to be due to changes in the hydrophobic interaction between the membrane surface and foulants. Boron rejection by the ESPA2 membrane was enhanced by heat treatment from 26 to 68% (when evaluated at the permeate flux of 20 L/m2 h). Positron annihilation lifetime spectroscopy revealed that heat treatment did not significantly influence the free-volume hole-radius of the membrane active skin layer. The results reported in this study suggested that changes in the other membrane properties such as free-volume fraction and thickness may be the main cause improving boron rejection

Very high-cycle fatigue properties of 90° unidirectional CFRP laminates and evaluation of fatigue limits by free volume measurement using positron microscopy

The objective of this study was to experimentally evaluate the fatigue limit of 90° unidirectional carbon fiber reinforced plastic (CFRP) laminates. The very high-cycle fatigue properties of the specimens were evaluated using ultrasonic and electromagnetic fatigue testing machines. Ultrasonic fatigue tests were conducted to obtain the fatigue properties under the giga-cycle regime. The specimen geometry was designed to resonate at 20 kHz, the specimen consisted of CFRP laminate and a metal tab to connect to the horn end of the testing machine. Additionally, the free volume of the matrix material, namely, epoxy resin, of the CFRP laminates was evaluated using the positron annihilation method. A slit was introduced in the specimen surface to identify the location of damage development, which facilitated the free volume measurement by positron microscopy. The obtained S-N curves reveal that failure did not occur at strain levels lower than εmax = 0.75% at the slit tip for all specimens up to N = 1.0 × 109 cycles. The free volume measurement for a specimen set above the threshold strain level revealed that the free volume increased in size and decreased in amount as the number of cycles increased. The test results revealed that the opposite trend existed below the threshold, which suggests that a fatigue limit may exist