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論文

Neutron transmission CB-KID imager using samples placed at room temperature

石田 武和*; Vu, TheDang*; 宍戸 寛明*; 相澤 一也; 奥 隆之; 及川 健一; 原田 正英; 小嶋 健児*; 宮嶋 茂之*; 小山 富男*; et al.

Journal of Low Temperature Physics, 214(3-4), p.152 - 157, 2024/02

https://doi.org/10.1007/s10909-023-03030-9
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Applied)

We built a new cryostat to apply a current-biased kinetic inductance detector (CB-KID) for conducting neutron transmission imaging of room temperature samples under pulsed neutrons. A Wood's metal alloy of melting temperature 75.2$$^{circ}$$C was placed at room temperature to inspect the measurement system at J-PARC. Since one of the four phases of Wood's metal is a fine Cd-rich needle phase (width $$sim$$ 25 $$mu$$m and length $$sim$$ 5 mm), it is suitable for observing fine mosaic structure selectively by neutron imaging. The spatial resolution of the CB-KID imager was estimated as $$sim$$ 10 $$mu$$m by using a Gd Siemens-star pattern. The CB-KID system is useful to conduct transmission imaging for various materials rather easily at room temperature.

論文

Optimized TES microcalorimeters with 14 eV energy resolution at 30 keV for $$gamma$$-ray measurements of the $$^{229}$$Th isomer

村松 はるか*; 林 佑*; 湯浅 直樹*; 紺野 良平*; 山口 敦史*; 満田 和久*; 山崎 典子*; 前畑 京介*; 菊永 英寿*; 滝本 美咲; et al.

Journal of Low Temperature Physics, 200(5-6), p.452 - 460, 2020/09

https://doi.org/10.1007/s10909-020-02458-7
 被引用回数：1 パーセンタイル：5.82(Physics, Applied)

We have developed a four-pixel array of superconducting transition-edge sensors with gold absorbers for the detection of a 29.2 keV $$gamma$$-ray doublet decay from $$^{229}$$Th. To identify the decay, an energy resolution better than 20 eV full width at half maximum (FWHM) is needed. We measured an energy resolution of 14 eV FWHM for 26 keV $$gamma$$-ray decay from an $$^{241}$$Am isotope in combined data of three pixels. We describe the design and the performance of the devices and discuss the baseline correction method to compensate the variation in the baseline, which was observed during the evaluation of the performance using the $$^{241}$$Am isotope.

論文

Generation of $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ clusters via neutron-$$^{3}$$He absorption reaction toward visualization of full velocity field in quantum turbulence

松下 琢*; Sonnenschein, V.*; Guo, W.*; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 広田 克也*; 井口 哲夫*; 伊藤 大介*; 北口 雅暁*; 鬼柳 善明*; et al.

Journal of Low Temperature Physics, 196(1-2), p.275 - 282, 2019/07

https://doi.org/10.1007/s10909-018-02112-3
 被引用回数：1 パーセンタイル：4.65(Physics, Applied)

For flow visualization study of quantum turbulence in superfluid $$^{4}$$He, $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ excimers are unique tracers which follow only normal-fluid component flow above 1 K. To generate detectable small $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ clouds (clusters) required for full-space velocity field measurements, we have adopted a new method based on neutron absorption reaction of $$^{3}$$He impurities in $$^{4}$$He and conducted proof-of-principle experiments. Generation of the $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ excimers was detected by laser-induced fluorescence using photomultiplier tubes. The fluorescence was observed to increase proportionally to the neutron flux, suggesting that a sufficient amount of $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ excimers were generated by neutrons. We also estimated the number of $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ excimers possibly generated by $$gamma$$-rays and found that the relevant contribution was less than 40%. Thus, the majority of the $$^{4}$$He$$_2^{*}$$ excimers was confirmed to be generated via n-$$^{3}$$He absorption reactions.

論文

Spectroscopic measurements of L X-rays with a TES microcalorimeter for a non-destructive assay of transuranium elements

中村 圭佑; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 前畑 京介*; 杉本 哲也*; 木口 優*; 伊豫本 直子*; 満田 和久*

Journal of Low Temperature Physics, 193(3-4), p.314 - 320, 2018/11

https://doi.org/10.1007/s10909-018-1953-9
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)

Spectroscopic measurement of L X-ray is one of important techniques for a non-destructive assay of transuranium (TRU) elements because L X-rays of the energy ranging from 10 to 25 keV are emitted following internal conversion after the alpha-decay of TRU elements. For identification of L X-ray peaks of TRU elements, the energy resolution of the detector is required to be lower than 100 eV of the full width at half maximum (FWHM). In this work, a transition-edge-sensor (TES) microcalorimeter was operated for spectroscopic measurements of L X-rays emitted from a Np-237 and Cm-244 source. Typical L X-ray peaks of Pa, U and Pu elements were clearly identified in the obtained energy spectra. The FWHM energy resolution of the TES microcalorimeter was obtained to be 32.7 eV at Pu L alpha1 X-ray peak of 14.28 keV with natural line width of 12.20 eV. We considered a feasibility of a non-destructive assay of TRU elements with experimental L X-ray spectra obtained by the TES microcalorimeter.

論文

Quantum critical magnetization behaviors of the kagome- and triangular-lattice antiferromagnets

坂井 徹; 中野 博生*

Journal of Low Temperature Physics, 170(5-6), p.255 - 260, 2013/03

https://doi.org/10.1007/s10909-012-0735-z
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)

カゴメ格子と三角格子上のS=1/2等方的ハイゼンベルグ反強磁性体の磁化過程を研究した成果を報告する。39スピンのクラスターまでの数値的厳密対角化の結果を、微分磁化の観点から再検討したところ、飽和磁化の3分の1の点で、三角格子は従来の磁化プラトーを示すが、カゴメ格子はこれとは全く違う振る舞いをすることがわかった。われわれはこの新現象を磁化ランプと名付けた。

論文

Field induced exotic phenomena of the S=1/2 three-leg quantum spin nanotube

坂井 徹; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*; 佐藤 正寛*

Journal of Low Temperature Physics, 159(1-2), p.55 - 59, 2010/04

https://doi.org/10.1007/s10909-009-0075-9
 被引用回数：8 パーセンタイル：37.38(Physics, Applied)

S=1/2三本鎖スピンナノチューブに対する数値的厳密対角化と密度行列繰り込み群による数値解析により、この系の非対称性によって異なる二つのメカニズムにより、飽和磁化の3分の1のところに磁化プラトーが現れることが判明した。

論文

Superconducting MgB$$_2$$ thin film detector for neutrons

石田 武和*; 西川 正利*; 藤田 賢文*; 岡安 悟; 片桐 政樹*; 佐藤 和郎*; 四谷 任*; 島影 久志*; 三木 茂人*; Wang, Z.*; et al.

Journal of Low Temperature Physics, 151(3-4), p.1074 - 1079, 2008/05

https://doi.org/10.1007/s10909-008-9790-x
 被引用回数：36 パーセンタイル：77.99(Physics, Applied)

本論文では、ボロン同位体(質量数10)を増量した超伝導MgB$$_2$$中性子検出器は比較的高い温度で操作可能であることを示す。基本動作原理は、ボロン同位体が中性子をよく吸収し、核反応を起こすことで、超伝導転移近傍で大きな電気抵抗変化が瞬間的に起こることであり、実験用の原子炉から射出される冷中性子が高感度で検出可能となる。出力となる発生電位差については、デジタルオシロスコープを用いて低ノイズの増幅装置を用いることで十分に検出可能であることが分かった。また、詳細な上記核反応により起こる超伝導非平衡ダイナミクスについては、時間依存のギンツブルク・ランダウ方程式のシミュレーションをスーパーコンピュータ上で実施することにより追跡可能であり、観測事実とよく符号することが分かっている。

論文

Direct numerical simulations for non-equilibrium superconducting dynamics at the transition edge; Simulation for MgB$$_{2}$$ neutron detectors

町田 昌彦; 叶野 琢磨*; 小山 富男*; 加藤 勝*; 石田 武和*

Journal of Low Temperature Physics, 151(1), p.58 - 63, 2008/04

https://doi.org/10.1007/s10909-007-9613-5
 被引用回数：11 パーセンタイル：46(Physics, Applied)

本論文では、時間発展のギンツブルク・ランダウ方程式、マックスウエル方程式と熱伝導方程式を連立させてMgB$$_{2}$$の超伝導転移エッジにて中性子捕獲の後の非平衡超伝導ダイナミクスに対する大規模数値シミュレーションを行った結果について報告する。シミュレーションは電流バイアスの条件にて行われ、JRR-3にて実施された実験を説明するために実施されたが、得られた検出シグナルは、実験にて得られた観測シグナルとほぼ一致し、シミュレーションの正当性を十分に確認できるものとなった。この結果から、検出器のような極めて早いダイナミクスもシミュレーションにより実現できることが判明し、シミュレーションによる予測システムが十分に構築できることが分かった。

論文

Josephson vortex flow and plasma amplification in high-Tc superconductors

町田 昌彦

Journal of Low Temperature Physics, 131(3-4), p.527 - 531, 2003/05

https://doi.org/10.1023/A:1022907420973
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)

異方性の高い高温超伝導体における固有ジョセフソン効果の発見以後、当該効果の基本的物性及び、工学的応用性を調べる多くの研究が行われてきた。特に、ジョセフソン磁束フロー状態におけるプラズマ励起を利用する電磁波放射源は最も効果的なデバイスアプリケーションであると見なされ、多くの注目を浴びてきた。しかしながら、期待されたような強い放射は未だ実験的には報告されていない。本講演では、なぜプラズマ振動が十分に固有ジョセフソン接合外に接続され得ないのかを明らかにし、かつ自発放射に導くようなレーザー的プラズマ増幅を可能とするためのデバイス構成を提案し、それの大規模数値シミュレーション結果を示す。デバイス提案構成は以下のようになる。高温超伝導体サンプルを二つの大きな矩形超伝導体(及び金属)で挟みサンドイッチを作り、ジョセフソン接合面に垂直に電磁波の反射板を置く、こうした場合、励起プラズマ振幅はフロー方向に沿って増幅することが可能である一方、その増幅機構は基本的に接合アレイを作った場合の増幅機構とほぼ同等であることを数値シミュレーション結果を基に明らかにする。

論文

Does vortex lattice of YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{6.94}$$ in H$$bot$$C melt below intrinsic-pinning irreversibility line?

石田 武和*; 奥田 喜一*; 朝岡 秀人

Journal of Low Temperature Physics, 117(5-6), p.1387 - 1391, 1999/12

包晶反応を利用した高純度、高品質なYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-delta}$$単結晶を用いてH$$bot$$Cにおける磁束格子融解転移について交流磁化率の測定を行った。H$$bot$$Cにおいても同様に一次相転移が観測された。イントリンシックピンが存在する低温域にみられる不可逆曲線を決定した。しかしイントリンシックピンが存在しない温度領域でも融解転移が観測されたことから、H$$bot$$Cにおいてイントリンシックピンが一次相転移が起こる本質ではないと考えている。

論文

Decay of H$$_{2-}$$ anions in solid parahydrogen via two-stage quantum tunneling diffusion process

熊田 高之; 北川 尚紀*; 森 昇治*; 熊谷 純*; 荒殿 保幸; 宮崎 哲郎*

Journal of Low Temperature Physics, 114(5-6), p.413 - 429, 1999/00

固体パラ水素中に生成したH$$_{2-}$$アニオンは、固体水素の量子性を反映した非古典的減衰挙動を示す。本論文において、その減衰機構とそれに伴うH$$_{2-}$$アニオンの量子拡散挙動を解明した。実験の結果、減衰速度が(1)Hやカチオンの濃度ではなくHDのそれに比例する、(2)添加したNeの量にも比例する、(3)3K以下では温度とともに正比例的に増加、3-5Kにおいては逆に減少、5K以上では指数関数的に増加することを新たに見いだした。これらはそれぞれ、(1)H$$_{2-}$$の減衰がカチオンとの中和やH原子への電子移行反応:H$$_{2-}$$+H$$rightarrow$$H$$_{2}$$+H$$^{-}$$ではなく、HDとの反応によること、(2)拡散種はHDではなくH$$_{2-}$$であること、(3)3K以下、3-5Kの結果はそれぞれ、one-phonon relaxation,two-phonon assistを伴った量子拡散過程によりH$$_{2}$$が固体中を拡散していることを示している。特に3-5Kの温度依存性の逆転は、Meyerovich等が提唱するBiased Diffusionによるものであると思われる。

論文

Experimental observation of H$$_{2-}$$ anion and its para $$rightarrow$$ ortho conversion in solid para hydrogen using high-resolution ESR spectroscopy

熊田 高之; 荒殿 保幸; 宮崎 哲郎*

Journal of Low Temperature Physics, 111(3-4), p.509 - 514, 1998/00

この論文はH$$_{2-}$$アニオンの今までの成果をまとめたオートレビューである。一般の固定水素と比べ、パラ水素をアイソレーションマトリックスとして用いると、捕捉されたラジカルのESRスペクトルの分解能が大幅に改善される。われわれはこのパラ水素マトリックス中を用いH$$_{2-}$$アニオンの観測に初めて成功した。またH$$_{2}$$分子とは逆に、このH$$_{2-}$$は極低温でパラ$$rightarrow$$オルソ変換が起きていることが確認された。この逆方向の変換はH$$_{2}$$分子とH$$_{2-}$$アニオン中のプロトンの交換に対する波動関数の対称性から説明される。

論文

Evidence for vortex lattice melting and softening in untwinned YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7}$$ single crystal

石田 武和*; 奥田 喜一*; 朝岡 秀人; 数又 幸生*; 野田 健治; 武居 文彦*

Journal of Low Temperature Physics, 105(5-6), p.1171 - 1176, 1996/00

https://doi.org/10.1007/BF00753858
 被引用回数：3 パーセンタイル：23.61(Physics, Applied)

包晶反応を利用した高純度・高品質な酸化物超伝導結晶YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{17}$$の双晶境界を除去し、交流磁化率の測定を行った。超伝導転移付近に、磁束格子のメルティングと考えられる幅0.1K程のトビを観測した他、磁束格子のリフトニングと考えられるピークを観測することができた。

論文

Gap symmetry and intrinsic intraplane pinning of untwinned YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7}$$ single crystals

石田 武和*; 奥田 喜一*; 朝岡 秀人; 数又 幸生*; 野田 健治; 武居 文彦*

Journal of Low Temperature Physics, 105(5-6), p.1165 - 1170, 1996/00

https://doi.org/10.1007/BF00753857
 被引用回数：2 パーセンタイル：16.84(Physics, Applied)

包晶反応を利用した高純度・高品質な酸化物超伝導結晶YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7}$$の双晶境界を除去し、磁気トルクの測定を行った。a-b面、c-b面の各方位における測定の結果、c-b面の測定においてよく知られている通り2回対称が観測されたのに対し、a-b面内においてCuO連鎖以外に起因する4回対称のイントリンシックな磁束ピンニングが観測された。

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