サブミクロンサイズ水素クラスターに対するMie散乱を用いたサイズ評価法の検討

Studies on the size distribution of submicron size hydrogen clusters using the Mie theory

田中 宏尭; 神野 智史*   ; 金崎 真聡*; 関口 健太郎; 一ノ瀬 紘佑*; 榊 泰直; 近藤 公伯; 松井 隆太郎; 岸本 泰明; 福田 祐仁

Tanaka, Hirotaka; Jinno, Satoshi*; Kanasaki, Masato*; Sekiguchi, Kentaro; Ichinose, Kosuke*; Sakaki, Hironao; Kondo, Kiminori; Matsui, Ryutaro; Kishimoto, Yasuaki; Fukuda, Yuji

高繰り返し超高純度陽子線源のための新たなターゲットとして、サブミクロンサイズの水素クラスターターゲットの開発に着手し、これまでに、半径2001000nmの水素クラスターの生成を示唆する結果を得ている。水素クラスターのサイズ計測には、Mie散乱を用いたサイズ評価を実施している。しかし、ここでは、計測誤差を含む散乱光強度の角度分布と(装置関数が考慮されていない)Mie散乱理論値を用いて作成された応答関数を用いて逆問題を解き、水素クラスターサイズ分布を求めるため、得られるサイズ分布もエラー成分を含むものとなり、現実にどのサイズのクラスターが生成されているのかを正確に判断するのは容易ではない。そこで、本研究では、サイズ既知の標準サンプルを用いて、適切な応答関数作成方法の検討を行った。

The size of clusters, produced in an expansion of supercooled, high pressure molecular hydrogen gas into vacuum, has been evaluated by measuring the angular distribution of scattered light. The data are analyzed based on the Mie scattering theory. Here obtaining the size distribution of clusters reduces to solving the inverse problem. Since the scattering coefficient is a matrix, it is necessary to determine the inverse matrix. However, if you solve this equation straightforward, the size distribution often oscillates to the negative values and becomes the discrete distribution by external factors such as noise included in the measurement results. Here, the validity of the method is confirmed by performing a calibration study using the standard micro-particles.