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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*; 曽山 和彦; 小山 富男*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1075, p.170425_1 - 170425_9, 2025/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)A current-biased kinetic inductance detector (CB-KID) is a novel superconducting detector to construct a neutron transmission imaging system. The characteristics of a superconducting neutron detector have been systematically studied to improve spatial resolution of our CB-KID neutron detector. In this study, we investigated the distribution of spatial resolutions under different operating conditions and examined the homogeneity of spatial resolutions in the detector in detail. We found that controlling the detector temperature precisely enough to realize stable propagation velocities of the signals in the detector to achieve the best spatial resolution with a delay-line CB-KID technique.
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*; 曽山 和彦; 小山 富男*; et al.
IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 19(11), p.1888 - 1894, 2024/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Electrical & Electronic)We proposed a novel superconducting detector called the current-biased kinetic inductance detector (CB-KID) for constructing a neutron transmission imager. We systematically studied the characteristics of the CB-KID to improve spatial resolution down to 10 
m in transmission imaging. By analyzing neutron transmission spectra from 1 meV to 500 keV, we identified copper (Cu) and iron (Fe) as major components in commercial nuts and screws. Additionally, we successfully mapped the distribution of the SmSn
compound using selective energy regions of pulsed neutrons and the CB-KID detector. It can reveal transmission spectra across a wide range of energies, from cold-neutron energies (meV) to higher neutron energies (up to 500 keV).
家田 淳一
日本磁気学会研究会資料, 250, p.1 - 5, 2024/10
近年スピントロニクスの効果を利用することで、らせん磁性金属薄膜がインダクタとして機能することが指摘された。従来のコイルインダクタの原理である電流誘起磁場による電磁誘導ではなく、磁化と電流の相互作用に基づくスピントルク(STT)とスピン起電力(SMF)の連続作用の結果として薄膜素子断面積に反比例する特徴的なインダクタンスがもたらされる。この仕組みは、提案者の永長により「創発インダクタ」(emergent inductor)と命名され、横内らによってらせん磁性体Gd
Ru
Al
を用いた実験で実証された。本稿では、簡略化したモデルでその基礎的な振る舞いを確認したのち、当該研究におけるスピン軌道相互作用が果たす役割を中心にこれまでの研究動向を概観する。
家田 淳一; 荒木 康史; 山根 結太*
固体物理, 59(8), p.403 - 410, 2024/08
In recent years, "emergent inductors" using current-induced magnetization dynamics in magnetic nanostructures have been discovered, opening the way to power control in the nanoscale, which was previously impossible. We review the spin-orbit interaction phenomenon for emergent inductors.
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*; 曽山 和彦; 小山 富男*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 2776, p.012009_1 - 012009_9, 2024/06
We optimized the design and operating conditions of our superconducting neutron detector to improve spatial resolution. We obtained the best spatial resolution of 10 m when a Gd Siemens star pattern was mounted at close contact with the detector in the cryostat. We compared the effect of a different sample-detector distance on a spatial resolution when the samples were placed either at cryogenic temperature or at room temperature. We found the appearance of clear Bragg dips by the measurements of natural FeS
single crystals and succeeded in mapping the distribution of differently-oriented crystals by choosing several Bragg dips of the FeS crystals to compose the transmission images.
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
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(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
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 
25 m and length 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 10 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.
single crystals based on Bragg-dip analysis using a delay-line superconducting sensor宍戸 寛明*; Vu, TheDang*; 相澤 一也; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 奥 隆之; 曽山 和彦; 宮嶋 茂之*; et al.
Journal of Applied Crystallography, 56(4), p.1108 - 1113, 2023/08
被引用回数：2 パーセンタイル：38.51(Chemistry, Multidisciplinary)Recent progress in high-power pulsed neutron sources has stimulated the development of the Bragg dip and Bragg edge analysis methods using a two-dimensional neutron detector with high temporal resolution to resolve the neutron energy by the time-of-flight method. A delay-line current-biased kinetic inductance detector (CB-KID) is a two-dimensional superconducting sensor with a high temporal resolution and multi-hit capability. Here, it is demonstrated that a delay-line CB-KID with a 
B neutron conversion layer can be applied to high-spatial-resolution neutron transmission imaging and spectroscopy up to 100 eV. Dip structures are observed in the transmission spectra of YbSn single crystals, induced by Bragg diffraction and nuclear resonance absorption. The orientation mapping of YbSn crystals is successfully drawn based on the analysis of observed Bragg dip positions in the transmission spectra.
宍戸 寛明*; 西村 和真*; Vu, TheDang*; 相澤 一也; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 奥 隆之; 曽山 和彦; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 31(9), p.2400505_1 - 2400505_5, 2021/12
被引用回数：1 パーセンタイル：6.38(Engineering, Electrical & Electronic)中性子イメージングは、重金属に対する高透過性、軽元素に対する高感度、同位体と中性子との特異な核反応による同位体選択性などの中性子ビームの特徴を活かした非破壊検査の有力な手段の一つである。本研究では、超伝導検出器である電流バイアス運動インダクタンス検出器(CB-KID)を用いて、パルス中性子源を用いた飛行時間法による波長分解中性子イメージングを行った。遅延時間型CB-KIDを用いて、GdAl単結晶を成長させたGd-Al合金試料の中性子透過像を取得した。その結果、単結晶はAl-Gd合金全体に渡って、形状,分布ともに良好に観察することができた。また、中性子の波長0.03nm以上でGdによる特徴的な中性子の吸収を確認した。さらに、15m
12mという限られた検出面で、同位体と中性子の核反応によって生じる
Gd共鳴ディップを観測することができた。また、Gdの共鳴ディップを用いてGd選択的イメージングを行ったところ、中性子の波長幅が1pmという限られた範囲で、明確なGd核の元素選択イメージング像を取得することに成功した。
宍戸 寛明*; Vu, TheDang*; 相澤 一也; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 奥 隆之; 曽山 和彦; 宮嶋 茂之*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1975, p.012023_1 - 012023_8, 2021/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Electrical & Electronic)The current-biased kinetic-inductance detector (CB-KID) is a solid-state superconducting neutron detector with high spatial and temporal resolutions, and multi-hit tolerance. We demonstrate high temperature operation of CB-KID at 7.9 K with the delayline method. High temperature operation reduces imaging pixel size by suppressing signal propagation velocity. High spatial neutron transmission image for a mixed metal alloy consisting of heavy elements Sm and Sn is successfully constructed. We also examine the capability of element discrimination imaging based on the resonance dip analysis.
宍戸 寛明*; 西村 和真*; Vu, TheDang*; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 宮嶋 茂之*; 日高 睦夫*; 奥 隆之; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1590, p.012033_1 - 012033_8, 2020/10
被引用回数：1 パーセンタイル：60.94(Engineering, Electrical & Electronic)We demonstrate the development of an energy resolved neutron transmission imaging system via a solid-state superconducting detector, called current-biased kinetic-inductance detector (CB-KID). CB-KIDs comprise X and Y superconducting Nb meanderlines with Nb ground plane and a B conversion layer, which converts a neutron to two charged particles. CB-KID uses the delay-line method, and allows us to reconstruct the two-dimensional neutron transmission image of a test sample with four signal readout lines. We examined the capability of high spatial and energy (wavelength) resolved neutron transmission imaging over the sensor active area of 15 
15 mm
for various samples, including biological and metal ones. We also demonstrated the capability for the Bragg edge transmission and an energy-resolved neutron image in which stainless-steel specimens were discriminating from other specimens.
高柳 智弘; 植野 智晶; 堀野 光喜
Journal of Physics; Conference Series, 1350(1), p.012183_1 - 012183_7, 2019/12
被引用回数：1 パーセンタイル：48.61(Physics, Particles & Fields)J-PARC RCSの安定した運転を維持継続するための高度化研究開発の一つとして、キッカーシステムで採用しているサイラトロン代替用半導体スイッチ回路の開発を行っている。その中で、次世代半導体の一つであるSIC-MOSFETの半導体を用いた放射対称型回路は、多数の半導体スイッチが直列, 並列に多重化された構成である。この放射対称型回路では、全ての並列回路の長さが等しいため、タイミングジッタやレベル変化により出力波形が歪むことは原理的には無い。そのためこの回路は、超高速ショートパルスの波形の出力に有用である。本研究では、電力伝送回路を2重の円リング構造にすることで同軸形状とし、更なる低インダクタンス化を実現する回路を開発した。構造と出力波形から求めたインダクタンス値を比較した結果、約10%の低減を実現した。また、実試験にて計算と実測の比較検証を行い、開発した円リング構造が計算通り低インダクタンス化に有効であることを確認した。
飯澤 侑貴*; 宍戸 寛明*; 西村 和真*; Vu, TheDang*; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 宮嶋 茂之*; 日高 睦夫*; et al.
Superconductor Science and Technology, 32(12), p.125009_1 - 125009_8, 2019/12
被引用回数：16 パーセンタイル：57.83(Physics, Applied)Neutron imaging is one of the key technologies for non-destructive transmission testing. Recent progress in the development of intensive neutron sources allows us to perform energy-resolved neutron imaging with high spatial resolution. We have been developing a neutron imager aiming at conducting high spatial and temporal resolution imaging based on a delay-line neutron detector, called the current-biased kinetic-inductance detector, with a conversion layer B. The detector allowed us to obtain a neutron transmission image with four signal readout lines. Herein, we expanded the sensor active area, and improved the spatial resolution of the detector. We examined the capability of high spatial resolution neutron imaging over the sensor active area of 15 15 mm for various samples, including biological and metal ones. We also demonstrated an energy-resolved neutron image in which stainless-steel specimens were discriminating of other specimens with the aid of the Bragg edge transmission.
松岡 守; JT-60チーム
Fusion Engineering and Design, 26(1-4), p.59 - 68, 1995/01
被引用回数：2 パーセンタイル：27.65(Nuclear Science & Technology)JT-60Uでは高効率電流駆動、大電流駆動とともに、電流分布制御の実験を強力に進めている。LHCDに関しては新しいマルチジャンクションランチャーを用いて3.6MAまでの完全電流駆動を実現した。位相を変えることにより、内部インダクタンスの時間的変化は予測どおりの相違を示した。NBCDにおいても、ビーム軸に対して相対的にプラズマ配位を変えることにより、中心電流駆動及び周辺電流駆動を行った。その結果、内部インダクタンスは中心電流駆動を正方向に行った場合上昇、逆方向に行った場合減少した。周辺電流駆動を行った場合は逆の傾向であった。LHCD,NBCDの場合とも電流分布制御により閉じ込め特性の改善を示唆する実験結果を得た。
玉井 広史; 荘司 昭朗; 永島 圭介; 三浦 幸俊; 山内 俊彦; 小川 宏明; 川島 寿人; 松田 俊明; 森 雅博; 居田 克巳*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 220-222, p.365 - 369, 1995/00
被引用回数：17 パーセンタイル：81.63(Materials Science, Multidisciplinary)JFT-2Mトカマクにおける外部ヘリカル磁場の印加による密度限界の改善を、ヘリカル磁場と周辺プラズマの相互作用という観点から調べた。ヘリカル磁場を加えることによりプラズマ周辺部の放射損失が減少し、密度限界が最大30%増加した。密度限界付近での内部インダクタンスはヘリカル磁場の有無にかかわらずほぼ同じ値まで増加する。ヘリカル磁場を加えるとインダクタンスの増加が遅れるため、ヘリカル磁場のないときの限界を越えて密度を上げることができる。荷電交換再結合放射スペクトルを用いた分光測定によると、ヘリカル磁場を加えると正の径方向電場が形成されており、プラズマ周辺部での電子損失の増大と定性的に一致している。密度限界の改善は、この形成された電場が不純物イオンのプラズマ中への混入を防いで周辺部の放射損失を抑制し、内部インダクタンスの増加を抑えたことによると考えることができる。
鎌田 裕; 滝塚 知典; 菊池 満; 二宮 博正
Nuclear Fusion, 33(2), p.225 - 236, 1993/00
被引用回数：21 パーセンタイル：56.44(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60UのOH及びNB実験結果によれば、低
領域では、トカマクの放電領域は内部インダクタンスと安全係数で良く特徴づけられる。ある安全係数に対して、安定な放電は中程度のインダクタンスを持ち、ディスラプティブな放電は、高インダクタンス側と低インダクタンス側にあらわれる。また、鋸歯状振動の発生及び準定常状態での電流分布を記述する2種の境界をインダクタンス-安全係数図上に見出した。また、鋸歯状振動の反転半径及び周期がインダクタンス,安全係数及び電子温度で系統的に記述出来る事を示した。Lモードのエネルギー閉じ込め時間の改善度がほぼインダクタンスに比例することを示した。特に低q領域で発生する閉じ込めの劣化がこのインダクタンスの効果及び鋸歯状振動の周期で理解できる事を示した。この鋸歯状振動の効果は、低q程顕著になる。
荒 克之; 相川 裕史; 遠藤 幸雄*; 臼杵 隆吉*; 上田 克彦*; 伊藤 吉左右*
藤倉電線技報, 66(9), p.101 - 104, 1983/00
原子力用センサに用いるコイル用電線として2つのタイプのセラミック被覆電線を開発した。1つはCタイプと呼ぶもので、軽水炉内雰囲気での使用を目的としたもので、最高使用温度は400Cである。他は高速炉内での使用を目的としたもので、650C程度の最高使用温度を目標としたものである。いずれも、高温での良好な電気特性を有し、炉内センサ用コイルおよび核融合実験装置JT-60用磁気プローブに使用する計画である。
家田 淳一
no journal, ,
Emergent inductance appears universally when magnetization dynamics is coupled with conduction electrons based on a sequential action of spin torque and spinmotive force effects under ac currents. An original version of the emergent inductor using a spiral magnet can be extended to include the spin-orbit coupling effects. A striking common feature among emergent inductors is their size dependence of the effect; the inductance is inversely proportional to the sample cross-sectional area, opening a way for integrating an inductor element.
家田 淳一; 荒木 康史; 山根 結太*
no journal, ,
s-d交換結合は、強磁性導体および強磁性/非磁性界面等ナノ構造磁性体において、伝導電子スピンと磁化の間で角運動量とエネルギーの移行をもたらし、各々スピン移行トルク(STT)とスピン起電力(SMF)といった創発電磁応答を導く。近年このSTTとSMFを組み合わせることで、らせん磁性体による「創発インダクタ(EI)」が理論提案された。らせん磁性体に電流を流すと、伝導電子スピンとのSTTを介して、らせん磁化構造に磁気エネルギーが蓄えられる。さらに、らせん磁化構造のダイナミクスによってSMFが生じ、逆電圧を入力電流が感じることでインダクタンスが得られる。EIの顕著な特徴は、インダクタンスが電流の流れる素子断面積に反比例する点である。これは、コイルの断面積に比例する従来のインダクタンスと本質的に異なり、インダクタの微細化に革新をもたらす可能性を有する。これまでにらせん磁性体GdRu
Alによる低温(T 
20K)でのEI原理の実証、らせん面の並進運動と傘状変形という二つの励起モードが正負のリアクタンスに寄与することの理論的解明、らせん磁性体YMn
Snにおける室温創発インダクタンスの観察、が報告されている。また、最近著者らはEIの概念拡張を行い、スピン軌道結合を起源としたEIや、絶縁体を使ったEIの実施形態を提案している。今回、これまでに検討されてきた様々なナノ構造磁性体におけるEIについて、特に周波数特性に関する比較を行い、その物理的な意義を議論する。
荒木 康史; 家田 淳一
no journal, ,
回路素子が示す交流電流I
と電圧Vの間の応答関係は、複素インピーダンスZ= V/I により特徴づけられる(は周波数)。その虚部Im Z はリアクタンスと呼ばれ、電流-電圧間の位相シフトをもたらす。近年の理論・実験研究により、磁性体中のスピンダイナミクスが電流-電圧応答におけるリアクタンスに寄与することが明らかになってきた。特に、Im Z 
と振舞うものは「創発インダクタンス」として知られる。これは電荷信号とスピンダイナミクスの相互変換を介した寄与であり、電流
スピンの変換はスピン移行トルク(STT)やスピン軌道トルク(SOT)、スピン電圧の変換にはスピン起電力(SMF)を用いたものが明らかになっている。本講演では上記のようなリアクタンスへの寄与として、スピンホール効果(SHE)による電荷-スピンの相互変換が働く場合について考察する。セットアップとして、SHEを持つ重金属(白金等)と、強磁性絶縁体膜のヘテロ構造を考える。重金属膜内の交流電流が、SHEによる膜厚方向スピン流を介して磁性体膜の磁化ダイナミクスと相互変換する過程を定式化し、それに起因したインピーダンスへの寄与(スピンホール磁気インピーダンス)を導出する。特にリアクタンス成分に着目し、MHz-GHz領域での周波数特性、及び物質パラメータに依存したリアクタンスの符号変化特性等を評価する。その上でこれらの特性を、既存理論で考察された「STTやSOTを介した創発インダクタンス」と比較検討し、リアクタンス測定を介して磁化ダイナミクス及び電荷-スピン変換について得られる知見について考察する。
家田 淳一
no journal, ,
We present a theory of emergent inductors based on two well-established spintronics effects: spin-transfer torque (STT) and spinmotive force (SMF) within the adiabatic approximation of magnetization dynamics. The focus is on the nonadiabatic contributions of the STT and SMF, which can explain the unique characteristics such as the negative value and temperature dependence of the emergent inductance observed recently.
