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論文

Status of neutron spectrometers at J-PARC

梶本 亮一; 横尾 哲也*; 中村 充孝; 川北 至信; 松浦 直人*; 遠藤 仁*; 瀬戸 秀紀*; 伊藤 晋一*; 中島 健次; 河村 聖子

Physica B; Condensed Matter, 562, p.148 - 154, 2019/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:60.07(Physics, Condensed Matter)

Seven time-of-flight quasielastic/inelastic neutron scattering instruments are installed on six beamlines in the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex (JPARC). Four of these instruments are chopper-type direct-geometry spectrometers, one is a near-backscattering indirect-geometry spectrometer, and the other two are spin-echo-type spectrometers. This paper reviews the characteristic features, recent scientific outcomes, and progress in development of MLF spectrometers.

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(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.

報告書

Proceedings of the MLF User Group Meeting on Direct Geometry Spectrometers (DIRECTION 2017); October 16-17, 2017, Ibaraki Quantum Beam Research Center (Tokai, Ibaraki, Japan)

梶本 亮一; 横尾 哲也*; 蒲沢 和也*; 中村 充孝; 河村 聖子; 伊藤 晋一*; 中島 健次

JAEA-Review 2017-031, 107 Pages, 2018/02

JAEA-Review-2017-031.pdf:17.43MB

平成29年10月16日$$sim$$17日の2日間にわたり、いばらき量子ビーム研究センターにおいて、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の4台の直接配置型(チョッパー型)中性子分光器合同のユーザーミーティング「DIRECTION 2017」が開催された。4台の装置とは4SEASONS (BL01), HRC (BL12), AMATERAS (BL14), POLANO (BL23)であり、本ミーティングはこれらの装置におけるユーザー利用の活性化に向けて、J-PARC MLF, 高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所, 総合科学研究機構の共催で開催されたものである。本ミーティングでは各装置、試料環境、ソフトウェアの最新状況に加え、各装置における最近の実験およびデータ解析の例が幅広い研究分野にわたって紹介された。本報告書はこのミーティングの講演要旨および講演で使用された発表資料を収録したものである。

論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

論文

Spin wave dispersion just above the magnetic order-order transition in the metallic antiferromagnet Mn$$_{3}$$Pt

井深 壮史*; 横尾 哲也*; 伊藤 晋一*; 蒲沢 和也*; 中村 充孝; 今井 基晴*

Journal of Physics; Conference Series, 868(1), p.012017_1 - 012017_6, 2017/07

非弾性中性子散乱実験を用いて秩序-秩序転移点直上における金属反強磁性体Mn$$_{3}$$Ptのスピン波を調べ、結晶主軸方向に沿ったスピン波の分散は400Kにおいて等方的であることを見出した。これらの実験結果は、温度上昇によるスティフネス定数の大幅な減少を示すものであり、Mn$$_{3}$$Ptが有する磁気モーメントの遍歴性を示唆するものである。

論文

Inelastic and quasi-elastic neutron scattering spectrometers in J-PARC

瀬戸 秀紀; 伊藤 晋一; 横尾 哲也*; 遠藤 仁*; 中島 健次; 柴田 薫; 梶本 亮一; 河村 聖子; 中村 充孝; 川北 至信; et al.

Biochimica et Biophysica Acta; General Subjects, 1861(1), p.3651 - 3660, 2017/01

 被引用回数:19 パーセンタイル:17.09(Biochemistry & Molecular Biology)

1MWクラスのパルス中性子源であるJ-PARCの物質・生命科学実験施設には、23の中性子ビームラインがあり、21台の装置が稼働、建設中である。このうち6台は中性子非弾性、及び、準弾性実験のための装置であり、生命科学研究に大いに寄与するものである。

論文

放射化、遮蔽材

助川 篤彦; 飯田 浩正*; 糸賀 俊朗*; 奥村 啓介; 甲斐 哲也; 今野 力; 中島 宏; 中村 尚司*; 伴 秀一*; 八島 浩*; et al.

放射線遮蔽ハンドブック; 基礎編, p.299 - 356, 2015/03

日本原子力学会 「遮蔽ハンドブック」研究専門委員会により、放射線遮蔽に関する研究の最新知見を放射線遮蔽ハンドブック基礎編にまとめた。その中で、著者は、第8章放射化の執筆責任者として原子力施設・加速器施設の放射化のメカニズム、放射化計算コードの概要、低放射化のための考え方等について解説した。これと併せて、第9章遮蔽材については、$$gamma$$線遮蔽材としてタングステン、中性子用遮蔽材としてポリエチレンと水素含有材料について解説した。

論文

Magnetic patterning of FeRh thin films by energetic light ion microbeam irradiation

小出 哲也*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 齋藤 勇一; 神谷 富裕; 大河内 拓雄*; 小嗣 真人*; 木下 豊彦*; 中村 哲也*; 岩瀬 彰宏*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 53(5S1), p.05FC06_1 - 05FC06_4, 2014/05

 被引用回数:8 パーセンタイル:56.45(Physics, Applied)

MeVエネルギー領域の荷電粒子ビーム照射による金属表面の改質に関する研究を行っている。これまでに、イオンビーム照射によりFeRh合金の磁性を反強磁性状態から強磁性状態に構造変化なく変化できることを見いだした。今回、TIARAの軽イオンマイクロビームを用いたFeRh合金薄膜上へのミクロンサイズの磁性パターン作製を試みた。まず、エネルギー2MeVのプロトンマイクロビームにより膜厚30nmのFeRh合金薄膜に様々なパターンの描画を行い、その後、SPring8における放射光を用いた光電子顕微鏡観察によって磁気ドメイン構造の観察を行った。その結果、ドットや直線,文字などのマイクロメートルサイズの強磁性パターンを試料表面に描画することに成功した。また、照射量により磁化の大きさを制御することに成功し、イオンマイクロビームが、局所的な磁性状態制御に有用な手段であることを示した。

論文

Magnetic structures of FeTiO$$_3$$-Fe$$_2$$O$$_3$$ solid solution thin films studied by soft X-ray magnetic circular dichroism and ab initio multiplet calculations

北條 元*; 藤田 晃司*; 池野 豪一*; 的場 智彦*; 溝口 照康*; 田中 功*; 中村 哲也*; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 田中 勝久*

Applied Physics Letters, 104(11), p.112408_1 - 112408_5, 2014/03

AA2015-0416.pdf:1.6MB

 被引用回数:5 パーセンタイル:70.65(Physics, Applied)

The solid solutions between ilmenite and hematite have recently attracted considerable attention as a spintronic material due to their interesting magnetic and electrical properties. In this study, the electronic and magnetic structures of epitaxially grown ilmenite-hematite solid solution thin films were investigated by combining X-ray absorption near-edge structure (XANES), X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) for two different crystallographic projections, and first-principles theoretical calculations.

論文

Energy resolution of pulsed neutron beam provided by the ANNRI beamline at the J-PARC/MLF

木野 幸一*; 古坂 道弘*; 平賀 富士夫*; 加美山 隆*; 鬼柳 善明*; 古高 和禎; 後神 進史*; 原 かおる; 原田 秀郎; 原田 正英; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 736, p.66 - 74, 2014/02

 被引用回数:18 パーセンタイル:10.85(Instruments & Instrumentation)

We studied the energy resolution of the pulsed neutron-beam of Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) at the Japan Proton Accelerator Research Complex/Materials and Life Science Experimental Facility (J-PARC/MLF). A simulation in the energy region from 0.7 meV to 1 MeV has been performed. Moreover, measurements have been done in the thermal and epithermal energies. The neutron energy resolution at ANNRI, which is determined by the time-of-flight technique, depends on the time structure of the neutron pulse. We obtained the neutron energy resolution as a function of the neutron energy by the simulation in the two operation modes of the neutron source: double and single bunch modes. In the double bunch mode, the resolution deteriorates above about 10 eV because the time structure of the neutron pulse splits into two peaks. The time structures at 13 energy points by measurements in the thermal energy region are in agreement with those of the simulation. In the epithermal energy region, the time structures at 17 energy points were obtained by measurements. The FWHM values of the time structures by the simulation and measurements are almost consistent. In the single bunch mode, the energy resolution is better than about 1% between 1 meV and 10 keV at the neutron source operation of 17.5 kW.

論文

Study on ferromagnetic ordering of FeRh thin films induced by energetic heavy ion irradiation by means of X-ray magnetic circular dichroism

愛甲 一馬*; 唐木 淳志*; 奥田 修一*; 齋藤 勇一; 神谷 富裕; 中村 哲也*; 木下 豊彦*; 岩瀬 彰宏*; 松井 利之*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 314, p.99 - 102, 2013/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:68.05(Instruments & Instrumentation)

The ion irradiation induced magnetic state of the FeRh thin films with 10 MeV Iodine ion beam has been investigated by the measurements of a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer and soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). It was clearly shown in the magnetization loops by SQUID measurements that the ion irradiation induced ferromagnetic state in the FeRh thin films even below room temperature. This was also confirmed by the XMCD measurements. However ion irradiation fluence dependence on magnetic state at the sample surface measured by XMCD was totally different from that by use of SQUID. Moreover, it was revealed by XMCD sum rule analysis that the ion irradiation induced ferromagnetism of FeRh thin films was mainly dominated by the spin moment.

論文

Development of proposed guideline of flow-induced vibration evaluation for hot-leg piping in a sodium-cooled fast reactor

堺 公明; 山野 秀将; 田中 正暁; 小野 綾子; 大島 宏之; 金子 哲也*; 廣田 和生*; 佐郷 ひろみ*; Xu, Y.*; 岩本 幸治*; et al.

Proceedings of 15th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-15) (USB Flash Drive), 13 Pages, 2013/05

流動励起振動評価手法の開発は、手法の検証に旋回流と偏流条件を含む高レイノルズ数条件の個別効果実験データ利用できるというマイルストーンに達した。一方、技術基準はナトリウム冷却高速炉の設計者向けに文書化することが好ましい。このような背景から、JSFRホットレグ配管の流動励起振動設計ガイドラインが文書化された。本論文では主要な個別効果実験に基づいた流動励起振動設計手法ガイドラインとガイドラインの補足的な解釈も記述する。

論文

MFM and PEEM observation of micrometre-sized magnetic dot arrays fabricated by ion-microbeam irradiation in FeRh thin films

愛甲 一馬*; 唐木 淳志*; 松井 利之*; 岩瀬 彰宏*; 佐藤 隆博; 高野 勝昌*; 江夏 昌志; 齋藤 勇一; 神谷 富裕; 大河内 拓雄*; et al.

Journal of Synchrotron Radiation, 19(2), p.223 - 226, 2012/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:62.54(Instruments & Instrumentation)

FeRh thin films were irradiated with 10 MeV iodine ion microbeam to produce the lateral magnetic modification in micron-meter scale. Two-dimensional magnetic dot arrays with the dimension of approximately 2$$times$$4 $$mu$$m$$^2$$ as well as 10$$times$$10 $$mu$$m$$^2$$ were successfully produced on the FeRh surface, which was observed by magnetic force microscopy. The results of the photoelectron emission microscopy combined with X-ray magnetic circular dichroism reveal that the easy axis of the magnetization of the ion beam irradiated ferromagnetism in the FeRh thin films lies in the film planes along the $$<$$001$$>$$ direction of the MgO substrates.

論文

Measurement of energy spectra and spatial distributions of neutron beams provided by the ANNRI beamline for capture cross-section measurements at the J-PARC/MLF

木野 幸一*; 古坂 道弘*; 平賀 富士夫*; 加美山 隆*; 鬼柳 善明*; 古高 和禎; 後神 進史*; 原田 秀郎; 原田 正英; 甲斐 哲也; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 626-627, p.58 - 66, 2011/01

 被引用回数:32 パーセンタイル:5.76(Instruments & Instrumentation)

核データを高精度に測定するため、設計・製作したJ-PARC/MLF ANNRIビームラインにおける中性子ビームのエネルギースペクトルと空間分布を測定した。測定は、中性子エネルギーが1.5meVから10keVの領域にて行った。その結果、エネルギースペクトルは、パラ水素モデレータの典型的な特性を示し、絶対強度はシミュレーション計算及び中性子透過計算に基づく予測とほぼ一致した。17.5kW運転のもとで利用できる中性子の強度は、21.5mにおいて、1.5$$sim$$25meV, 0.9$$sim$$1.1eV, 0.9$$sim$$1.1keVのエネルギー領域で、それぞれ7.5$$times$$$$10^5$$, 1.6$$times$$$$10^4$$, 1.1$$times$$$$10^5$$n/cm$$^2$$/secであった。3つの異なるコリメーターで整形されたビーム空間分布は、ビームラインのコリメーターシステムの設計から期待されるものと一致した。ビームのFWHMは、3つの異なるコリメーターで、それぞれ約29, 14, 11mmであった。空間分布の縁は比較的シャープであり、核データ測定に適した形状である。

論文

Feasible evaluation of neutron capture therapy for hepatocellular carcinoma using selective enhancement of boron accumulation in tumour with intra-arterial administration of boron-entrapped water-in-oil-in-water emulsion

柳衛 宏宣*; 熊田 博明*; 中村 剛実; 東 秀史*; 生嶋 一朗*; 森下 保幸*; 篠原 厚子*; 藤原 光輝*; 鈴木 実*; 櫻井 良憲*; et al.

Proceedings of 14th International Congress on Neutron Capture Therapy (ICNCT-14) (CD-ROM), p.157 - 160, 2010/10

In the treatment of hepatocellular carcinoma (HCC), only 30 % patients can be operated due to complication of liver cirrhosis or multiple intrahepatic tumours. Tumour cell destruction in BNCT is necessary to accumulate a sufficient quantity of $$^{10}$$B atoms in tumour cells. In this study, we prepared BSH entrapped WOW emulsion by double emulsifying technique using iodized poppy-seed oil (IPSO), BSH and surfactant, for selective intra-arterial infusion to HCC, and performed the neutron dosimetry using CT scan imaging of HCC patient. The $$^{10}$$B concentrations in VX-2 tumour obtained by delivery with WOW emulsion was superior to those by conventional IPSO mix emulsion. In case of HCC, we performed the feasibility estimation of 3D construction of tumor according to the CT imaging of a patient with epithermal neutron mode at JRR-4. Normal liver biologically weighted dose is restricted to 4.9 Gy-Eq; the max., min. and mean tumour weighted dose are 43.1, 7.3, and 21.8 Gy-Eq, respectively, in 40 minutes irradiation. In this study, we show that $$^{10}$$B entrapped WOW emulsion could be applied to novel intra-arterial boron delivery carrier for BNCT.

論文

First neutron production utilizing J-PARC pulsed spallation neutron source JSNS and neutronic performance demonstrated

前川 藤夫; 原田 正英; 及川 健一; 勅使河原 誠; 甲斐 哲也; 明午 伸一郎; 大井 元貴; 坂元 眞一; 高田 弘; 二川 正敏; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 620(2-3), p.159 - 165, 2010/08

 被引用回数:55 パーセンタイル:2.64(Instruments & Instrumentation)

J-PARCの1MWパルス核破砕中性子源JSNSは、2008年5月30日、運転開始に成功した。以来、JSNSのモデレータ設計と中性子性能の優れた特徴を実証するため、幾つかの中性子実験装置において、中性子スペクトル強度,絶対中性子束,中性子パルス形状の時間構造等の測定を行ってきた。モデレータ設計の期待どおり、エネルギースペクトルの測定値にはパラ水素の特徴が明瞭に示された。0.4eV以下の中性子束測定値は設計値と$$pm$$20%で一致したことから、JSNS設計計算の信頼性が示された。モデレータと中性子実験装置の適切な設計により、世界クラスの高分解能回折データ取得に成功した。さらに、大型円筒形の結合型モデレータの優れた設計により、世界クラスの高強度中性子束を提供可能であることが示された。

論文

Distinctive features in neutronic performance of JSNS

前川 藤夫; 及川 健一; 原田 正英; 勅使河原 誠; 甲斐 哲也; 春日井 好己; 明午 伸一郎; 大井 元貴; 二川 正敏; 渡辺 昇*; et al.

Proceedings of 19th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-19) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/07

JSNSの中性子性能の確認を行った。おもにNOBORU装置を、そして必要に応じて他装置も使用し、以下を確認した。(1)測定したスペクトル形状から判断し、水素モデレータ中のパラ水素割合が予測どおりほぼ1であった。これは、水素循環系に変換触媒を導入したことによる。(2)絶対スペクトル強度とパルス形状は、シミュレーション計算値とよく一致した。粉末回折装置SuperHRPDにおいて、世界最高分解能である0.035%を確認した。(4)チョッパー装置である四季において、1MW出力換算で3$$times$$10$$^{9}$$n/s/cm$$^{2}$$の中性子束を観測した。これは既存の核破砕中性子源では世界最高であり、時間平均強度においても強力な原子炉中性子源の値と肩を並べるものである。

論文

動き出したJ-PARC中性子非弾性散乱装置「四季」; 中性子非弾性散乱実験の新規手法の実証

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 横尾 哲也*; 中谷 健; 新井 正敏; 藤田 全基*

固体物理, 45(2), p.79 - 89, 2010/02

近年、世界各国で新たな中性子実験施設の建設や既存の施設の高度化が進められているが、我が国でも日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構によってJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)に大強度の核破砕パルス中性子実験施設が建設された。従来世界最高の性能を有していた核破砕パルス中性子源である英国のISISでは陽子ビーム出力が160kWであったのに対し、J-PARCでは1MWとなる予定であり、米国のSNS(1.4MW)と並んで世界有数の中性子実験施設となる見込みである。MLFは2008年5月にいよいよ初めての中性子ビームを生成し、その後も順調に強度を上げ、現在既にISISに匹敵する120kWでの定常運転を行っている。このような時期を迎え、われわれは分解能をそれほど追求しない代わりに、運動量とエネルギーの4次元空間を大強度・高効率で測定可能な非弾性散乱装置の実現を目指してMLFに4次元空間中性子探査装置(通称「四季4SEASONS」)の建設を進めてきた。現在、四季は建設フェイズをほぼ終え、いよいよ本格的な利用フェイズに移行しつつある。そこで、本レビューではこの四季の原理及び仕様について概説した後、最近本装置を用いて実証に成功した新しい非弾性散乱実験手法を紹介する。

論文

核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開,3; 核融合炉のトリチウム蓄積・排出評価のための理論及びシミュレーションコードの開発

大宅 薫*; 井内 健介*; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 川島 寿人; 星野 一生; 畑山 明聖*; 藤間 光徳*; 冨田 幸博*; 河村 学思*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 85(10), p.695 - 703, 2009/10

平成19年度より採択された文部科学省科学研究費特定領域「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」の中の6研究項目の一つである「核融合炉のトリチウム蓄積・排出評価のための理論及びシミュレーションコードの開発」に関して、研究目的,研究開発の現状及び今後の課題について述べる。特に、(1)炉内プラズマ中のトリチウム輸送と対向壁への蓄積と放出,(2)ダスト粒子の炉内プラズマ中の挙動とトリチウム蓄積,(3)プラズマ対向材料のトリチウム蓄積と放出にかかわるモデル構築,コード開発及びシミュレーションの現状を紹介する。

論文

First demonstration of novel method for inelastic neutron scattering measurement utilizing multiple incident energies

中村 充孝; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 水野 文夫; 藤田 全基*; 横尾 哲也*; 新井 正敏

Journal of the Physical Society of Japan, 78(9), p.093002_1 - 093002_4, 2009/09

 被引用回数:85 パーセンタイル:6.08(Physics, Multidisciplinary)

さまざまな運動量-エネルギー空間にわたる複数個の動的構造因子二次元マップを一回の測定で同時に取得できることを実験的に実証することに成功した。この方法は飛行時間測定における不感時間を減少させ、測定の効率を飛躍的に向上させるものである。J-PARCのチョッパー分光器四季を利用して得られた今回の成果は、非弾性中性子散乱測定の新たな可能性を切り開くものと期待される。

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