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論文

New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC

上野 恭裕*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 238(1), p.14_1 - 14_6, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:17.79

MuSEUM is an international collaboration aiming at a new precise measurement of the muonium hyperfine structure at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). Utilizing its intense pulsed muon beam, we expect a ten-fold improvement for both measurements at high magnetic field and zero magnetic field. We have developed a sophisticated monitoring system, including a beam profile monitor to measure the 3D distribution of muonium atoms to suppress the systematic uncertainty.

論文

New muonium HFS measurements at J-PARC/MUSE

Strasser, P.*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 237(1), p.124_1 - 124_9, 2016/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:10.17

At the Muon Science Facility (MUSE) of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex), the MuSEUM collaboration is planning new measurements of the ground state hyperfine structure (HFS) of muonium both at zero field and at high magnetic field. The previous measurements were performed both at LAMPF (Los Alamos Meson Physics Facility) with experimental uncertainties mostly dominated by statistical errors. The new high intensity muon beam that will soon be available at MUSE H-Line will provide an opportunity to improve the precision of these measurements by one order of magnitude. An overview of the different aspects of these new muonium HFS measurements, the current status of the preparation, and the results of a first commissioning test experiment at zero field are presented.

論文

Online monitoring of negative muon beam profiles at J-PARC MUSE using a gated image intensifier

伊藤 孝; 髭本 亘; 二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036014_1 - 036014_5, 2015/09

We report on negative muon beam imaging at J-PARC MUSE using a newly-developed online muon beam profile monitor. A beam spot of a 3.8-MeV pulsed negative muon beam was clearly visualized in a few minutes. Decay electron background was significantly reduced owing to high-speed gating capability of a gated image intensifier installed in the muon beam profile monitor. A 3D map of negative muon intensity distribution was obtained at around the beam exit in the D2 experimental area, using a movable feature of this instrument.

論文

Elemental analysis system with negative-muon beam

大澤 崇人; 二宮 和彦*; 吉田 剛*; 稲垣 誠*; 久保 謙哉*; 河村 成肇*; 三宅 康博*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.025003_1 - 025003_6, 2015/09

J-PARC Materials and Life Science Experimental Facilityに設置するための新たなミュオン捕獲蛍光X線分析装置を開発した。本報告では隕石, 標準岩石に関する予備的実験結果に関して報告する。本装置は偏向電磁石を用いて斜め下にビームを曲げる機構を有し、Ge検出器は鉛遮蔽で覆う構造を持つ。真空チェンバーはアルミ製である。実験の結果バックグラウンドの大幅な低減が確認され、隕石中の主要元素を全て非破壊で検出することに成功した。

論文

The Development of a non-destructive analysis system with negative muon beam for industrial devices at J-PARC MUSE

反保 元伸*; 濱田 幸司*; 河村 成肇*; 稲垣 誠*; 伊藤 孝; 小嶋 健児*; 久保 謙哉*; 二宮 和彦*; Strasser, P.*; 吉田 剛*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036016_1 - 036016_6, 2015/09

We developed a low-background muonic X-ray measurement system for nondestructive elemental depth-profiling analysis. A test experiment was performed using a multi-layered sample (34-$$mu$$m Al/140-$$mu$$m C/70-$$mu$$m Cu/500$$mu$$m LiF) and characteristic muonic X-rays from $$mu$$C, $$mu$$Cu, and $$mu$$F in the sample were successfully identified. A comparison was made between the relative intensity of the characteristic muonic X-rays and simulated muon depth profiles for several muon implantation energies.

論文

Nondestructive elemental depth-profiling analysis by muonic X-ray measurement

二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 長友 傑*; 髭本 亘; 伊藤 孝; 河村 成肇*; Strasser, P.*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 鈴木 栄男*; et al.

Analytical Chemistry, 87(9), p.4597 - 4600, 2015/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:58.47(Chemistry, Analytical)

Elemental analysis of materials is fundamentally important to science and technology. Many elemental analysis methods have been developed, but three-dimensional nondestructive elemental analysis of bulk materials has remained elusive. Recently, we developed a nondestructive depth-profiling elemental analysis method after a decade of research. This new method utilizes a new type of probe; a negative muon particle and high-energy muonic X-rays emitted after the muon stops in a material. We performed elemental depth profiling on an old Japanese gold coin (Tempo-Koban) using a low-momentum negative muon beam and successfully determined that the Au concentration in the coin gradually decreased with depth over a micrometer length scale.

論文

A New X-ray fluorescence spectroscopy for extraterrestrial materials using muon beam

寺田 健太郎*; 二宮 和彦*; 大澤 崇人; 橘 省吾*; 三宅 康博*; 久保 謙哉*; 河村 成肇*; 髭本 亘; 土山 明*; 海老原 充*; et al.

Scientific Reports (Internet), 4, p.5072_1 - 5072_6, 2014/05

 被引用回数:10 パーセンタイル:37.7(Multidisciplinary Sciences)

X線の発見以来、人類は物体を透視する新たな目を獲得した。物体内部の密度分布を知ることのできる、X線ラジオグラフィと呼ばれるこの透視検査法は広範な領域で応用されている。近年、J-PARCにおいて強力なバルスミュオンビームが生成可能となり、これは新たな分析化学の領域を切り開くことができるツールである。本論文で我々はミュオン捕獲を利用した非破壊分析を報告する。我々はミュオンの運動量を報告する制御することで、mmオーダーで物体の軽元素深さ分布分析に成功し、有機物を含む隕石の分析にも成功した。今、ミュオンラジオグラフィという新たな目の利用が始まった。

論文

Development of nondestructive and quantitative elemental analysis method using calibration curve between muonic X-ray intensity and elemental composition in bronze

二宮 和彦; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 伊藤 孝; 髭本 亘; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; et al.

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 85(2), p.228 - 230, 2012/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:66.74(Chemistry, Multidisciplinary)

負ミュオンが物質中に停止しミュオン原子が形成すると、高エネルギーで透過力の強いミュオン特性エックス線が放出される。本研究ではミュオン特性エックス線測定による非破壊元素分析技術の開発を行った。元素の構成比が既知の青銅の標準試料に対して負ミュオンの照射を行い、ミュオン原子が形成した後に放出されるミュオン特性エックス線の強度から、青銅に含まれる元素構成を決定するための検量線を作成した。この関係を用いて成分が未知の中国の古銭について負ミュオンの照射を行い、得られたミュオン特性エックス線スペクトルから古銭の元素の構成比を非破壊で決定した。

論文

Development of elemental analysis by muonic X-ray measurement in J-PARC

二宮 和彦; 長友 傑*; 久保 謙哉*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 齋藤 努*; 髭本 亘

Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012040_1 - 012040_4, 2010/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:4.95

蛍光エックス線分析と同じように、負ミュオンの入射によって形成されるミュオン原子から放出される、ミュオン特性エックス線の測定による元素分析手法が考えられる。本研究ではJ-PARCミュオン施設において、ミュオン特性エックス線の測定による元素分析手法開発のため、半導体検出器からなる実験システムの構築を行った。元素分析のテスト実験として、天保小判(19世紀、日本)に負ミュオンの照射を行い、ミュオン特性エックス線を測定した。エックス線の強度から、天保小判の金含有率が56%と非破壊で定量でき、これは破壊分析による分析値とも良い一致を示している。

論文

J-PARC decay muon channel construction status

Strasser, P.*; 下村 浩一郎*; 幸田 章宏*; 河村 成肇*; 藤森 寛*; 牧村 俊助*; 小林 庸男*; 中原 一隆*; 加藤 峯夫*; 竹下 聡史*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012050_1 - 012050_8, 2010/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:6.01

The new Muon Science Facility (MUSE) that is now under construction at J-PARC in the Materials and Life Sciences Facility (MLF) building will comprise four types of muon channels. In the first stage, a conventional superconducting decay muon channel (D-Line) was constructed, which can extract surface (positive) muons with an expected muon yield of $$10^7$$ /s and decay positive/negative muon up to 120 MeV/c, with an expected muon yield of a few $$10^6$$/s at 60 MeV/c for both positive and negative muons. This channel will be used for various kinds of muon experiments like $$mu$$SR, muon catalyzed fusion and nondestruction elements analysis.

論文

$$mu$$SR in two-dimensional hydrogen bonding system squaric acid

西山 樟生*; 西山 純江*; 下村 浩一郎*; 久保 謙哉*; 丸田 吾朗*; 髭本 亘

Physica B; Condensed Matter, 374-375, p.433 - 436, 2006/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:85.21(Physics, Condensed Matter)

2次元水素結合系として知られる四角酸の$$mu$$SRによる研究を行った。緩和率の温度依存性や結晶方位依存性から低温と高温ではミュオンは異なる位置を占めることが見いだされた。ミュオンが静止している可能性のある位置における核双極子磁場の計算を行った。ミュオンは低温ではアクセプター酸素に付着し、高温では通常通り水素の位置を占めていることが明らかになった。

口頭

ミュオン転移反応におけるミュオン原子形成の分子効果検証の試み

二宮 和彦; 中垣 麗子*; 久保 謙哉*; 石田 勝彦*; 小林 義男*; 松崎 禎市郎*; 松村 宏*; 三浦 太一*; 髭本 亘; 篠原 厚*

no journal, , 

本研究では、ミュオン転移と呼ばれるミュオン原子形成反応に注目し、ミュオン転移反応における分子構造による影響の解明を目指す。予備実験として英国RIKEN-RALミュオン施設において、ゲルマニウム半導体検出器によるミュオン特性エックス線測定システムの構築を行った。実験システムの評価のために、水素(99.7%)とアルゴン(0.3%)の混合ガスに対してミュオンの照射を行った。転移過程を経て形成されたミュオンアルゴン原子からのミュオン特性エックス線スペクトルが得られたので、結果について報告する。

口頭

J-PARC中性子源特性試験装置における中性子共鳴吸収を用いた即発$$gamma$$線分析

松江 秀明; 春日井 好己; 原田 正英; 前川 藤夫; 久保 謙哉*; 齋藤 努*

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源に昨年5月30日に初ビームが供給されMLFのBL10ビームラインに設置された中性子源特性試験装置(NOBORU)でもパルス中性子ビームが観測された。この度、昨年12月13日と今年1月28日の二度に渡って、NOBORUにて即発$$gamma$$線測定実験を行う機会が得られた。NOBORUで得られるパルス中性子ビームの中性子エネルギー分布は熱から熱外中性子領域に及び、通常の即発$$gamma$$線測定のみならず、中性子飛行時間測定(TOF)を利用すれば中性子共鳴即発$$gamma$$線スペクトル測定も可能である。本実験では即発$$gamma$$線分析における主な分析対象元素及び比較的低エネルギーに中性子共鳴吸収を持つ元素の即発$$gamma$$線測定及び即発$$gamma$$線TOF測定を行った。さらに、中性子共鳴即発$$gamma$$線分析のデモンストレーションとして厚さ方向に不均一組成を有する小判の非破壊バルク分析に応用した。

口頭

青銅における銅と錫へのミュオン捕獲比とミュオンによる混合比分析

二宮 和彦; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 伊藤 孝; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

ミュオン原子から放出されるミュオン特性エックス線のエネルギーは非常に高く、大きな物質の内部からも吸収されずに放出されるために、ミュオン原子を元素分析のプローブとして用いることが期待される。本研究では、J-PARCミュオン施設において組成の異なる青銅板へのミュオンの照射を行い、元素あたりのミュオンの捕獲率から青銅におけるミュオン捕獲比を決定した。また青銅貨幣(中国秦代)にミュオンの照射を行い、エックス線の強度から元素分析を行ったので報告する。

口頭

負ミュオン入射後に放出されるミュオン特性エックス線測定による元素分析

二宮 和彦; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 伊藤 孝; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

電子と同じ電荷を持ち、質量が200倍の粒子である負ミュオンは、原子の電子と置き換わり、ミュオン原子を形成する。ミュオン原子からはミュオンの脱励起に伴いミュオン特性エックス線が放出される。ミュオン特性エックス線のエネルギーは、ミュオンが大きな質量を持つことから、透過力が強く物質の深部からも吸収されずに放出される。このため、ミュオン特性エックス線の測定によって非破壊の物質内部の分析ができると期待される。本研究ではJ-PARCミュオン施設より得た負ミュオンを利用しミュオン特性エックス線の測定による中国秦代の貨幣の元素分析を行った。

口頭

ミュオン特性エックス線の測定によるミュオン原子形成初期過程の解明

二宮 和彦; 喜多 真琴*; 伊藤 孝; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 篠原 厚*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが電子の代わりに原子に導入された系であるミュオン原子は、負ミュオンが電子よりも200倍以上重いために負ミュオンの原子軌道が原子核の近傍に大きな確率を持つにもかかわらず、その形成過程においては分子の外側の電子の影響を受けることが知られている。本研究では、低圧の軽元素からなる気体分子(NO及びN$$_{2}$$O)に負ミュオンの照射を行い、ミュオン原子形成後に放出されるミュオン特性エックス線を精密に測定し、捕獲された負ミュオンの初期状態について分子構造による変化を検討した。結果本実験で測定したNOとN$$_{2}$$Oについて、これまでの捕獲現象説明に関する経験的なモデルに当てはめてその構造から予想されるのと異なる結果が得られた。

口頭

酸化窒素に捕獲された負ミュオンの初期状態

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 長友 傑*; 久保 謙哉*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが物質中に停止すると、ミュオンは原子核のクーロン場へととらわれてその周りに原子軌道を作り、ミュオン原子を形成する。ミュオン原子形成過程において、ミュオンを捕獲する原子の置かれている環境によってミュオンの捕獲のされ方が異なるということが知られている(分子効果)。一方で分子のどのような性質が分子効果のものになっているのかについてはほとんどわかっていない。本研究では、ミュオン原子形成における分子効果の詳細を明らかにするために、非常に簡単な分子である酸化窒素類(NO, NO$$_{2}$$, N$$_{2}$$O)に対する系統的なミュオンの照射を行った。これらの酸化窒素に対するミュオン捕獲現象を観察し、そのそれぞれの捕獲現象,ミュオンを捕獲する分子の構造や電子状態の違いを比較することで、ミュオン捕獲における分子効果について議論する。

口頭

Negative muon coulomb capture on nitrogen oxide molecules

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 長友 傑*; 久保 謙哉*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが電子に置き換わった原子をミュオン原子と呼ぶ。ミュオン原子形成は負ミュオンと軌道電子の衝突によって、負ミュオンが軌道電子と置き換わることで進むと考えられているが、その詳細については理解されていない。本研究では酸化窒素という単純な分子について、ミュオン原子の形成過程を詳細に調べた。本報告では酸化窒素に対するミュオン原子形成過程について議論を行う。

口頭

酸化窒素分子に対するミュオン捕獲における分子効果

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 三浦 太一*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; et al.

no journal, , 

負の電荷を持つミュオンは、電子と同じように原子核の周りに原子軌道をつくり、電子の一つが負ミュオンに置き換わった原子であるミュオン原子を形成する。ミュオン原子の形成過程は、結合電子などの外殻の電子構造に大きく影響され、負ミュオンがどの原子にどんな確率で、またどんな準位に捕獲されるかは分子によって変化する。本研究ではミュオン原子がどのように形成されるのかを理解するために、単純な構造を持つNO, N$$_{2}$$O, NO$$_{2}$$といった酸化窒素に注目し、ミュオン原子形成過程を詳細に調べ、NとO原子へのミュオン捕獲確率を高い精度で導出した。これまでは負ミュオンの捕獲確率は原子に局在した電子の数と相関すると言われてきたが、実験の結果は局在した電子の数が少ない原子の方が負ミュオンの捕獲確率が相対的に高くなっており、これまでの実験とは逆の結果が得られた。講演ではこれら実験結果と、ミュオン捕獲確率に分子のどのような性質がかかわっているかについて、その詳細を述べる。

口頭

酸化窒素におけるミュオン特性エックス線構造の圧力依存

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 三浦 太一*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; et al.

no journal, , 

電子の代わりに一つ負ミュオンが原子核の周りに軌道を作っている原子をミュオン原子と呼ぶ。負ミュオンが物質中に停止すると、負ミュオンは原子核のクーロン場に捕らわれ、ミュオン原子を形成し、負ミュオンの脱励起に伴いミュオン特性エックス線の放出を起こす。このときKa線とKb線の比率など、ミュオン特性エックス線の構造はミュオン原子の状態(分子効果)とミュオン原子の衝突に由来する物質の密度(圧力効果)によって大きく変化することが知られている。本研究グループでは酸化窒素類を測定試料として、ミュオン原子形成における分子効果の検討を行っている。本研究ではJ-PARCミュオン施設において、一酸化二窒素気体について、さまざまな気体圧力でミュオン特性エックス線のスペクトルの測定を行い、ミュオン原子形成における圧力効果を無視できる条件の探索を行った。結果、試料の圧力が0.2気圧以下において圧力効果が無視できることを見いだした。これより予想されるミュオン原子の運動エネルギーに関しても議論を行う。

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