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論文

CR-39を用いたレーザー駆動陽子線計測における光中性子起因エッチピットの弁別手法の開発

金崎 真聡; 福田 祐仁; 近藤 公伯; 小田 啓二*; 山内 知也*

レーザー研究, 42(2), p.168 - 173, 2014/02

水素を背景ガスとするクラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験では、高エネルギー陽子線の発生とともに、最大で200MeV程度の電子線が発生している。このような高エネルギー電子線は、制動放射によりエネルギーの高い光子を放出し、さらに光子は光核反応により中性子を放出する。イオン検出器として用いているCR-39は、中性子が入射した場合に内部の水素原子が反跳されることで間接的に陽子線と同等のエッチピットが形成される。すなわち発生する光中性子がイオン計測のノイズになるという問題が生じている。この問題を解決するため、入射角度に関連するエッチピット開口部形状、及び、入射エネルギーに関連するエッチピット開口径とグレースケール(開口部中心の濃淡)、を組み合わせた新たな解析手法を開発し、レーザーで加速された本来の陽子線由来のエッチピットと光中性子由来のエッチピットを弁別した。

論文

Generation of 50-MeV/u He ions in laser-driven ion acceleration with cluster-gas targets

福田 祐仁; 榊 泰直; 金崎 真聡; 余語 覚文; 神野 智史; 反保 元伸*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.*; 林 由紀雄; 神門 正城; et al.

Proceedings of SPIE, Vol.8779 (Internet), p.87790F_1 - 87790F_7, 2013/05

 パーセンタイル:100

後方散乱を利用することで、CR-39の検出限界を超える高エネルギーイオンを検出可能な新しいイオンビーム診断法を開発したこの新しいビーム診断法と磁場型エネルギー分析装置とを組合せて、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験に適用し、核子あたり50MeV/uにまで加速されたヘリウムイオンビーム生成を確認した。

論文

Identification of high energy ions using backscattered particles in laser-driven ion acceleration with cluster-gas targets

福田 祐仁; 榊 泰直; 金崎 真聡; 余語 覚文; 神野 智史; 反保 元伸; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 林 由紀雄; 神門 正城; et al.

Radiation Measurements, 50, p.92 - 96, 2013/03

 被引用回数:10 パーセンタイル:22.62(Nuclear Science & Technology)

プラスチック板上に設置した1枚のCR-39を用いて、CR-39の検出限界を超える高エネルギーイオンを検出可能な新しいイオンビーム診断法を開発した。サイクロトロン加速器で生成させた核子あたり25MeVのヘリウムイオンビームを用いて、このビーム診断法の原理検証実験を行った。その結果、CR-39の裏面に多数の楕円形のエッチピットが観測された。詳しい解析の結果、このエッチピットは、入射ヘリウムイオンがプラスチック板中で非弾性散乱して生成した重イオンによって形成されることが示唆された。この新しいビーム診断法を、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験に適用し、核子あたり50MeVにまで加速されたイオンを同定した。

論文

A High energy component of the intense laser-accelerated proton beams detected by stacked CR-39

金崎 真聡; 服部 篤人; 榊 泰直; 福田 祐仁; 余語 覚文; 神野 智史; 西内 満美子; 小倉 浩一; 近藤 公伯; 小田 啓二*; et al.

Radiation Measurements, 50, p.46 - 49, 2013/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:39.84(Nuclear Science & Technology)

スタックしたCR-39飛跡検出器を用いてレーザー駆動陽子線の高精度計測を行った。8J, 40fsのチタンサファイヤレーザーをポリイミドフィルムに集光し、陽子線を発生させた。サンプルはラジオクロミックフィルムとCR-39のスタックを厚さ13$$mu$$mのアルミニウムフィルターで覆ったものを使用し、真空中で陽子線の照射を行った。エッチピットを確認することができた最も後方に位置するCR-39のエッチピットを解析することで、高エネルギー成分の陽子のエネルギーをこれまでよりも高精度に求めた。CR-39中の残余飛程は、多段階エッチング法によるエッチピットの成長曲線を利用して算出し、そこから、発生した陽子の最大エネルギーは14.39$$pm$$0.05MeVと求められた。この手法を用いれば、数十MeV級のレーザー駆動陽子線の最大エネルギーを10keVのオーダーまで高精度に求めることが可能である。

論文

A Diagnosis of intense ion beam by CR-39 detectors analyzing the back scattered particles

金崎 真聡; 山内 知也*; 福田 祐仁; 榊 泰直; 堀 利彦*; 反保 元伸; 倉島 俊; 神谷 富裕; 小田 啓二*; 近藤 公伯

AIP Conference Proceedings 1465, p.142 - 147, 2012/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:43.3

電子線やX線などが混在する複雑な放射線場において、イオンビーム診断は新しい分析手法を要請している。特に、ビームが高強度パルスとして生じる場合には適用可能な検出器は限られる。レーザー駆動粒子線加速はそのような典型例であり、CR-39固体飛跡検出器にはイオンのみを選択的に検出する能力がある。本研究では、適切な散乱体の上においたCR-39の裏面に形成されるエッチピットを用いて、CR-39の検出閾値を超える数十MeVの高エネルギーイオンビームの診断が可能であることを明らかにした。

論文

The Diagnosis method for high-energy ion beams using backscattered particles for laser-driven ion acceleration experiments

金崎 真聡; 福田 祐仁; 榊 泰直; 堀 利彦; 反保 元伸; 近藤 公伯; 倉島 俊; 神谷 富裕; 小田 啓二*; 山内 知也*

Japanese Journal of Applied Physics, 51(5), p.056401_1 - 056401_4, 2012/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:69.24(Physics, Applied)

プラスチック製プレートの上にマウントしたCR-39に100MeVのイオンビームを照射した。イオンビームのエネルギーは、CR-39の検出閾値を超える値であったが、CR-39の裏面に多数の楕円形のピットが観測された。詳細な解析の結果、これら楕円形のピットは、プラスチックプレートから後方散乱された粒子によって形成されたことが明らかになった。この手法は、レーザー駆動イオン加速実験のような混成場において、イオンビーム形状決定、及びCR-39の検出閾値を超えるエネルギー成分の測定を簡便に行うことが可能である。

論文

イオンビーム特性評価を目的とした固体飛跡検出器CR-39の利用

金崎 真聡; 福田 祐仁; 榊 泰直; 西内 満美子; 近藤 公伯; 倉島 俊; 神谷 富裕; 服部 篤人*; 小田 啓二*; 山内 知也*

プラズマ・核融合学会誌, 88(5), p.261 - 275, 2012/05

固体飛跡検出器として用いられているCR-39は、光学材料として開発されたプラスチック素材で、大気中のラドン濃度計測や、宇宙線計測,生物細胞照射実験などさまざまな分野に利用されている。レーザープラズマのような電子線やX線が混在する場においても、イオンのみを選択的に検出し、またその精度が非常に高いことから、混成場におけるイオン検出器として注目を集めている。CR-39には、イオンビーム特性(エネルギー同定,核種同定など)に関する情報を引き出すために、さまざまな検出法や解析手法が存在する。しかし、それら手法のほとんどは、プラズマ研究者に広く知られていないのが現状である。本講座では、ここ数年間の原子力機構と神戸大学大学院海事科学研究科の共同研究の成果を中心に、CR-39を用いたレーザー駆動イオンビームの特性評価に関する解説を行う。

論文

Discussion on concepts for radiological dosimetric quantities in the Japan Health Physics Society

高橋 史明; 小田 啓二*

JAEA-Conf 2007-002, p.171 - 176, 2007/02

国際放射線防護委員会(ICRP)及び国際放射線単位測定委員会(ICRU)は、放射線防護を目的のための線量計測量を定義してきた。これらの量は、被ばくによる健康影響を適切に定量化する必要があるため、他の諸量には見られない固有の複雑さがある。そこで、日本保健物理学会では、線量計測量に関する問題点を議論するための専門研究会を2005年4月に設立した。同研究会における主要な議論は、放射線質により線量に荷重する係数,ICRPの勧告する防護量及びICRUの定める実用量である。被ばく線量は、放射線輸送計算技術の発展もあり、従来よりも精密な解析が可能となった。一方で、生物影響にかかわる不確かさは依然として大きいとされている。また、防護量については、幾つかの誤用例が指摘されてきた。研究会は設立以降、種々の被ばく条件について、防護量及び関連する係数の意味,適用及び伴う不確かさを議論してきた。研究会の最終目標は、より理解しやすいシンプルな線量の体系を構築することにある。一方で、シンプルな体系は、放射線モニタリング,個人被ばく管理などの実際の防護に矛盾しないという条件を満たして初めて構築されると研究会は考える。

論文

Some comments on current system of dosimetric quantities

小田 啓二*; 高橋 史明; 日本保健物理学会放射線防護に用いる線量概念の専門研究会

Proceedings of 2nd Asian and Oceanic Congress Radiological Protection (AOCRP-2) (CD-ROM), p.52 - 55, 2006/10

日本保健物理学会は、2005年4月に放射線防護に用いる線量概念に関する専門研究会を設立した。同専門研究会は、以降、国際放射線防護委員会(ICRP)及び国際放射線単位測定委員会(ICRU)が定義する諸量について、議論してきた。論点の一つは、さまざまな放射線種における生物学的効果比を考慮するために定義された線質係数及び放射線荷重係数である。また、ICRPが勧告する防護量及びICRUが測定を目的として定義する実用量といった種々の線量についても、議論を重ねてきた。特に、この防護量と実用量の関係は、専門研究会の議論でも最も重要な位置づけを占めている。専門研究会は、放射線防護において共通認識として受け入れられる線量システムを提言する予定である。本会議においては、専門研究会でのこれまでの議論の経過を報告する。

論文

Development of rapid dose assessment program from activated sodium in human body for criticality accident

高橋 史明; 遠藤 章; 山口 恭弘; 小田 啓二*

保健物理, 41(3), p.180 - 187, 2006/09

臨界事故時に体内に生成される放射化ナトリウム(ナトリウム-24)量に基づき、迅速な線量評価を可能とする線量評価システムRADAPASを開発した。このシステムは、汎用のパーソナルコンピュータで動作する。仮想した幾つかの事故現場について、モンテカルロ計算で既に解析したエネルギースペクトル及びそれに対応した換算係数データをシステムに内蔵している。線量評価に必要な情報は、インターフェイス画面を用いて対話形式で入力する。被ばくにより受けた人体への吸収線量は、内蔵したデータ及びユーザーが与えた情報に基づき、ナトリウム-24の放射能測定値より迅速に換算評価される。また、過渡臨界実験装置(TRACY)における実験及び過去の臨界事故の重度被ばく者に対する線量評価により、RADAPASの適用性を検証した。その結果は、RADAPASが事故直後の線量評価の初期的な推定に十分適用であることを示した。

論文

Radiator design for detecting high-energy neutrons with a nuclear track detector

小田 啓二*; 今坂 雄一*; 山内 知也*; 中根 佳弘; 遠藤 章; 俵 裕子*; 山口 恭弘

Radiation Measurements, 40(2-6), p.570 - 574, 2005/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:53.45(Nuclear Science & Technology)

原子核飛跡検出器は、中性子に対する積算型個人線量計として広く利用されているが、10数MeV以上の高エネルギー中性子に対しては感度が急激に低下する問題がある。そこで、高エネルギー中性子との核反応によって重荷電粒子を放出し、飛跡検出器と組合せることにより、検出効率及びエネルギー特性を改良できるラジエータを提案した。中性子との相互作用に基づく解析により、重水素化物質とポリエチレンから成る二層構造が検出効率の特性改善に有望であることを見いだした。この二重構造において、重水素化物質層は、ポリエチレン層で中性子との核反応により発生した陽子の減速材としての役割に加え、自らの層内で発生する重水素の供給源の役割も担っている。そしてTIARAの準単色中性子場を用いた照射実験により、軽水及び重水ラジエータの二重構造による増感効果を実験的に確認した。また二層の厚さを変えることにより、相対感度の中性子エネルギー依存性をある程度制御できることを見いだした。

論文

Improvement of neutron detection efficiency with high sensitive CR-39 track detector

小田 啓二*; 一定 弘毅*; 宮脇 信正*; 山内 知也*; 中根 佳弘

Radiation Measurements, 34(1-6), p.171 - 175, 2001/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:46.95

高エネルギー加速器施設や宇宙分野における個人被ばく線量評価において、20MeV以上の中性子に対する測定技術を確立することは非常に重要である。本研究では固体飛跡検出器適用を検討するために2つのテーマで実験を行った。1つは従来の素子で測定の困難な低LET粒子に対する感度に高い新素材を用いた検出器の開発である。開発中の検出器と従来型検器をD-T中性子場において比較照射した結果、新型は従来型の2倍以上の感度を有することを確認した。もう1つの実験は、数10MeV領域において検出器感度への寄与が増大すると思われる重粒子の寄与の測定である。多段階エッチング手法と成長曲線手法を重粒子へ適応し、TIARAの65MeV準単色中性子場で照射した素子の粒子弁別を行った結果、応答関数計算コードによる重粒子寄与率計算結果と一致し、重粒子の応答関数への寄与を実験的に検証することができた。

論文

TRU廃棄物の処分概念の検討概要

原 啓二; 小田 英紀*; 藤原 啓司*; 塚本 政樹*; 間野 正

原子力バックエンド研究, 6(2), p.233 - 253, 2000/05

本稿は、再処理施設及びMOX加工施設から発生するTRU廃棄物の処分の具体的方法とその安全性の見通しについて取りまとめたTRU廃棄物処分概念検討書の概要を紹介するものである。

口頭

高エネルギー中性子用モニタ・線量計の開発

遠藤 章; 佐藤 達彦; 佐藤 大樹; 志風 義明; 谷村 嘉彦; 三枝 純; 堤 正博; 山口 恭弘; 金子 広久; 小田 啓二*; et al.

no journal, , 

平成15$$sim$$17年度にわたり、連携重点研究「陽子加速器施設における線量評価に関する研究」において、高崎研TIARAを利用して行った高エネルギー中性子用モニタ,線量計の開発の成果を報告する。J-PARC等の高エネルギー加速器施設においては、遮蔽体を透過し線量寄与が大きい高エネルギー中性子に対する放射線防護が重要である。そこで、高エネルギー中性子に対して適切な線量応答特性を有する中性子モニタ,個人線量計の開発を進めるとともに、測定値の保証に不可欠な校正技術に関する研究を行った。モニタの開発では、液体シンチレータとデジタルオシロスコープを用いた信号解析技術により、1GeVまでの中性子に適用できるモニタを開発した。個人線量計の開発では、固体飛跡検出器に重水素化物質とポリエチレンから成る二層構造ラジエータを付加することで高エネルギー中性子に対する感度,エネルギー特性を改善する方法を見いだした。これを高速顕微鏡による高速読み取り技術と組合せ、積算型個人線量計として利用できる見通しを得た。校正技術の開発では、TIARA準単色中性子場の特性評価を行い、照射野内外の中性子スペクトル,散乱線の寄与割合等を評価し、今後の校正場構築のための基礎データを取得した。

口頭

Application of CR-39 in laser-driven ion acceleration experiments

福田 祐仁; 金崎 真聡; 榊 泰直; 堀 利彦*; 反保 元伸; 近藤 公伯; 倉島 俊; 神谷 富裕; 小田 啓二*; 山内 知也*

no journal, , 

固体飛跡検出器CR-39は、レーザー駆動イオン加速実験において広く利用されており、レーザープラズマなどの電子線やX線などが混在する場においてもイオンビームを選択的に検出することができると言う利点がある。しかし、阻止能がCR-39の検出限界を超えるような高エネルギーイオンビームの検出は不可能である。このような場合、数枚のCR-39を束ねたスタックを用いて高エネルギーイオンビームの特性評価を行うこと等が行われている。われわれは、CR-39の後方に置いた散乱体からの後方散乱粒子を検出するという、簡便な高エネルギーイオンビームの特性診断法を考案し、高崎量子応用研究所TIARA施設の100MeV Heイオンビームを用いてこの新しい診断法の原理検証を行った。その結果、この手法により、CR-39の裏面に形成されるエッチピットを観察し、検出閾値を超える高エネルギーイオンビームの診断が可能であることを確認した。この診断法を関西光科学研究所J-KARENレーザーを用いたイオン加速実験に適用し高エネルギーイオンの検出に成功した。

口頭

High energy components of the intense laser-driven proton beams detected by stacked CR-39

金崎 真聡; 山内 知也*; 西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 榊 泰直; 小倉 浩一; 谷本 壮; 余語 覚文; 堀 利彦*; 匂坂 明人; et al.

no journal, , 

固体飛跡検出器CR-39を用いたレーザー駆動プロトンビームの高精度エネルギー計測を行った。J-KARENレーザーを薄膜ターゲットに照射することによって発生したプロトンビームを、スタックにしたCR-39を用いて検出した。多段階エッチング法を用いたエッチピット成長挙動の詳細な解析により、発生したプロトンビームの最大エネルギー値について、従来の飛行時間計測法よりも約10倍の精度で求めることに成功した。

口頭

CR-39を用いたレーザー駆動陽子線の高精度計測

金崎 真聡; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 神野 智史; 西内 満美子; 小倉 浩一; 近藤 公伯; 小田 啓二*; 山内 知也*

no journal, , 

レーザー駆動粒子加速実験において、イオン計測には主としてCR-39飛跡検出器が用いられている。CR-39はレーザー駆動粒子加速実験のような混成場において電子線やX線には感度を示さず、イオンのみを選択的に検出することが可能である。また、化学エッチング処理によって現れたエッチピットの空間分布からビームプロファイルを求めることができるだけではなく、個々のエッチピットの成長挙動を詳細に解析することで、その核種やエネルギーを精度良く求めることも可能である。本研究では、多段階エッチング法によって求められたエッチピットの成長曲線を解析することで、数十MeV級のレーザー駆動陽子線の最大エネルギーを従来よりも10倍程度高い精度で決定した。

口頭

CR-39によるレーザー駆動粒子線の高精度エネルギー評価

服部 篤人*; 金崎 真聡; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 神野 智史; 西内 満美子; 小倉 浩一; 近藤 公伯; 小田 啓二*; et al.

no journal, , 

近年、高強度レーザーの技術開発が進み、本来大型の加速器施設でしか発生させることができなかったような粒子線が、レーザー駆動の加速手法を用いて発生させることが可能となっている。しかし、この方法でイオンを加速させた場合、高エネルギーの電子線やX線も同時に発生するため、イオンビームの診断は容易ではない。そこで、このような放射線の混在場においては、イオンのみを高感度で検出することができるCR-39のスタックでイオンビームの診断を行い、発生したイオンの最大エネルギー決定が行われている。しかし、通過したCR-39の厚みからエネルギーを求めるという従来の方法では、例えば、14.0$$sim$$17.4MeV程度、もしくは、少なくとも14MeVのプロトンが発生した、という大まかな評価しか行われてこなかった。本講演では、CR-39のエッチピット成長曲線を解析することで、従来よりも10倍の精度で、数十MeV級イオンの最大エネルギーを決定できる手法を見いだしたので報告する。

口頭

リアルタイム型トムソンパラボラシステムによるレーザー駆動粒子線計測

金崎 真聡; 榊 泰直; 福田 祐仁; 余語 覚文; 神野 智史; 西内 満美子; 小倉 浩一; 近藤 公伯; 小田 啓二*; 山内 知也*

no journal, , 

レーザー駆動粒子加速実験では、イオンや電子線,X線などさまざまな放射線の影響があるために、イオン計測にはCR-39飛跡検出器が広く利用されている。しかし、高繰り返しレーザーを用いる場合、実験の効率を向上させるため、実時間性を有するイオン検出器が求められている。そこで、数十MeV級のイオンに対応したリアルタイム型トムソンパラボラシステムを開発し、レーザー駆動粒子線の計測を行った。実時間性をもたせるため検出部に蛍光膜ZnS(Ag)を用い、その後方に設置したCR-39でシステムの校正を行った。

口頭

クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速における後方散乱イオンを用いた高エネルギーイオンの同定

福田 祐仁; 榊 泰直; 金崎 真聡; 余語 覚文; 神野 智史; 反保 元伸; Faenov, A.*; Pikuz, T.; 林 由紀雄; 神門 正城; et al.

no journal, , 

原子力機構高崎量子応用研究所TIARA装置を用いた実験により、CR-39の検出限界を超えるエネルギーを有するイオンを後方散乱法により検出する手法の原理検証に成功した。この手法を、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験に適用し、核子あたり50MeVのイオンの検出に成功した。

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