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論文

Visualizing cation vacancies in Ce:Gd$$_{3}$$Al$$_{2}$$Ga$$_{3}$$O$$_{12}$$ scintillators by gamma-ray-induced positron annihilation lifetime spectroscopy

藤森 公佑*; 北浦 守*; 平 義隆*; 藤本 將輝*; Zen, H.*; 渡邊 真太*; 鎌田 圭*; 岡野 泰彬*; 加藤 政博*; 保坂 将人*; et al.

Applied Physics Express, 13(8), p.085505_1 - 085505_4, 2020/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

CeドープGd$$_{3}$$Al$$_{2}$$Ga$$_{3}$$O$$_{12}$$(Ce:GAGG)シンチレーターにおける陽イオン空孔の存在を明らかにするために、ガンマ線誘起陽電子消滅寿命測定(GiPALS)法による測定を行った。GAGGおよびCe:GAGGのGiPALSスペクトルに現れる成分は、バルク中と欠陥に捕獲された状態の陽電子消滅であり、その結果2つの指数減衰成分で構成されている。Ce:Y$$_{3}$$Al$$_{5}$$O$$_{12}$$に関する研究から、欠陥に関連する構造はAl/Ga-Oの複空孔に起因するものであることが示唆された。この成分は、Ce, Mg:GAGGの方が小さくなり、その傾向はリン光の原因である浅い電子トラップの抑制と相関していた。酸素空孔は、Al/Ga空孔の電荷を補う役割をしている。欠陥に関連した構造における寿命は、Mg共ドーピングによって大幅に変化し、これは、酸素空孔とともに、Al/GaサイトでのMg$$^{2+}$$イオンとの集合体を考慮することで理解され、その結果、空孔クラスターが形成された。

論文

J-PARC RCS入射ビーム荷電変換用薄膜の昇温脱離特性

神谷 潤一郎; 金正 倫計; 山崎 良雄; 吉本 政弘; 柳橋 亨*

Journal of the Vacuum Society of Japan, 60(12), p.484 - 489, 2017/12

J-PARC 3GeVシンクロトロンにおいては、入射ビームと周回ビームのマッチングをとるためにマルチターンH$$^{-}$$入射方式を用いている。この方式は、リニアックからのH$$^{-}$$ビームの2つの電子を入射点の薄膜を通過することでストリップし、残った陽子を周回させ次のバンチと合わせることでビームの大強度化を図るものである。入射点にはカーボン薄膜があり、ビームのエネルギーロスによりフォイルは発熱し、放出ガスを発生する。そのためこの薄膜の放出ガス特性を調査することは、ビームラインを超高真空に保ちビームと残留ガスによるビーム損失を低減することにつながるため、加速器の安定運転維持に必須である。本調査では、フォイル発熱時の放出ガスを昇温脱離分析により測定した。試料として実際に3GeVシンクロトロンで用いているもしくは候補である数種のフォイルを用いた。その結果、PVD蒸着薄膜は多層グラフェン薄膜に比べ放出ガスが多く、特に低温での水蒸気成分が多いことがわかった。講演では、各種カーボンフォイルの昇温脱離分析結果及び加速器安定運転のための実機フォイルの脱ガス処理の展望について述べる。

論文

Progress of injection energy upgrade project for J-PARC RCS

林 直樹; 原田 寛之; 堀野 光喜; 發知 英明; 神谷 潤一郎; 金正 倫計; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 高柳 智弘; 谷 教夫; et al.

Proceedings of 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC '13) (Internet), p.3833 - 3835, 2014/07

J-PARC RCSの入射エネルギーの増強(181から400MeV)は、2014年初めに予定されており、これに向けて、進んでいる機器増強の状況を報告する。具体的には、水平ペイントバンプ電磁石電源の更新、増強は、2012年までに完了しており、既に通常運転に用いている。MR/MLF行きのペイントエリアを切替えること、400MeVでも、ペインティングしない調整用のビームを作ること、この2つに必須の可変偏向電磁石システム、電磁石及び電源の据付も2012年に完了した。そして、400MeVを想定したビーム試験も実施し良好な結果を得た。残る大きな増強機器は、新しいシフトバンプ電磁石電源である。現行電源と比較しスイッチングノイズの低減は、期待できるが、新たに発生したリンギングの要因解析、対策を行い製作中である。これは、2013年の長期メインテナンス期間中に据付けられる。

論文

Status of injection energy upgrade for J-PARC RCS

林 直樹; 原田 寛之; 發知 英明; 神谷 潤一郎; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 高柳 智弘; 谷 教夫; 山本 風海; 山本 昌亘; et al.

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3921 - 3923, 2012/05

J-PARC RCSの入射エネルギーを181から400MeVに増強する計画は、2013年に予定されており、これに向けさまざまな準備を進めている。パルス電磁石電源の一部は、既に電流定格の大きな電源に置き換え、問題なく運転に使用している。他方、IGBTチョッパ方式からスイッチングノイズの小さいコンデンサバンク方式の新型電源の変更のため開発を行っている。追加の電磁石系は、入射エネルギー増強後もセンター入射と、ビーム行き先別にペイント領域の切り替えを可能にする。出射部の漏れ磁場追加対策は、ビーム輸送系電磁石からの影響の完全除去から始める。補正四極電磁石系は、まず入射バンプ電磁石による$$beta$$関数補正のために設計製作する。リング中に2台あるプロファイルモニタは、位置の系統誤差を修正する改造を行うとともに色収差のない場所での測定のため、3台目を導入する。将来のビーム不安定性の要因となるキッカーのインピーダンス対策には、高逆耐電圧特性があり、かつ、低い順電圧でも機能するダイオード開発が必要である。それを使ったビーム試験でインピーダンス低減を示すデータを得た。

論文

Magnetic filed mapping and excitation test in vacuum for the kicker magnet in J-PARC RCS

神谷 潤一郎; 金正 倫計; 倉持 勝也; 高柳 智弘; 竹田 修; 植野 智晶; 渡辺 真朗; 山本 風海; 山崎 良雄; 吉本 政弘

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.293 - 296, 2008/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.46(Engineering, Electrical & Electronic)

キッカー電磁石はJ-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)の出射部に設置され、3GeVまで加速された陽子ビームを下流ビームラインへ蹴り出す役割を持っている。キッカー電磁石に印加される電圧は30kVと高いことから、電磁石自体は真空中に設置される。真空中での磁場分布測定は非常に困難なことから、今回、大気中で定格の1/3の印加電圧で、磁場分布測定を行った。3軸ステージに取り付けられたショートサーチコイルを用いて、電磁石のアパーチャーを網羅して磁場分布を測定した。8台の電磁石すべてにおいて測定を行い、結果の比較を報告する。また、真空中での定格運転について、真空度及びアウトガスのスペクトルをモニターしながらエージング運転を行うことで、放電を抑え安定した運転ができるようになったので合せて報告する。

論文

Reduction of outgassing for suppressing electrical breakdown in the kicker magnet of J-PARC RCS

神谷 潤一郎; 金正 倫計; 荻原 徳男; 倉持 勝也; 植野 智晶; 高柳 智弘; 竹田 修; 渡辺 真朗; 山崎 良雄; 吉本 政弘

真空, 50(5), p.371 - 377, 2007/05

J-PARC RCSにおける3GeVビーム取出し用キッカー電磁石は数10kVもの高電圧がかかるパルス電磁石である。そのため電磁石全体が真空中に設置される。その際にいかにして放電を防ぐかが、安定して長期的に電磁石を運転するうえで重要となる。本論文では、放電を防ぐために施されたキッカー電磁石の構造の改善、及び部材段階からの徹底したアウトガス低減による放電抑制の結果について報告する。

論文

J-PARC 3-GeV RCS入射バンプシステムの実験と解析

高柳 智弘; 植野 智晶; 金正 倫計; 竹田 修; 山崎 良雄; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; 渡辺 真朗; 倉持 勝也; 入江 吉郎

Proceedings of 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 31st Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.74 - 76, 2006/00

J-PARC 3GeV RCSの入射バンプシステムは、Linacからの入射ビーム(H-)とRCSの周回ビーム(H+)を合流させ、大強度の陽子ビームを生成する重要な機器の一つである。このうち、1号機を製作した水平シフトバンプ電磁石の磁場分布の測定と、コイル,端板、及び、側板の温度分布測定を行った。また、水平ペイントバンプ電磁石電源の24時間の連続通電試験を行った。その結果、Linacの初期ビーム出力となる181MeVビーム入射の仕様を十分満足することを確認した。

論文

J-PARC 3-GeV RCS入射用パルス電磁石の振動測定

植野 智晶; 高柳 智弘; 金正 倫計; 竹田 修; 山崎 良雄; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; 渡辺 真朗; 倉持 勝也

Proceedings of 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 31st Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.427 - 429, 2006/00

大強度陽子加速器施設(J-PARC)の3GeV RCS入射用のパルス電磁石は、大電流による高速立ち上げと立ち下げを繰り返すため電磁石は振動する。また、渦電流を抑えるためにセラミックスダクトを使用するが、電磁石の振動により割れる可能性がある。そこで、本研究では高速・高精度CCDレーザー変位計を用いて、入射用水平シフトバンプ電磁石の振動測定を行った。

論文

J-PARC RCS出射キッカ電磁石の磁場測定

倉持 勝也; 神谷 潤一郎; 金正 倫計; 竹田 修; 吉本 政弘; 高柳 智弘; 渡辺 真朗; 山崎 良雄; 植野 智晶

Proceedings of 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 31st Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.421 - 423, 2006/00

J-PARCにおける3GeV RCSキッカ電磁石の実機が完成し、真空環境下において60kV, 25ppsでの磁場測定を行った。磁場の安定性、及び、同型キッカ電磁石の比較をし、議論を行う。

論文

Polarization transfer in the $$^{16}$$O($$p,p'$$) reaction at forward angles and structure of the spin-dipole resonances

川畑 貴裕*; 石川 貴嗣*; 伊藤 正俊*; 中村 正信*; 坂口 治隆*; 竹田 浩之*; 瀧 伴子*; 内田 誠*; 安田 裕介*; 與曽井 優*; et al.

Physical Review C, 65(6), p.064316_1 - 064316_12, 2002/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:30.83(Physics, Nuclear)

392MeVでの$$^{16}$$O($$p,p'$$)反応における反応断面積と偏極観測量が散乱角0°から14°までの角度で測定された。$$^{16}$$O原子核の離散準位と共鳴準位へのスピン反転,スピン非反転強度がモデルに依存しない形で得られた。励起エネルギー19~27MeVの領域の巨大共鳴が主に角運動量移行L=1で励起されていることがわかった。$$Delta$$S=1,$$Delta$$L=1をもつスピン双極子遷移の励起強度が求められた。その強度は理論計算と比較された。実験結果は原子核の殻模型から計算された波動関数を用いたDWIA核反応計算で説明されることがわかった。

論文

Thin ice target for $$^{16}$$O (p,p') experiment

川畑 貴裕*; 秋宗 秀俊*; 藤村 寿子*; 藤田 浩彦*; 藤田 佳孝*; 藤原 守; 原 圭吾*; 畑中 吉治*; 細野 和彦*; 石川 貴嗣*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 459(1-2), p.171 - 176, 2001/02

 被引用回数:17 パーセンタイル:22.58(Instruments & Instrumentation)

「まど」なとの氷ターゲットの作成法を記述している。29.7mg/cm$$^{2}$$の氷ターゲットが液体チッソ温度にまで冷まされて磁気スペクトロメータで使用された。$$^{16}$$O (p,p')反応が陽子エネルギー392MeVでこのターゲットを用いて測定された。

口頭

J-PARC 3GeV RCSの新しいコリメータの効果

金正 倫計; 加藤 新一*; 山崎 良雄; 山本 風海; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; 原田 寛之

no journal, , 

J-PARC 3GeV rapid cycling synchrotron(RCS)では、ビーム強度の上昇に伴い、入射点下流の広い範囲で1mSv/hを超える残留線量が測定された。機器のメンテナンスを考慮すると、これ以上のロスは許容されないため、ビーム強度は制限されていた。検討の結果、この高い残留線量の起源は、多重入射の過程ですでに荷電変換され周回しているビームが再度フォイルに衝突し、水平方向に大角度散乱されロスしたものであった。そこで、入射点下流に新しいコリメータを導入し、この散乱によるビームロスを局所化することとした。本コリメータの効果について報告する。

口頭

カーボンフォイルの放出ガス特性と脱ガス

神谷 潤一郎; 柳橋 亨; 金正 倫計; 山崎 良雄; 山本 風海; 吉本 政弘

no journal, , 

大強度陽子シンクロトロンにおいては入射ビームと周回ビームのマッチングをとるために、マルチターンH-入射方式をとることが多い。この方式においてはリニアックからのH-ビームの2つの電子は、シンクロトロン入射点に設置される薄膜を通過することでストリップされ、残った陽子がシンクロトロンを周回し、入射点のマッチングが得られる。J-PARC 3GeVシンクロトロンにおいても本入射方式が採用されている。入射点には約300 ug/cm$$^{2}$$のカーボンフォイルがあり、入射ビームのカーボンフォイルでのエネルギーロスによりフォイルは発熱し、放出ガスを発生する。この放出ガス特性を調べ、効果的な脱ガス条件を調査することはビーム入射部を超高真空に保ち、ビームと残留ガスによるビーム損失を低減するために重要である。フォイル発熱時の放出ガスは昇温脱離分析により測定した。実際に3GeVシンクロトロンで用いている数種のフォイルについて測定した。結果、水蒸気成分が比較的低い温度で急激に上昇しピークを持つことがわかった。このことは低温での脱ガスが可能であることを示唆している。発表では各種カーボンフォイルの昇温脱離分析結果及びそこから導かれる、実機フォイルの脱ガス処理の展望について述べる。

口頭

放射線からの直接エネルギー変換; 放射性廃棄物の資源化の試み

吉井 賢資; 福田 竜生; 神谷 潤一郎; 塩飽 秀啓; 小林 徹; 谷田 肇; 山崎 雄一*; 大島 武*; 矢板 毅

no journal, , 

原子力発電所などから発生する放射性廃棄物は年々増え続けており、その処理や貯蔵の方法については現在議論がなされているところである。放射性廃棄物に含まれるRIは長期間連続的にエネルギーを放射し続けることから、安定なエネルギー源としてもみなすことができる。このような視点での研究は過去なされていたが、現在の我が国では盛んではない。廃棄物の貯蔵限界が迫っていることを踏まえ、本研究では廃棄物の資源化の可能性について再検討を行った。特に、固化体からの主なガンマ線である660keV ($$^{137}$$Cs), 60keV ($$^{241}$$Am), 30keV ($$^{237}$$Np)を用いた変換に重点を置いた。試料については、炭化ケイ素(SiC), III-V属半導体(CdTe, GaAs等)などを対象とした。測定の結果、入射エネルギーを基準としたエネルギー変換効率は0.1-1%以下と高くはないものの、廃棄物のエネルギー資源化への可能性があることが示唆された。またガンマ線吸収効率の高い重元素を含む系のほうが良いことも確かめられた。詳細は当日報告する。

口頭

SiCの放射線直接エネルギー変換材料への応用可能性

吉井 賢資; 福田 竜生; 谷田 肇; 塩飽 秀啓; 神谷 潤一郎; 牧野 高紘*; 山崎 雄一*; 大島 武*; 矢板 毅

no journal, , 

放射性廃棄物を安定的なエネルギー源として活用するため、放射線の直接エネルギー変換研究を行った。前回の学会では、SiCやCdTeなど放射線劣化に強い半導体接合系について調べたが、有害物質を含まないSiCに絞った研究を行った。試料は単結晶SiC上にNi薄膜を80nm積層したショットキーダイオードを用いた。エネルギー変換実験は、$$^{237}$$Npからのガンマ線(30keV)および$$^{241}$$Amからのガンマ線(60keV)の利用を想定し、SPring-8の放射光ビームラインBL22XUからの単色X線を用いて行った。さらにCuK$$alpha$$線(8keV)を利用した実験も行った。発電実験に先立ち、暗電流条件において電流-電圧測定を行ったところ、理想のダイオードに近い良質な試料であることが分かった。ガンマ線あるいはX線照射時の電力は1cm$$^{2}$$当たり0.1$$mu$$W程度であった。また、市販のSi対応電池では60keV近傍においてはほとんど発電せず、SiCの優位性が判明した。入射光に対する効率は8-60keVで0.1%程度以下であった。モンテカルロ法により試料内部におけるX線のエネルギー損失過程についての計算を進めており、それに基づく効率計算なども報告する。

口頭

ガンマ線誘起陽電子消滅寿命測定システムの開発

平 義隆*; 藤本 將輝*; 藤森 公佑*; 北浦 守*; Zen, H.*; 岡野 泰彬*; 保坂 将人*; 山崎 潤一郎*; 加藤 政博*; 平出 哲也; et al.

no journal, , 

一般的な陽電子源には$$^{22}$$Naなどの放射性核種が利用されるが、厚さ1mm以上の金属材料を透過できないといった問題がある。厚さ数cmのバルク試料及び圧力炉や高温炉など容器に入れられた試料に陽電子を発生させる方法として、高エネルギーガンマ線を利用するガンマ線誘起陽電子消滅寿命測定法(Gamma-ray induced positron annihilation lifetime spectroscopy: GiPALS)がある。陽電子の消滅寿命は、金属材料では200ps程度であるため陽電子寿命を正確に測定するためにはそれよりもパルス幅の短いガンマ線をGiPALSに利用することが重要である。我々は、UVSORにおいて90$$^{circ}$$衝突レーザーコンプトン散乱を用いて独自に開発してきたパルス幅2psの超短パルスガンマ線のGiPALSへの原理実証実験に成功した。

口頭

UVSORにおけるガンマ線誘起陽電子消滅寿命測定法の開発

平 義隆*; 藤本 將輝*; 藤森 公佑*; 北浦 守*; Zen, H.*; 岡野 泰彬*; 保坂 将人*; 山崎 潤一郎*; 加藤 政博*; 平出 哲也; et al.

no journal, , 

一般的な陽電子源には$$^{22}$$Naなどの放射性核種が利用されるが、厚さ1mm以上の金属材料を透過できないといった問題がある。厚さ数cmのバルク試料及び圧力炉や高温炉など容器に入れられた試料に陽電子を発生させる方法として、高エネルギーガンマ線を利用するガンマ線誘起陽電子消滅寿命測定法(Gamma-ray induced positron annihilation lifetime spectroscopy: GiPALS)がある。陽電子の消滅寿命は、金属材料では200ps程度であるため陽電子寿命を正確に測定するためにはそれよりもパルス幅の短いガンマ線をGiPALSに利用することが重要である。我々は、UVSORにおいて90$$^{circ}$$衝突レーザーコンプトン散乱を用いて独自に開発してきたパルス幅2psの超短パルスガンマ線のGiPALSへの原理実証実験に成功した。

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