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論文

Evaluation of dose level in a laser-driven ion accelerator using PHITS code

榊 泰直; 福田 祐仁; 西内 満美子; 神野 智史; 金崎 真聡; 余語 覚文; 近藤 公伯; 西藤 文博; 深見 智代; 上野 正幸; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.182 - 185, 2014/04

新規開発中のレーザー駆動型粒子線加速器は、加速イオンのエネルギーが上がるにつれて、その遮蔽能力の評価が重要になってくる。そこで、われわれはベンチマークとしてPHITSコードの有用性を実験結果と比較した。その結果、実測値と計算値がほぼ一致することが確認され、PHITSコードがベンチマークになり得ることがわかった。

論文

Insertable pulse cleaning module with a saturable absorber pair and a compensating amplifier for high-intensity ultrashort-pulse lasers

余語 覚文; 近藤 公伯; 森 道昭; 桐山 博光; 小倉 浩一; 下村 拓也; 井上 典洋*; 福田 祐仁; 榊 泰直; 神野 智史; et al.

Optics Express (Internet), 22(2), p.2060 - 2069, 2014/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:41.46(Optics)

We demonstrate the performance of an efficient insertable pulsecleaning module that uses a saturable absorber pair with a compensatingmulti-pass amplifier. The module is implemented with a conventional CPATi:sapphire laser system. It suppresses the amplified spontaneous emission (ASE) level of the pulse pedestal by about three orders of magnitude whilepreserving the output pulse energy and repetition-rate of the overall lasersystem. The effectiveness of the cleaning module is confirmed in laserdrivenproton acceleration experiments. At the 10$$^{9}$$ W/cm$$^{2}$$ pedestal level, the surface structure and electrical resistivity of an insulator target (100 nmsilicon nitride) are preserved prior to the arrival of the intense ultrashortpulse.

論文

Mie scattering from submicron-sized CO$$_2$$ clusters formed in a supersonic expansion of a gas mixture

神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T.; Boldarev, A. S.*; et al.

Optics Express (Internet), 21(18), p.20656 - 20674, 2013/09

 被引用回数:15 パーセンタイル:24.92(Optics)

三段コニカルノズルを流れる混合ガスジェット中でのクラスター形成に関する数学モデルを提唱した。これを実験的に検証するために、ターゲットからの散乱光の角度分布を測定するミー散乱法を用いてクラスターサイズを評価した。CO$$_2$$(30%)/H$$_2$$(70%)及びCO$$_2$$(10%)/He(90%)混合ガス中に形成されるCO$$_2$$クラスターの平均サイズは、それぞれ0.28$$pm$$ 0.03$$mu$$mと0.26$$pm$$0.04$$mu$$mであった。さらに干渉計を用いることによりガス密度を測定した結果、モデルと2倍以内で一致した。また、ドライネス($=モノマー/(モノマー+クラスター)$比)はモデルを支持する結果であった。このような実験結果により、クラスター形成の数学モデルが混合ガスに対して十分信頼できることが証明された。

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

Characterization of submicron-sized CO$$_2$$ clusters formed with a supersonic expansion of a mixed-gas using a three-staged nozzle

神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T.; Boldarev, A. S.*; et al.

Applied Physics Letters, 102(16), p.164103_1 - 164103_4, 2013/04

 被引用回数:18 パーセンタイル:25.75(Physics, Applied)

ボルダレフモデルに基づいて設計された3段コニカルノズルを用いて、CO$$_2$$/He、あるいは、CO$$_2$$/H$$_2$$混合ガスの超音速膨張中に形成されるCO$$_2$$クラスターのサイズについて、光散乱の角度分布を測定することにより評価した。実験データは、ミー散乱理論を用いて解析し、CO$$_2$$クラスターのサイズについて、それぞれ、0.22$$mu$$mと0.25$$mu$$mと求まった。この結果は、ボルダレフモデルがミクロンサイズのクラスター生成に対して十分信頼できることを示している。

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

Development of a single-shot-imaging thin film for an online Thomson parabola spectrometer

榊 泰直; 金崎 真聡; 福田 祐仁; 西内 満美子; 堀 利彦; 余語 覚文; 神野 智史; 仁井田 浩二*

Review of Scientific Instruments, 84(1), p.013301_1 - 013301_7, 2013/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.85(Instruments & Instrumentation)

シングルショットイメージング薄膜がオンライントムソンパラボラのために開発され、原子力機構関西光科学研究所のJ-KARENレーザーでその最初のデータがとられた。MCPなどのイメージングデバイスを使わずとも、4MeV陽子のエネルギースペクトルが計測された。これらの解析には、原子力機構が作成したモンテカルロ型イオン輸送システム(PHITS)コードが利用され、イメージング薄膜の発光特性を実によく再現させた。これらは、今後、新たな計測システムを構築するうえで有効なツールとなるであろう。

論文

Analytical methods using a positron microprobe

岡 壽崇; 神野 智史*; 藤浪 真紀*

Analytical Sciences, 25(7), p.837 - 844, 2009/07

 被引用回数:11 パーセンタイル:82.67(Chemistry, Analytical)

陽電子は、材料中の欠陥を検出することができ、また、電子と異なる散乱プロセスを経るため、材料分析に広く使用されてきた。1980年代には陽電子ビームの単色化とマイクロビーム化が行われ、陽電子を用いた材料分析法はさらに発展した。本論文では、マイクロビーム化技術と、マイクロビームの材料分析への応用についてレビューする。

口頭

ポリエチレンの自由体積空孔挙動の温度依存性

岡 壽崇; 神野 智史*; 富士原 彩*; 藤浪 真紀*

no journal, , 

系統的に密度を変えたポリエチレンの自由体積空孔の挙動を陽電子消滅寿命測定法で調べ、密度による非晶部の微視的な構造の変化を検討した。オルト-ポジトロニウム($textit{o}$-Ps)平均寿命測定の密度依存性から、高密度(高結晶化度)のポリエチレンほど自由体積サイズが小さいことがわかった。また、$textit{o}$-Ps寿命の温度依存性から、ポリエチレンの熱膨張率は密度と関係していることが明らかになった。

口頭

Development of positron probe microanalyzer using RI source and its applications

藤浪 真紀*; 神野 智史*; 岡 壽崇; 河島 祐二*

no journal, , 

Positron probe microanalyzer (PPMA) has been installed using $$^{22}$$Na source. The open-colume type defects in strained pure iron samples were detected by the PPMA.

口頭

数十MeV級レーザー駆動型粒子線用オンライン・トムソンスペクトロメーターの開発

榊 泰直; 金崎 真聡; 福田 祐仁; 西内 満美子; 余語 覚文; 神野 智史; 片桐 政樹*; 仁井田 浩二*

no journal, , 

原子力機構では、コンパクトな高エネルギー粒子源の開発を目指しレーザー駆動型粒子線源の開発を行っている。レーザー駆動型粒子線の計測では、レーザーが物質に照射されて生じるプラズマ状態から発生する、電子線やX線などのさまざまな放射線の影響があるために、電子に感度がないCR39などの固体飛跡検出器が一般的に使われている。そのため、レーザー光とイオン発生に関する計測は実時間性のないCR39の解析を、パラメータごとに大量に行わねばならず、そのことがデータ解析の進捗を妨げることが多いのが現状である。そこで、数十MeVのオンライン計測を狙い、原子力機構が開発した中性子検出用の蛍光体ZnS:Agと、そのデータ解析にモンテカルロ型粒子輸送計算(PHITS)コードを利用した、オンライン型の高精度トムソンスペクトロメーターを開発する手法を確立したので報告する。

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。

口頭

PHITSコードを用いたレーザー駆動型イオン加速装置のための線量評価

榊 泰直; 福田 祐仁; 金崎 真聡; 神野 智史; 余語 覚文; 西内 満美子; 神門 正城; 上野 正幸; 深見 智代; 仁井田 浩二*

no journal, , 

レーザー駆動イオン加速は非常にコンパクトなサイズで、非常に高エネルギーのイオン加速ができるという反面、加速時に用いるホットプラズマから「大量の電子線・X線などの複合放射線」が加速イオンとともに同時発生されるという問題もある。レーザー駆動型加速器を実現するためには、文部科学省から放射線発生装置として設置許認可を受けなくてはならないが、どの様な条件(レーザー強度,クラスターサイズ・密度など)で、その程度の複合的放射線場が発生するのか?などのメカニズムが十分に調査されておらず、放射線発生装置としての設置条件,線量評価方法、及び、レーザーショット条件による放射線発生のモデル化の早期確立を推進する必要がある。われわれは、「実験時に設置するガラス線量計で得られた積算線量」と、放射線遮蔽評価で実績のある「原子核モデルや評価済み核データライブラリを用いたモンテカルロ型粒子輸送コード(PHITSコード)の計算結果」を比較解析することで、レーザー駆動型イオン加速装置における放射線評価手法の確立に向けた動きを開始したので報告する。

口頭

レーザー駆動イオンビーム・オンラインイメージング解析用ZnS(Ag)蛍光膜の発光応答特性評価

金崎 真聡; 榊 泰直; 福田 祐仁; 余語 覚文; 神野 智史; 近藤 公伯; 赤城 卓*; 服部 篤人*; 松川 兼也*; 小田 啓二*; et al.

no journal, , 

レーザー駆動イオン加速では、さまざまな核種の高エネルギーイオンが発生するとともに、バックグラウンドノイズとなり得る電子線やX線などさまざまな放射線が同時に発生する。これらのノイズを低減し、イオンに対して高い感度を示し、オンラインで2次元的にイオンビームをイメージングできるZnS(Ag)蛍光薄膜の厚みの最適化をPHITSコードを用いて行った。また、シンクロトロンのイオンビームを照射し、その発光をCCDで捉え、入射粒子数に対する発光応答特性を評価した。

口頭

飛跡検出器の重イオンに対する真空効果を考慮した応答特性評価

服部 篤人*; 金崎 真聡; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 神野 智史; 堀 利彦; 倉島 俊; 神谷 富裕; 近藤 公伯; et al.

no journal, , 

ポリアリルジグリコールカーボネート(PADC)は、CR-39という商品名で知られており、極めて高い感度を示すエッチング型固体飛跡検出器として用いられている。CR-39を用いて高精度なビーム診断を行うためには、その照射環境が検出感度に与える影響についても十分に精査する必要性がある。そこで、今回は真空効果と呼ばれるイオン照射前後及び照射中に試料を真空中に保持することで、検出感度が低下する現象について注目し実験を行った。これまでの研究ではプロトン及びアルファ粒子のみ評価が行われていた。そこで本研究では重イオンであるCイオンについて、真空効果を定量的に評価し、重イオンにおける真空効果を初めて確認した。

口頭

レーザー駆動イオン加速のためのクラスターターゲット診断装置の開発

神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T.; Boldarev, A. S.*; et al.

no journal, , 

クラスターガスターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速において、大きいサイズのクラスターを発生させるため、Boldarevモデルに基づいて特別にデザインされた三段コニカルノズルを用いている。本研究では、加速機構解明や最適条件探索のために、ミー散乱と干渉計を用いたターゲット診断装置を開発した。CO$$_2$$(30%)とH$$_2$$(70%)の混合ガスのガスジェットに対する散乱光の角度分布を測定したところ、サブミクロンサイズのCO$$_2$$クラスターが生成されていることが明らかになった。また、ガスジェットに対して干渉像を取得し、ガス密度を求めた。

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