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論文

Diffusion and sorption behavior of HTO, Cs, I and U in mortar

赤木 洋介*; 加藤 博康*; 舘 幸男; 坂本 浩幸*

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 5, p.233 - 236, 2018/11

福島第一原子力発電所の廃止措置によって放射性物質によって汚染されたコンクリートが多量に発生することが想定される。廃止措置や放射性廃棄物管理(除染や処分等)のための計画を策定するうえでは、コンクリート材料中の放射能インベントリや分布を推定することが重要となる。本研究では、OPCモルタル中のHTO, Cs, I, Uの実効拡散係数(De)及び分配係数(Kd)を、透過拡散試験及びバッチ収着試験によって実測した。取得されたDeはHTO, I, Cs, Uの序列となり、陽イオン排除効果がOPCモルタルにおいて重要なメカニズムであることが確認された。バッチ試験で得られたKdは、拡散試験で得られたKdより1桁以上高い値となり、試料の粉砕が収着に対して影響を及ぼすことが確認された。OPCモルタル中の拡散・拡散メカニズム理解は、放射性核種のコンクリートへの浸透挙動の予測するうえで重要である。

論文

パルスパワー技術によるコンクリート瓦礫の除染・再利用に関する研究

坂本 浩幸*; 赤木 洋介*; 山田 一夫*; 舘 幸男; 福田 大祐*; 石松 宏一*; 松田 樹也*; 齋藤 希*; 上村 実也*; 浪平 隆男*; et al.

日本原子力学会和文論文誌, 17(2), p.57 - 66, 2018/05

福島第一原子力発電所の事故によって放射性セシウムによって汚染されたコンクリート瓦礫が発生しており、さらに、将来の原子炉の廃止措置に伴って多量の放射性コンクリート廃棄物が生じることが想定される。床や壁等のフラットな表面の除染には既存技術が有効であるが、コンクリート瓦礫に対する除染技術の適用性については課題がある。本研究では、パルスパワー放電技術の適用性可能性に着目して、汚染コンクリートの骨材とセメントペーストへの分離と、それぞれの放射能測定による基礎的な試験と評価を実施した。試験結果より、汚染コンクリートの骨材とセメントペーストへの分離によって、放射性コンクリートの除染と減容が達成される可能性が示された。

論文

Isotope-selective ionization utilizing field-free alignment of isotopologues using a switched nanosecond laser pulse

赤木 浩*; 熊田 高之; 乙部 智仁*; 板倉 隆二*; 長谷川 宗良*; 大島 康裕*

Applied Physics B, 124(1), p.14_1 - 14_8, 2018/01

 パーセンタイル:100(Optics)

新たな同位体分離法を目指したフィールドフリーアライメントによるイオン化効率の同位体選択性を計算した。従来のフェムト秒レーザーを用いたフィールドフリーアライメント法では、レーザー強度を強くするとイオン化の選択性が無くなってしまうのに対し、200fsでカットオフするナノ秒レーザーパルスを用いると選択性を保持したまま高い同位体選択イオン化が実現することが判明した。

論文

Plasma-mirror frequency-resolved optical gating for simultaneous retrieval of a chirped vacuum-ultraviolet waveform and time-dependent reflectivity

板倉 隆二*; 熊田 高之; 中野 元善*; 赤木 浩*

High Power Laser Science and Engineering, 4, p.e18_1 - e18_5, 2016/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.83(Optics)

周波数分解オプティカルゲート法(FROG)による真空紫外光の波形測定法を確立しその解析アルゴリズムを確立させた。高強度フェムト秒レーザー照射によって石英試料表面に生じたプラズマによりVUV反射率は急激な増大を示す。その反射VUV光の時間分解反射スペクトルを測定することによりVUV光の波形を決定することができる。

論文

コンパクトERLでのレーザーコンプトン散乱光源実証実験

永井 良治; 羽島 良一; 静間 俊行; 森 道昭; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 荒木 栄*; 照沼 信浩*; 浦川 順治*

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1328 - 1330, 2015/09

コンパクトERL(cERL)においてエネルギー回収型リニアックを基盤とするレーザーコンプトン散乱(LCS)光源のために必要な加速器およびレーザーについての技術開発を行った。ERL-LCS光源のような高強度,エネルギー可変,単色光源は非破壊核種分析に必要な光源である。ERL-LCS光源による光子生成実証のために、cERLの回収ループにレーザーエンハンスメント共振器を設置した。電子ビームエネルギー,レーザー波長,衝突角はそれぞれ、20MeV, 1064nm, 18$$^{circ}$$である。LCS光子の最大エネルギーは約7keVである。感度領域17mm$$^{2}$$のシリコンドリフト検出器を衝突点から16.6mの位置でのLCS光子の観測に用いた。その計測の結果、検出器での強度、中心エネルギー、エネルギー広がりはそれぞれ、1200/s, 6.91keV, 81eVであった。

論文

Photoelectron diffraction from laser-aligned molecules with X-ray free-electron laser pulses

中嶋 享*; 寺本 高啓*; 赤木 浩; 藤川 高志*; 間嶋 拓也*; 峰本 紳一郎*; 小川 奏*; 酒井 広文*; 富樫 格*; 登野 健介*; et al.

Scientific Reports (Internet), 5, p.14065_1 - 14065_11, 2015/09

 被引用回数:20 パーセンタイル:14.25(Multidisciplinary Sciences)

X線自由電子レーザーを利用することで、レーザーによって整列したI$$_{2}$$分子からのX線光電子回折(XPD)パターンを観測した。X線自由電子レーザーの偏光方向に整列したI$$_{2}$$分子のXPDは我々の理論計算とよく一致した。さらに、実験で得られるXPDを分子構造決定に利用する際の適応基準を提案した。

論文

Non-thermal effects on femtosecond laser ablation of polymers extracted from the oscillation of time-resolved reflectivity

熊田 高之; 赤木 浩; 板倉 隆二; 乙部 智仁; 錦野 将元; 横山 淳

Applied Physics Letters, 106(22), p.221605_1 - 221605_5, 2015/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:74.64(Physics, Applied)

時間分解反射率測定法を用いて透明高分子のフェムト秒レーザーアブレーションダイナミクスを追ったところ、アブレーション閾値以上の強度のポンプ光入射後に反射率の振動を観測した。本振動は試料表面と、非熱効果によって試料から剥離した薄膜において反射したプローブ光の干渉によるものであると結論付けた。

論文

Isotope-selective ionization utilizing field-free alignment of isotopologues with a train of femtosecond laser pulses

赤木 浩; 笠嶋 辰也*; 熊田 高之; 板倉 隆二; 横山 淳; 長谷川 宗良*; 大島 康裕*

Physical Review A, 91(6), p.063416_1 - 063416_7, 2015/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:59.92(Optics)

等核二原子分子の同位体分子の2成分混合物に対する、フェムト秒パルス列による分子整列を用いた同位体選択的イオン化を提案する。質量数$$alpha$$および$$beta$$の原子核2つからなる等核二原子分子の同位体分子に対し、パルスの時間間隔をT$$_{com}$$ = $$beta$$ T($$alpha$$) = $$alpha$$ T($$beta$$)、[T($$alpha$$)およびT($$beta$$)は回転周期]とすると、2つの同位体分子の分子整列が同時に成立する。窒素の同位体分子($$^{14}$$N$$_{2}$$および$$^{15}$$N$$_{2}$$)に対して実証実験を行い、最後のフェムト秒パルスからT$$_{com}$$/2後の直前には$$^{14}$$N$$_{2}$$が整列、$$^{15}$$N$$_{2}$$が反整列し、T$$_{com}$$/2の直後にはその反対の状態が生成した。そのタイミングでもう1パルス、フェムト秒パルスを照射し、各同位体分子を非共鳴多光子イオン化した。イオン収量比I($$^{15}$$N$$_{2}$$$$^{+}$$)/I($$^{14}$$N$$_{2}$$$$^{+}$$)が0.49-2.00まで変化し、以前の1パルスによる分子整列を用いた結果より変動幅が大きくなった。

論文

Demonstration of high-flux photon generation from an ERL-based laser Compton photon source

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 荒木 栄*; 本田 洋介*; 小菅 淳*; 照沼 信浩*; 浦川 順治*

Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.1607 - 1609, 2015/06

コンパクトERL(cERL)においてエネルギー回収型リニアックを基盤とするレーザーコンプトン散乱(LCS)光源のために必要な加速器およびレーザーについての技術開発を行った。ERL-LCS光源のような高強度、エネルギー可変、単色光源は非破壊核種分析に必要な光源である。ERL-LCS光源による光子生成実証のために、cERL回収ループにレーザーエンハンスメント共振器を設置した。電子ビームエネルギー、レーザー波長、衝突角はそれぞれ、20MeV, 1064nm, 18deg.である。LCS光子の最大エネルギーは約7keVである。感度領域17mm$$^{2}$$のシリコンドリフト検出器を衝突点から16.6mの位置でのLCS光子の観測に用いた。その計測の結果、検出器での強度、中心エネルギー、エネルギー広がりはそれぞれ、1200/s, 6.91keV, 81eVであった。

論文

Frequency-resolved optical gating for characterization of VUV pulses using ultrafast plasma mirror switching

板倉 隆二; 熊田 高之; 中野 元善*; 赤木 浩

Optics Express (Internet), 23(9), p.10914 - 10924, 2015/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:36.2(Optics)

強レーザー場によって励起された石英の時間分解反射分光に基づいた真空紫外パルス計測法を提案し、実証している。プラズマミラーを超高速スイッチとして用いて、周波数分解光ゲート測定が可能である。主成分一般化射影アルゴリズムを改良して、真空紫外波形の再構築を行うことができた。同時にプラズマミラー反射率の時間依存性も再構築可能である。

論文

Dynamic discrimination of oriented molecules controlled with the nonresonant dynamic Stark effect induced by a single-cycle THz pulse

黒崎 譲; 赤木 浩; 横山 啓一

Physical Review A, 90(4), p.043407_1 - 043407_9, 2014/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:79.6(Optics)

We theoretically propose a new control scheme of temporal wave-packet separation for oriented molecules, based on nonresonant dynamic Stark effect (DSE) in the dipole limit. In the scheme linearly-polarized single-cycle THz pulses are employed as control fields. In this work the proposed scheme is applied to the temporal wave-packet separation of the binary mixture of alkali halide isotopologues, $$^{133}$$CsI and $$^{135}$$CsI. We assume that before applying the control pulse one of the isotopologues is oriented along the field polarization direction and the other along the opposite direction and then they are electronically excited from the ground-state PEC to the excited-state counterpart. Numerical wave-packet propagations reveal that a THz pulse yields a temporal wave-packet separation of about 2 ps between the two isotopologue photodissociations.

論文

Femtosecond laser ablation dynamics of fused silica extracted from oscillation of time-resolved reflectivity

熊田 高之; 赤木 浩; 板倉 隆二; 乙部 智仁; 横山 淳

Journal of Applied Physics, 115(10), p.103504_1 - 103504_9, 2014/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:35.48(Physics, Applied)

フェムト秒レーザーアブレーションされた石英の時間分解反射率測定を行ったところ、波長795nmのプローブ光に対しては63ps, 398nmの光に対してはその半分の周期の振動を得た。われわれは、その振動はスパレーションによって剥離した膜と試料母体表面において反射した光の正負干渉によるものであると結論付けた。

論文

Isotope-selective ionization utilizing molecular alignment and non-resonant multiphoton ionization

赤木 浩; 笠嶋 辰也; 熊田 高之; 板倉 隆二; 横山 淳; 長谷川 宗良*; 大島 康裕*

Applied Physics B, 109(1), p.75 - 80, 2012/10

 被引用回数:11 パーセンタイル:39.04(Optics)

レーザー分子配列及び非共鳴多光子イオン化の異方性を利用したレーザー同位体分離をN$$_{2}$$分子の同位体混合ガスに対して行った。真空チャンバー内で直線偏光・短パルスレーザー($$lambda$$$$sim$$795nm, $$Delta$$$$tau$$$$sim$$60fs)を$$^{14}$$N$$_{2}$$$$^{15}$$N$$_{2}$$の混合ガスに対して照射し、回転コヒーレンス状態を生成する。その後、一方の同位体分子の軸が揃う時刻に、再度、直線偏光・短パルスレーザー光($$lambda$$$$sim$$795nm, $$Delta$$$$tau$$$$sim$$60fs)を照射することで、同位体選択的にイオン化した。各同位体のイオン生成量を2つのパルス間の遅延時間を走査しながら測定した結果、その比が0.85$$sim$$1.22と変化した。

論文

Separation of ionization and subsequent electronic excitation for formation of electronically excited ethanol cation in intense laser fields

生田 朋也*; 穂坂 綱一*; 赤木 浩; 横山 淳; 山内 薫*; 神成 文彦*; 板倉 隆二

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 44(19), p.191002_1 - 191002_5, 2011/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:59.26(Optics)

エタノールから生成した光電子と生成イオンを同時計測することによって、400nm, 96fs, 1.3-18TW/cm$$^{2}$$のレーザーパルス中にて起こるイオン化とその後の電子励起を分離して調べることができた。イオン化によって電子励起状態に生成するイオン化の分岐比は、レーザー強度の増加とともに減少した。一方、その後の電子励起は共鳴イオン化によって増大する。イオン化と電子励起の機構をエタノールカチオンの電子状態分布をもとに明らかにした。

論文

高強度レーザーを用いた物質科学の研究

赤木 浩; 板倉 隆二; 乙部 智仁; 熊田 高之; 坪内 雅明; 横山 淳

JAEA-Conf 2011-001, p.40 - 43, 2011/03

高強度場物質科学研究グループでは、超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により起こるイオン化や解離といった光反応や電子励起過程を制御して高効率な同位体分離や物質創製技術の開発へ繋げるため、電子ダイナミクスの直接観測や光電子,解離イオンといった多粒子間のコヒーレント相関の解明,コヒーレントフォノン生成過程などの研究を実験及び理論の両面から進めている。本シンポジウムでは、今までの研究成果の紹介と、それを踏まえた今後の研究計画について紹介する。

論文

$$^{13}$$C-selective infrared multiple photon dissociation of $$beta$$-propiolactone by a free electron laser

宮本 佳樹*; 真嶋 哲朗*; 荒井 重義*; 勝又 啓一*; 赤木 浩; 前田 彰彦*; 秦 寛夫*; 倉持 幸司*; 加藤 吉康*; 築山 光一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(2), p.180 - 184, 2011/01

 被引用回数:9 パーセンタイル:30.67(Instruments & Instrumentation)

The irradiation of a free electron laser at Tokyo University of Science (FEL-TUS) to $$beta$$-propiolactone molecules in the gas phase has efficiently induced the infrared multiple photon dissociation of the compound in the wavenumber regions of 1000$$sim$$1100 cm$$^{-1}$$ and 1700$$sim$$2000 cm$$^{-1}$$. The products were carbon dioxide and ethylene at equal amounts, where carbon dioxide was enriched with $$^{13}$$C under selected irradiation conditions. The relative yields of products and the selectivity of $$^{13}$$C were examined under various experimental conditions; the maximum $$^{13}$$C atom fraction of 59 % was achieved when 2.5 Torr $$beta$$-propiolactone was irradiated by FEL pulses at 1750 cm$$^{-1}$$ with a fluence of 5.8 J cm$$^{-2}$$.

論文

HCl分子の複数軌道からのレーザー電場トンネルイオン化

赤木 浩; 乙部 智仁

Japanese Scientists in Science 2009, P. 49, 2010/04

Science誌に発表した論文"Laser tunnel ionization from multiple orbitals in HCl" [Science vol.325, p.1364-1367 (2009)]の内容及び研究グループを紹介する。

論文

Laser tunnel ionization from multiple orbitals in HCl

赤木 浩; 乙部 智仁; Staudte, A.*; Shiner, A.*; Turner, F.*; D$"o$rner, R.*; Villeneuve, D. M.*; Corkum, P. B.*

Science, 325(5946), p.1364 - 1367, 2009/09

 被引用回数:211 パーセンタイル:1.16(Multidisciplinary Sciences)

トンネルイオン化では、最も不安定な電子軌道(HOMO)についてのみ、考えられてきた。本研究では、HCl分子のHOMOより安定な軌道(HOMO-1)からのイオン化を観測した。解離イオンを検出することでHOMO-1からのイオン化過程を抽出し、イオン化確率の分子座標系角度分布を元にその過程を同定し、さらに分子軌道計算を利用することで、全イオン化確率に対する、HOMO-1からのイオン化過程の寄与を明らかにした。

論文

An STM for molecules and wide-bandgap crystal

赤木 浩; Arissian, L.*; Bertrand, J. B.*; Corkum, P. B.*; Gertsvolf, M.*; Pavicic, D.*; Rayner, D. M.*; Smeenk, C.*; Staudte, A.*; Villeneuve, D. M.*; et al.

Laser Physics, 19(8), p.1697 - 1704, 2009/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:70.36(Optics)

走査型トンネル顕微鏡は、電子のトンネル確率の位置情報から、固体表面の詳細な情報を得ることができる。分子や結晶に対するイオン化確率を測定すれば、分子や結晶構造に関する情報を得ることができると考えられる。本研究では、実際にH$$_{2}$$, N$$_{2}$$, Br$$_{2}$$などの小分子に対するトンネルイオン化確率の分子配向依存性や、石英,サファイア,フッ化リチウムなどの固体に対する光透過率の偏光依存性を測定し、分子や結晶構造に関する情報が得られることを示した。

論文

Rotational-coherence molecular laser isotope separation

赤木 浩; 大場 弘則; 横山 啓一; 横山 淳; 江頭 和宏*; 藤村 陽*

Applied Physics B, 95(1), p.17 - 21, 2009/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:56.73(Optics)

回転コヒーレンスを利用したレーザー同位体分離を提案する。光励起された分子を回転周期差を利用して同位体選択する。この方法の有用性を示すために、$$^{79}$$Br$$_{2}$$/$$^{81}$$Br$$_{2}$$同位体混合ガスの2パルス光分解を理論的に研究した。$$^{79}$$Br$$_{2}$$$$^{81}$$Br$$_{2}$$分子の光分解確率を2つのレーザーパルスの遅延時間の関数として計算した。$$^{79}$$Br同位体の$$^{81}$$Br同位体に対する濃縮係数が、0.2ナノ秒の遅延時間変化で0.34から1.8にまで変化することがわかった。さらに、同位体質量依存性から、この方法の重元素同位体に対する有用性を明らかにした。

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