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論文

Development of in-reactor observation system using Cherenkov light, 5

大塚 紀彰; 武内 伴照; 山本 圭一; 柴田 晃; 木村 伸明; 竹本 紀之; 谷本 政隆; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 宇根崎 博信*; et al.

KURRI Progress Report 2013, P. 215, 2014/10

チェレンコフ光を用いたリアルタイム原子炉内情報計測技術を確立するために、京都大学研究用原子炉(KUR)にて、原子炉出力変更時及び定常運転時におけるチェレンコフ光のCCDカメラによる観察を行い、映像の輝度値と炉出力の関係性を調べた。その結果、炉出力が2-3MW以上になるとG及びB輝度信号は最大値である255に達して飽和するピクセルが存在することによってハレーションが生じることが分かった。そこで、KUR最大出力の5MWでも飽和しないR輝度信号を用いて、適切な比例係数を掛けてG及びB輝度信号値を求める補正を行ったところ、全輝度値は炉出力と比例することがわかった。これらの結果、チェレンコフ光を利用して炉出力を見積もる手法の見通しを得た。

論文

Development of microwave ion source for industrial applications

高橋 伸明*; 村田 裕彦*; 三堀 仁志*; 桜庭 順二*; 曽我 知洋*; 青木 康*; 加藤 隆典*; 齋藤 勇一; 山田 圭介; 池永 訓昭*; et al.

Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02C306_1 - 02C306_3, 2014/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:81.48(Instruments & Instrumentation)

Microwave ion source is one of the long-life ion sources, which has been developed for industrial applications such as ion implantation. In this paper, the characteristics of the extracted Ar ion beam from the plasma were studied under various conditions, in terms of magnetic field and pressure of gas. The measured spectra show that, within the experimental condition, most of the beam constituents were singly charged ions, Ar$$^{+}$$ in contrast to ECR ion sources which permits to obtain high current useful for ion implantation. The details of the beam characteristics will be presented corresponding the magnetic field and the pressure of gas.

論文

Structure and dynamics of poly(vinyl alcohol) gels in mixtures of dimethyl sulfoxide and water

金谷 利治*; 高橋 伸明; 竹下 宏樹*; 大倉 正敏*; 西田 幸次*; 梶 慶輔*

Polymer Journal, 44(1), p.83 - 94, 2012/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:65.55(Polymer Science)

We review our structure studies on poly(vinyl alcohol) (PVA) gels formed in mixtures of dimethyl sulfoxide (DMSO) and water using various scattering methods including wide-, small- and ultra small-angle neutron scattering and light scattering. These studies revealed the hierarchic structure of PVA gels formed in DMSO/water (60/40 v/v) in a very wide spatial scale from 1 ${AA}$ to several micron: the crosslinking points are crystallites with radius of $$sim$$70 ${AA}$, the distance between the neighboring crystallites is 180-200 ${AA}$, and the bicontinuous structure due to liquid-liquid phase separation is in mm scale. We also review our dynamic studies on three kinds of PVA gels in nm scale using neutron spin echo technique to separate the concentration fluctuations observed by small-angle neutron scattering into the static and dynamics contributions.

論文

Repetition Rate Multiplication: RRM, an advanced measuring method planed for the backscattering instrument, ${it DNA}$ at the MLF, J-PARC

高橋 伸明; 柴田 薫; 川北 至信; 中島 健次; 稲村 泰弘; 中谷 健; 中川 洋; 藤原 悟; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB007_1 - SB007_4, 2011/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:66.9(Physics, Multidisciplinary)

A TOF-BSS named ${it DNA}$ has been under construction on BL02 in the MLF of J-PARC. We have estimated expected performances of several candidates under realistic neutron source parameters at MLF. The expected neutron intensity under comparable energy resolutions of the ${it DNA}$-type is 2.6 times higher than that of the BASIS-type. Consequently, we have chosen the CM with pulse-shaping device for ${it DNA}$. Pulse-shaping is a good technique from a view point of a variability of resolution. On the other hand, a neutron energy band passing through the pulse-shaping chopper is limited and thus scanning range with one phase of the chopper is narrow. Of course, ${it DNA}$ also can access larger energy transfers by appropriate phasing of the pulse-shaping chopper. In addition, ${it DNA}$ will be able to utilize Repetition Rate Multiplication (RRM). RRM is essentially a way to employ multiple pulse-shaped incident neutron beams to effectively increase neutron counting time to more efficiently measure the inelastic region. In this presentation we will show the chopper sequence and introduce the RRM mode of the forthcoming backscattering spectrometer ${it DNA}$ in detail.

論文

AMATERAS; A Cold-neutron disk chopper spectrometer

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 相澤 一也; 鈴谷 賢太郎; 柴田 薫; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB028_1 - SB028_6, 2011/05

 被引用回数:57 パーセンタイル:7.99(Physics, Multidisciplinary)

アマテラスは、J-PARCの物質・生命科学実験施設に設置された冷中性子ディスクチョッパー型分光器であり、結合型水素モデレーターと新開発の高速ディスクチョッパーの組合せで、高分解能,高強度を両立させる最新鋭の中性子分光器である。今回の発表では、これまでの機器調整とユーザー利用の成果を踏まえ、アマテラスの現状と性能、そして、得られた成果の例を示す。

報告書

Proceedings of the 2nd International Advisory Committee on Biomolecular Dynamics Instrument DNA in MLF at J-PARC; November 12 - 13, 2008, J-PARC Center, Japan Atomic Energy Agency, Tokai, Ibaraki, Japan

新井 正敏; 相澤 一也; 中島 健次; 柴田 薫; 高橋 伸明

JAEA-Review 2009-014, 84 Pages, 2009/07

JAEA-Review-2009-014.pdf:25.2MB

2008年11月12$$sim$$13日に日本原子力研究開発機構J-PARCセンターにおいて、ダイナミクス解析装置DNAの第2回国際アドバイザリ委員会が開催された。本委員会は、J-PARC/MLFに平成20年度より建設が開始されたダイナミクス解析装置DNAの仕様検討に資することを目的に、背面反射型分光器に造詣の深い著名な4名の委員(Dan Neumann博士(委員長), Ferenc Mezei教授, Hannu Mutka博士, Philip Tregenna-Piggott博士)により組織されており、平成20年2月27$$sim$$29日に第1回委員会が開催された。本報告書は、第2回委員会の答申、及び委員会における講演資料を収録したものである。

論文

Improvement of poly(vinyl alcohol) properties by the addition of magnesium nitrate

久保 純一*; Rahman, N.*; 高橋 伸明; 河井 貴彦*; 松葉 豪*; 西田 幸次*; 金谷 利治*; 山本 正英*

Journal of Applied Polymer Science, 112(3), p.1647 - 1652, 2009/05

 被引用回数:21 パーセンタイル:34.16(Polymer Science)

ポリビニルアルコール(PVA)の機械強度と誘電特性の改善を狙い、われわれは、PVAと硝酸マグネシウムの複合体を作成した。この複合体はとても柔らかく、ゴム状の性質を示した。そして、ガラス転移温度は硝酸マグネシウム塩の添加に伴い低下した。広角X線回折と小角X線散乱の測定結果から、PVAの結晶が硝酸マグネシウム塩の添加に伴い破壊され、その結果、ソフトニングが起こっていることが明らかとなった。

論文

Study of the analyzer crystals for use in the near-backscattering spectrometer DNA at J-PARC

高橋 伸明; 柴田 薫; 佐藤 卓*; 川北 至信*; 筑紫 格*; 目時 直人; 中島 健次; 新井 正敏

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600(1), p.91 - 93, 2009/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:56.05(Instruments & Instrumentation)

J-PARC、MLF施設に建設が予定されている飛行時間型結晶アナライザー分光器DNAは、PG(002), Ge(311), Si(111)の3種類の結晶アナライザーを用いてタンパク質などの生化学物質の低エネルギーダイナミクスを高強度,高エネルギー分解能で測定するための中性子非弾性散乱分光器である。高エネルギー分解能を目指すSi(111)は完全結晶を用いるが、PG(002)やGe(311)は、結晶ウエハ中に適当なモザイクを入れて反射強度を増大させる必要がある。われわれは、当該分光器にとって最適な仕様を明らかにするため、さまざまな結晶モザイクを有するPG(002)について、また、ホットプレス(高温高圧処理)により結晶モザイクをコントロールしたGe(311)結晶について、中性子ビーム実験を行った。

論文

J-PARCにおける新しい背面反射型分光器DNAの建設を目指して

高橋 伸明

波紋, 19(1), p.14 - 17, 2009/01

The DNA is a novel Si-analyzer backscattering spectrometer. Construction of the DNA has been started in the Materials and Life Science Facility (MLF) of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). It is a twist of fate that the author, who is one of the instrument scientists of the DNA, started his scientific career in the biochemical science field to research deoxyribonucleic acid (DNA). This manuscript has been written to introduce the author himself with his recent studies of the instrument DNA.

報告書

Proceedings of the International Advisory Committee on "Biomolecular Dynamics Instrument DNA" and the Workshop on "Biomolecular Dynamics Backscattering Spectrometers"; February 27-29, 2008, J-PARC Center, Japan Atomic Energy Agency, Tokai, Ibaraki, Japan

新井 正敏; 相澤 一也; 中島 健次; 柴田 薫; 高橋 伸明

JAEA-Review 2008-036, 162 Pages, 2008/08

JAEA-Review-2008-036.pdf:38.32MB

2008年2月27日$$sim$$29日に日本原子力研究開発機構J-PARCセンターにおいて、「生命科学分子動力学研究のための背面反射型分光器」に関するワークショップが開催された。本ワークショップは、J-PARC/MLFに建設が計画されているダイナミクス解析装置DNAの仕様検討に資することを目的に、米国・フランス・スイスの三国において稼働中の同型の実験装置(背面反射型分光器)に造詣の深い著名な4名の研究者を国際アドバイザリ委員(委員: Dan Neumann博士(委員長); Ferenc Mezei教授; Hannu Mutka博士; Philip Tregenna-Piggott博士)として招聘し、前半を講演形式、後半を委員会形式で開催された。本報告書は、国際アドバイザリ委員会の要旨、及び委員会・ワークショップで使用された発表資料を収録したものである。

論文

A Novel time-spatial-focusing momentum-correction analyzer for the near-backscattering spectrometer DIANA at J-PARC

高橋 伸明; 柴田 薫; 佐藤 卓*; 新井 正敏; Mezei, F.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 587(2-3), p.350 - 362, 2008/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:74.6(Instruments & Instrumentation)

われわれは、飛行時間結晶アナライザー中性子非弾性散乱分光器のための新しい単結晶ピースの配置法を開発した。時間集光・空間集光・散乱角補正を同時に達成するこの手法は、J-PARC/MLFに設置が予定されている中性子非弾性散乱分光器DIANAへの採用が提案されている。まず、時間集光及び空間集光を満足する配置理論について解説し、次に散乱角補正の方法について説明した。さらに、モンテ・カルロシミュレーションにより集光性能を評価し、これまで用いられてきたエネルギー集光型配置の性能と比較議論した。

論文

ダイナミクス解析装置(DNA)の概要と研究の展開

柴田 薫; 高橋 伸明; 中川 洋; 藤原 悟; 片岡 幹雄; 佐藤 卓*; 川北 至信*; 筑紫 格*

日本結晶学会誌, 50(1), p.46 - 50, 2008/02

J-PARCの物質生命科学実験施設(MLF)に建設が計画されている逆転配置型結晶アナライザー分光器DNAの装置デザインについて述べる。この分光器はおもに、たった数mg程度の生体分子試料の高分解能の非弾性散乱スペクトルを十分に広いエネルギーかつQ範囲において測定することを狙った実験装置である。

論文

Instrumental design and expected performance of coupled-moderator near-backscattering spectrometer at J-PARC

高橋 伸明; 柴田 薫; 佐藤 卓*; 田村 格良; 梶本 亮一; Harjo, S.; 及川 健一; 新井 正敏; Mezei, F.*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 68(11), p.2199 - 2203, 2007/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:63.97(Chemistry, Multidisciplinary)

J-PARC MLFに設置が計画されている逆転配置型分光器(DIANA)は非結合型減速材を線源とし、飛行距離32mを持つ装置として検討がすすめられてきた。最近われわれは、これまでの経験を元にした性能向上を目的に、JSNSの4種類の減速材を線源としたDIANA型の逆転配置型分光器を強度,分解能,S/N,特性エネルギーなどあらゆる観点から再構築し、計算機上で設計・シミュレーションを行った。その結果、非結合型減速材を線源とする飛行距離21.5m又は39mの選択肢、又は、結合型減速材を線源とする飛行距離45mの選択肢が新たに浮上した。特に結合型減速材を線源とする選択肢は、グラファイトやゲルマニウムをアナライザーとする通常測定において18-24%程度の分解能の低下は見込まれるものの6-8倍の強度増大が非減速材型に対し見込まれることがわかった。さらに、パルス整形とシリコンアナライザーを用いる高分解能測定においては同程度の分解能,24倍の強度増大,3倍の走査エネルギー範囲拡大が見込まれることが明らかとなった。

論文

Gelation-induced phase separation of poly(vinyl alcohol) in mixed solvents of dimethyl sulfoxide and water

高橋 伸明; 金谷 利治; 西田 幸次*; 梶 慶輔*

Macromolecules, 40(24), p.8750 - 8755, 2007/11

 被引用回数:11 パーセンタイル:58.17(Polymer Science)

ジメチルスルホキシド/水を混合溶媒とするポリビニルアルコール溶液を100$$^{circ}$$Cから25$$^{circ}$$Cにクエンチし、その物理ゲル化過程において時間分割光散乱測定を行った。ある待機時間($$t$$$$_{rm m}$$)を経た後、散乱プロファイルには液-液相分離に起因する幅広いピークが現れ、そのピーク位置($$Q$$$$_{rm m}$$)は時間とともに高$$Q$$側へシフトした。この実験結果は、これまで常識的に議論されてきた通常の相分離過程の理論予測や実験結果に反していた。われわれはこれがゲル化(ネットワーク形成)による相分離への影響を示唆していると考え、このピーク位置($$Q$$$$_{rm m}$$)の異常発展現象をゲル化誘起相分離によるものであると結論付け、その構造形成過程について議論した。

論文

Quantum beam studies on polymer crystallization under flow

金谷 利治; 松葉 豪*; 荻野 慈子*; 高橋 伸明; 西田 幸次*

Polymer Journal, 39(11), p.1085 - 1097, 2007/11

 パーセンタイル:100(Polymer Science)

高分子科学分野における積年の問題の一つとして、流動場下における高分子の結晶化、特にいわゆる、シシ-ケバブ構造形成が挙げられる。最近の量子ビームテクノロジーの進歩がシシ-ケバブ構造形成の本質の理解に光明を投じた。本論文では、われわれの最近の研究成果である、流動場下における結晶化過程における、0.1nmから数十ミクロンまでの広範囲な実空間スケールにおける時間分割偏光解消光散乱,小角・広角X線散乱,小角中性子散乱測定結果について概説した。

論文

Temperature-dependent nano-scale dynamics of PVA physical gel

高橋 伸明; 西田 幸次*; 井上 倫太郎*; 小川 紘輝*; 金谷 利治*; 長尾 道弘*

NSL News Letter, 2007-4, p.155 - 157, 2007/04

ポリビニルアルコール(PVA)は、PVA溶液を高温(100度)から低温(室温)へクエンチすることにより物理ゲル化する。このPVA物理ゲルの架橋点はPVAの微結晶により構成され、85度にゲルの融点が存在する。中性子スピンエコー分光器を用い、物理ゲルの融点以下の温度領域におけるナノスケールダイナミクスの温度依存性を評価した。得られた結果を中性子小角散乱(SANS)測定結果と合わせ考察する。

論文

Repetition rate multiplication capability for a high energy resolution mode of DIANA at J-PARC

高橋 伸明; 柴田 薫; 佐藤 卓*; 新井 正敏

Journal of Neutron Research, 15(1), p.61 - 67, 2007/03

J-PARC, MLFに建設予定の逆転配置型非弾性中性子散乱分光器は、散乱ベクトル・エネルギー範囲がそれぞれ0.1-3.9$AA $^{-1}$$, 2$$mu$$eV-35meVを達成するように設計されている。通常の測定においては、25Hzで回転する幅広いウインドウを持つ三枚のパルス整形チョッパーを通り得た白色中性子を入射ビームとして用い、サンプルにより散乱された中性子をPG, Ge二種類の結晶アナライザーで特定エネルギーの中性子のみを反射し、検出器によりカウントされる中性子の飛行時間からエネルギー変化を見積もる原理となっている。一方、本分光器は超高エネルギー分解能を必要とする測定にも耐え得る設計となっており、それはサンプルに照射される入射中性子エネルギー幅、及び検出器に入る散乱中性子エネルギー幅ともに非常に狭くすることにより達成される。超高速(300Hz)で交互回転するウインドウ幅の狭いチョッパーを三枚のチョッパーよりも上流に設置し、なおかつ内部異方性の小さいSi単結晶をアナライザーに用いることにより、エネルギー分解能2.5$$mu$$eVが達成されるが、入射中性子エネルギーを狭く選別することはモデレータから出る中性子のほとんどを捨てることと等価であり、測定効率としては決して高くはない。そこでわれわれは、入射中性子パルス数を増加させることによりエネルギー分解能を損なうことなく測定効率を上げる方法を検討したので報告する。

論文

Advanced neutron guide geometry for the near-backscattering spectrometer at J-PARC

高橋 伸明; 柴田 薫; 佐藤 卓*; 中島 健次; 梶本 亮一; 及川 健一; 新井 正敏; Schanzer, C.*

Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), p.373 - 381, 2007/00

原子力機構がJ-PARC物質生命科学研究施設に設置を計画している中性子散乱実験装置の一つである、飛行時間結晶アナライザー中性子非弾性散乱分光器(DIANA)は、微少生物試料のダイナミクスを研究対象としているため、低エネルギー領域(数十meV以下)で大強度の中性子ビームが求められる。近年、中性子源から試料へ中性子を導くための中性子輸送導管(中性子ガイド管)の研究が盛んに進められており、断面形状を楕円化することにより大強度化できることが報告されている。われわれは、DIANA分光器にとって最適な中性子ガイド管の仕様を決定するため、数十meV以下の低エネルギーの中性子を最も効率的に試料に導く形状を決定した。これまで検討されてきた直線形状の約1.5倍のゲインが期待されることが明らかとなった。

論文

Rheo-SANS study on gelation of poly(vinyl alcohol)

高橋 伸明; 金谷 利治*; 西田 幸次*; 高橋 良彰*; 新井 正敏

Physica B; Condensed Matter, 385-386(1), p.810 - 813, 2006/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.27(Physics, Condensed Matter)

われわれはポリビニルアルコールの重水素化ジメチルスルホキシド/重水混合溶液の物理ゲル化過程におけるせん断流動印加効果を時間分割二次元小角中性子散乱測定により研究した。サンプル溶液を100$$^{circ}$$Cから25$$^{circ}$$Cへクエンチした直後から定常せん断を印加し、時間分割測定を行った。観測した二次元散乱パターンは等方的であったが、散乱強度はゲル化に伴い増加した。また散乱強度の増加の度合いは、印加したせん断速度に依存することが明らかとなった。これまでの研究から本系のゲル化プロセスは、高分子鎖の結晶化により形成した微結晶が網目の架橋点として働くことが明らかとなっており、測定Q範囲は架橋点、及び網目構造を反映したものであることから、当該Q範囲の散乱強度から結晶化速度を評価し、定常せん断速度に対してプロットした。その結果、結晶化速度は、せん断速度5sec$$^{-1}$$以下ではせん断速度の増加に伴いエンハンスされること,それ以上の高速せん断下においては結晶化速度が静置場よりも下がることが明らかとなった。この結果は、フレキシブルな高分子鎖の部分的な配向が、微弱な定常せん断を印加することにより誘起されていることを示唆しており、同時に、高速せん断下においては高分子鎖がより強く配向されているはずであるが、一旦形成した結晶核が破壊されることによるものと推測される。

論文

Dynamic and static fluctuations in polymer gels studied by neutron spin-echo

金谷 利治*; 高橋 伸明; 西田 幸次*; 瀬戸 秀樹*; 長尾 道弘*; 武田 隆義*

Physica B; Condensed Matter, 385-386(1), p.676 - 681, 2006/11

 被引用回数:12 パーセンタイル:45.16(Physics, Condensed Matter)

中性子スピンエコー法により三種類のポリビニルアルコール(PVA)ゲルについて研究した。第一にジメチルスルホキシド(DMSO)と水を体積混合比60対40で混合したものを溶媒とするもの、第二にPVAのホウ酸水溶液、そして第三に化学架橋のPVAゲルである。中間散乱関数I(q,t)/I(q,0)はそれぞれ大きく異なった。最初のゲルと第三のゲルは、非減衰項を含むが、第二のゲルは含まなかった。これは非減衰項が静的濃度揺らぎに起因して起こることを示唆している。静的濃度揺らぎと動的濃度揺らぎはそれぞれ、ゲル網目による運動の制限とZimmモードに起因する高分子鎖セグメントの運動を示していることが明らかとなった。

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