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He Neutron Spin Filter (NSF) in the MLF at J-PARC酒井 健二; 奥 隆之; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 廣井 孝介; 猪野 隆*; 大山 研司*; 大河原 学*; 加倉井 和久; 篠原 武尚; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036015_1 - 036015_6, 2015/09
Heの中性子吸収断面積が強いスピン選択性を有することを利用した偏極Heフィルターは、ビーム調整が不要なため、ビームラインに設置すれば直ぐに使える簡便な中性子スピンフィルター(NSF)として利用できる。そのようなNSF実現のためには、NSFのHe偏極度
を定常的にモニタするための核磁気共鳴(NMR)システムの開発が不可欠である。我々は断熱高速通過型(AFP)とパルス型NMRの特徴が相補的であることに着目して2つのシステムを併用した汎用性の高いNMRシステムを開発した。更に、J-PARCの中性子実験装置(BL10)での中性子透過率測定から得られたで校正しながら、温度、パルスNMRの振動磁場の大きさや印可時間などの測定条件を変えて、AFPとパルスNMRの信号間の相関を測定した。例えば、パルスNMR測定に起因する減偏極率を0.1%以下になるまでパルスNMRの検出感度を小さくしても、2つのNMR信号間の線形性は確認できた。これらの結果から、我々は開発したNMRシステムがHe偏極度モニタとして十分機能することを確認した。
大島 武; 小野田 忍; 岩本 直也; 牧野 高紘; 新井 学*; 田中 保宣*
Physics and Technology of Silicon Carbide Devices, p.379 - 402, 2012/10
炭化ケイ素(SiC)半導体ダイオード及びトランジスタの放射線照射効果に関する研究について述べる。具体的には、SiC金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の
線照射について、しきい値電圧及びSubthreshold領域の電流-電圧特性の変化から、デバイス特性を劣化させる要因である酸化膜の固定電荷と界面準位に関する情報を得る。また、SiCトランジスタ(MOSFET, 金属-半導体(MES)FET, 静電誘導トランジスタ(SIT))の線照射効果を従来のシリコン(Si)トランジスタと比較することでSiCデバイスの高い耐放射線性を示す。加えて、SiCダイオードへのイオン照射により発生する誘起電荷を単一イオン入射イオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)測定の結果より明らかにし、重イオン入射の場合に見られるイオン誘起電荷の再結合といったキャリアダイナミクスについて言及する。
小野田 忍; 牧野 高紘; 小野 修一*; 片上 崇治*; 新井 学*; 大島 武
IEEE Transactions on Nuclear Science, 59(4), p.742 - 748, 2012/08
被引用回数：4 パーセンタイル：31.96(Engineering, Electrical & Electronic)耐放射線性に優れている炭化ケイ素(SiC: Silicon Carbide)金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET: Metal Semiconductor Field Effect Transistor)に単一の重イオンを照射することで、付与電荷よりも過剰な電荷が収集される現象が報告されている。この電荷増幅機構を明らかにするため、さまざまな線エネルギー付与(LET: Linear Energy Transfer)と飛程を持つイオンをMEFETに照射し、発生する過渡電流を計測した。実験の結果、イオンがゲートとドレインの間に入射したときに最も大きな過渡電流が観測されることがわかった。シミュレーションの結果、イオン入射後にソースからMESFETの基板を通りドレインへ電流が流れることが明らかになった。さらに、イオン入射後にソースからチャネル領域を通りドレインへ電流が流れることもわかった。これらの電荷増幅効果は、ゲートとドレイン間だけでなく、ゲートやドレインにイオンが入射したときも起こることもわかった。実験及びシミュレーションから、イオンのエネルギーが高く飛程が長くなるほど、電荷増幅効果の継続時間が長くなることが明らかとなった。また、LETが高くなるほど電荷増幅効果の影響が大きくなることがわかった。
大島 武; 小野田 忍; 田中 保宣*; 新井 学*
Isotope News, (686), p.8 - 12, 2011/06
耐放射線性炭化ケイ素(SiC)デバイスの開発に関して、原子力機構がこれまで行ってきた研究・開発を中心にレビューする。具体的には、SiC金属-酸化膜-半導体(MOS)電界効果トランジスタ(FET),金属-半導体FET(MESFET)及び静電誘導型トランジスタ(SIT)といった、異なる構造を有するSiCトランジスタの線耐性を検討した結果について紹介する。SiC MOSFETでは、従来のシリコン(Si)MOSFETに比べて二桁高い、数MGyまでの耐放射線性を示すことを紹介する。加えて、MOSFETの耐放射線性は酸化膜の作製方法により異なり、水蒸気による酸化の方が乾燥酸素による酸化に比べて優れた耐性を示すこと、この理由が、線照射により酸化膜/半導体界面に発生する欠陥(界面準位)量が酸化方法により異なるためであることを説明する。さらに、酸化膜を有さないMESFET及びSITでは、MOSFETを超える10MGy耐性を有することを紹介する。
collisions at 
= 200 and 62.4 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06
被引用回数：184 パーセンタイル：99.44(Physics, Nuclear)200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの
の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また
や
スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。
and Au+Au collisions at 
= 200 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.
Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04
被引用回数：8 パーセンタイル：49.7(Physics, Nuclear)重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。
小野田 忍; 岩本 直也; 小野 修一*; 片上 崇治*; 新井 学*; 河野 勝泰*; 大島 武
IEEE Transactions on Nuclear Science, 56(6), p.3218 - 3222, 2009/12
被引用回数：18 パーセンタイル：74.76(Engineering, Electrical & Electronic)4H-SiC Metal Semiconductor Field Effect Transistor(MESFET)に15MeVの酸素イオン1個が入射した際に発生する過渡電流の計測を行った。MESFETのゲート電極にイオンが1個入射したときに、ゲート電極からだけでなく、ドレイン電極及びソース電極からも過渡電流が観測された。ドレイン電極からの過渡電流は、ソース電極からの過渡電流と極性が逆で、大きさが同じであったが、これは電荷中性条件により解釈できる。ところが、過渡電流を積分して求めた収集電荷量は、イオンの直接電離により誘起された電荷量よりも数桁も大きいことがわかった。素子構造を考慮すると、寄生トランジスタのバイポーラ増幅効果により、電荷量が増大した可能性が示唆された。
児玉 幸三; 新井 貴; 神永 敦嗣; 鈴木 道雄*; 笹島 唯之; 高崎 学*; 川辺 勝*; 山本 正弘; JT-60実験運転チーム
高エネルギー物理学研究所技術研究報告, p.1 - 4, 1989/00
JT-60は、昭和60年3月に完成し、同年4月から実験運転が開始された。JT-60の真空リークは、実験運転開始後から時々発生していたものの、その発生頻度は極めて少なかった。本報告は昭和61年7月から62年10月までの間に発生した78件の真空リークとその対策について行うものである。
大山 英典*; 葉山 清輝*; 高倉 健一郎*; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 大島 武; 久保山 智司*; 新井 学*
no journal, ,
本研究では、次世代の耐放射線デバイスとして期待されているSiCトランジスタ(MESFET)やGaAlAs系発光ダイオード(LED)に、異なる照射量や照射線量率で電子線を照射し、デバイス特性の劣化を評価した。実験には、4H-SiC半絶縁基板上に成長した不純物濃度3
10
cm
の4H-SiCエピタキシャル層上に作製したSiC MES-FETを用いた。ゲート長幅はそれぞれ0.5及び100
mである。また、GaAlAs LEDはシャープ製のGaAlAsダブルヘテロ接合LED(GL3UR44)であり、基板のキャリア濃度は1.510
cm程度である。これらの試料に、加速電圧が2MeVの電子線を照射温度100
300
C,照射線量率4.6810
又は4.6810
e/m
/secで、110
e/m照射した。電気的・光学的・特性を調べた結果、SiC-MESFETでは電子線照射により、電気的特性(入力・出力特性)が劣化した。特に、入力特性の劣化が顕著で、サブシュレッショルド領域における電流が急激に増加することが判明した。GaAlAs LEDでは、電子線照射により逆方向電圧印加時のリーク電流が増加し、静電容量が減少するという結果が得られた。さらに電流-電圧特性の線量率依存性では、線量率の小さい方が特性劣化が大きく、これは長時間の照射中に熱による劣化が発生したためと解釈される。
線照射した4H-SiC MESFETの電気特性評価小野田 忍; 岩本 直也; 小野 修一*; 片上 崇治*; 新井 学*; 河野 勝泰*; 大島 武
no journal, ,
耐放射線性SiC(Silicon Carbide)デバイス開発研究の一環として、4H(Hexagonal)SiCエピ基板上に作製したMESFET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor)に、Co-60照射施設において、8.7kGy/hの線量率で2.4MGyの線量まで線を室温にて照射した。照射前後の電流電圧特性を室温,暗条件にて測定した。その結果、2MGyを超えても相互コンダクタンスの変化はほとんど見られなかった。さらに、ゲートのリーク電流,理想係数,障壁高さ,しきい値電圧についても、同様に大きな変化は観測されなかった。以上のことから、4H-SiC MESFETは高い耐放射線性を有することが示された。
He中性子偏極フィルターの開発と応用奥 隆之; 林田 洋寿; 酒井 健二; 篠原 武尚; 中村 充孝; 相澤 一也; 新井 正敏; 遠藤 康夫; 加倉井 和久; 吉良 弘*; et al.
no journal, ,
パルス中性子散乱実験への応用を目的として、オンビームSEOP型He中性子偏極フィルターの開発を行っている。He中性子偏極フィルターは、広いエネルギー範囲の中性子に有効である他、発散度の大きなビームの偏極も可能であるなど優れた特徴を持つ。このオンビームSEOP型He中性子偏極フィルターをJ-PARC等の大強度パルス中性子散乱施設の中性子分光器に導入するためには、装置を分厚い放射線シールドの中に設置する必要があるため、放射線遮へいの観点からも装置のサイズをコンパクトにすることが重要である。そこで、我々はVolume Holographic Grating(VHG)素子を用いて、SEOP用の小型レーザー光学系を開発した。この小型レーザーを用いてオンビームSEOP型He中性子偏極フィルターを組み上げて、現在、偏極パルス中性子を用いた小角散乱実験や反射率実験などへの応用研究を進めている。発表では、我々のHe中性子偏極フィルターの開発状況や今後の開発計画について紹介する。
Heスピンフィルター用NMRモニタの開発状況酒井 健二; 奥 隆之; 林田 洋寿; 吉良 弘*; 大河原 学*; 篠原 武尚; 及川 健一; 原田 正英; 加倉井 和久; 相澤 一也; et al.
no journal, ,
中性子吸収断面積の強いスピン選択性を利用するHe-3(He)偏極フィルターは、ビームによる調整が不要なため、簡便な透過型中性子偏極フィルターとして利用できるが、そのためにはHe偏極度を定常的にモニタする装置が不可欠となる。J-PARC/物質・生命科学実験施設(MLF)において、我々は、断熱高速通過核磁気共鳴法(AFP-NMR)に基づくHe-3偏極度モニタを開発してきた。高偏極を維持したままHe偏極を反転できるAFP-NMR型モニタは、中性子偏極スピンフリッパーとして優れた機能を有する。しかしAFP-NMR型モニタは、Heセルの寸法や形状がRFコイルの寸法で制限される、NMR装置構成が複雑になるなどの問題点も有する。そこで我々は、ピックアップコイルのみで動作可能で、NMR装置構成も簡便になるパルスNMR型モニタを開発し、既存のAFP-NMR型モニタと併用することで、汎用性を高めた偏極モニタシステムを構築した。
He neutron spin filter for high magnetic field sample environment accessories at J-PARC吉良 弘*; 林田 洋寿*; 奥 隆之; 酒井 健二; 廣井 孝介; 猪野 隆*; 大山 研司*; 大河原 学*; 加倉井 和久; 鈴木 淳市*; et al.
no journal, ,
The magnetic shield design study for the in-situ SEOP polarized He neutron spin filter system for high magnetic field sample environment has been performed by means of finite element calculation. The study showed that the design of magnetic shield can be optimized to accommodate the in-situ SEOP filter system located 1 meter from the sample position achieving depolarization time greater than 100 hours with an applied magnetic field of 7 Tesla of a cryomagnet at the sample position.
HeフィルターのHe核スピンフリップシステムの開発と応用林田 洋寿*; 吉良 弘*; 鈴木 淳市*; 奥 隆之; 酒井 健二; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 加倉井 和久; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.
no journal, ,
He中性子スピンフィルターは、大立体角に対応でき、高エネルギー(数eV以下)中性子の偏極/検極を可能にする中性子偏極/検極デバイスである。この発表ではHe核スピン偏極率を一定に保つことができ、安定した偏極中性子実験を可能とするSpin Exchange Optical Pumping (SEOP)方式のHe中性子スピンフィルター開発及びBL17写楽での偏極反射率測定およびBL10 NOBORUでの偏極イメージング実験について報告する。
He中性子偏極フィルターの開発状況と今後の計画奥 隆之; 酒井 健二; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 相澤 一也; 新井 正敏; 加倉井 和久; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 鈴木 淳市*; et al.
no journal, ,
パルス中性子散乱実験への応用を目的として、He中性子偏極フィルターの実用化研究を行っている。He中性子偏極フィルターは、広いエネルギー範囲の中性子に有効である他、発散度の大きな中性子ビームの偏極も可能であるなど、優れた特徴を兼ね備えている。これまでに我々は、Volume Holographic Grating(VHG)素子を用いて、スピン交換光ポンピング(SEOP)用の小型レーザー光学系を開発し、シンプルで使いやすいオンビームSEOP型He偏極フィルターシステムを構築した。そして、そのシステムを用いて、J-PARCのパルス中性子ビームを用いて、小角散乱装置や反射率計における偏極度解析実験、偏極中性子イメージング試験などを行ってきた。今後、このシステムの適用範囲を拡張するため、Heフィルターセルの大型化や多様化、レーザー光学系他周辺技術の改良、施設整備などを実施していく。学会では、開発の現状と今後の開発・整備計画について発表する予定である。
