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論文

Development of nondestructive elemental analysis system for Hayabusa2 samples using muonic X-rays

大澤 崇人; 長澤 俊作*; 二宮 和彦*; 高橋 忠幸*; 中村 智樹*; 和田 大雅*; 谷口 秋洋*; 梅垣 いづみ*; 久保 謙哉*; 寺田 健太郎*; et al.

ACS Earth and Space Chemistry (Internet), 7(4), p.699 - 711, 2023/04

https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.2c00303
 被引用回数：4 パーセンタイル：93.95(Chemistry, Multidisciplinary)

小惑星試料中の炭素をはじめとする主要元素の濃度は、地球上の生命の誕生や太陽系の進化について非常に重要な情報を与えてくれる。ミュオンX線を用いた元素分析は、固体物質の元素組成を決定する最も優れた分析方法の一つであり、特にバルク試料中の軽元素濃度を非破壊で測定できる唯一の方法である。我々は、探査機「はやぶさ2」が小惑星リュウグウから回収した貴重な微小試料中の炭素などの主要元素の濃度を測定するために、ミュオンX線を用いた新しい分析システムを開発した。この分析システムは、ステンレス製の分析チャンバー、クリーンな環境で小惑星サンプルを操作するためのアクリル製のグローブボックス、分析チャンバーを囲むように配置されたGe半導体検出器から構成されている。測定に重要なバックグラウンドレベルを含め、分析装置の性能は初期から後期まで大幅に向上した。フィージビリティスタディの結果、最新型のミュオンX線分析装置は、「はやぶさ2」のサンプルモデル中の炭素濃度を6日間の測定で10%以下の不確かさで決定できることがわかった。

論文

X ray spectroscopy on $$Xi$$$$^-$$ atoms (J-PARC E03, E07 and future)

山本 剛史; 藤田 真奈美; 後神 利志*; 原田 健志*; 早川 修平*; 細見 健二; 市川 裕大; 石川 勇二*; 鎌田 健人*; 叶内 萌香*; et al.

EPJ Web of Conferences, 271, p.03001_1 - 03001_5, 2022/11

https://doi.org/10.1051/epjconf/202227103001

X-ray spectroscopy of hadronic atoms give us various information on the strong interaction between hadrons and nuclei. At J-PARC, we are aiming for the world-first detection of the X rays from atoms with a doubly strange hyperon, $$Xi$$$$^-$$. Recently, two experiments, J-PARC E07 and J-PARC E03, have been performed for the detection of X rays from $$Xi$$$$^-$$ atoms. Overview and status of these measurements will be presented. We will also discuss future plan of X-ray spectroscopy on $$Xi$$$$^-$$-atoms, which can be performed together with high resolution $$Xi$$$$^-$$ hyper nuclear spectroscopy using newly constructed S-2S spectrometer. Preparation status will be shown in this contribution.

論文

Dynamical response of transition-edge sensor microcalorimeters to a pulsed charged-particle beam

奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I.-H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 31(5), p.2101704_1 - 2101704_4, 2021/08

https://doi.org/10.1109/TASC.2021.3067793
 被引用回数：1 パーセンタイル：11.15(Engineering, Electrical & Electronic)

超伝導転移端センサー(TES)マイクロ熱量計は、優れたエネルギー分解能と高い効率を持った、加速器施設での実験に理想的なX線検出器である。高強度パルス荷電粒子ビームを用いたTES検出器の性能を研究するために、日本の陽子加速器研究施設(J-PARC)でパルスミュオンビームを用いてX線スペクトルを測定した。X線エネルギーの実質的な時間的シフトがパルスミュオンビームの到着時間と相関していることを発見した。これは、最初のパルスビームからのエネルギー粒子の入射によるパルスパイルアップによって合理的に説明された。

論文

Deexcitation dynamics of muonic atoms revealed by high-precision spectroscopy of electronic $$K$$ X rays

奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I. H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.

Physical Review Letters, 127(5), p.053001_1 - 053001_7, 2021/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.053001
 被引用回数：13 パーセンタイル：79.44(Physics, Multidisciplinary)

超伝導遷移エッジ型センサーマイクロカロリメーターを用いて、鉄のミュー原子から放出される電子$$K$$X線を観測した。FWHMでの5.2eVのエネルギー分解能により、電子特性$$K$$$$alpha$$および$$K$$$$beta$$X線の非対称の広いプロファイルを約6keVの超衛星線$$K$$$$alpha$$線とともに観察することができた。このスペクトルは、電子のサイドフィードを伴う、負ミュオンと$$L$$殻電子による核電荷の時間依存スクリーニングを反映している。シミュレーションによると、このデータは電子$$K$$殻および$$L$$殻の正孔生成と、ミュオンカスケードプロセス中のそれらの時間発展を明確に示している。

論文

Measurements of the $$^{243}$$Am neutron capture and total cross sections with ANNRI at J-PARC

木村 敦; 中村 詔司; 寺田 和司*; 中尾 太郎*; 水山 一仁*; 岩本 信之; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(6), p.479 - 492, 2019/06

https://doi.org/10.1080/00223131.2019.1598508
 被引用回数：14 パーセンタイル：84.54(Nuclear Science & Technology)

Neutron total and capture cross sections of $$^{243}$$Am have been measured in Accurate Neutron Nucleus Reaction measurement Instrument at Materials and Life Science Experimental Facility of Japan Proton Accelerator Research Complex with a neutron TOF method. The neutron capture cross section in the energy region from 10 meV to 100 eV was determined using an array of Ge detectors. Three samples with different activities were used for measurements of the capture cross section. The neutron total cross section in the energy region from 4 meV to 100 eV was measured using Li-glass detectors. Derived cross-section value at neutron energy of 0.0253 eV is 87.7$$pm$$5.4 b for the capture cross section and 101$$pm$$11 b for the total cross section.

論文

Measurements of neutron total and capture cross sections of $$^{241}$$Am with ANNRI at J-PARC

寺田 和司*; 木村 敦; 中尾 太郎*; 中村 詔司; 水山 一仁*; 岩本 信之; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(10), p.1198 - 1211, 2018/10

AA2017-0628.pdf:2.06MB

https://doi.org/10.1080/00223131.2018.1485519
 被引用回数：18 パーセンタイル：88.27(Nuclear Science & Technology)

Neutron total and capture cross sections of $$^{241}$$Am have been measured with a new data acquisition system and a new neutron transmission measurement system installed in Accurate Neutron Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI) at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The neutron total cross sections of $$^{241}$$Am were determined by using a neutron time-of-flight method in the neutron energy region from 4 meV to 2 eV. The thermal total cross section of $$^{241}$$Am was derived with an uncertainty of 2.9%. A pulse-height weighting technique was applied to determine neutron capture yields of $$^{241}$$Am. The neutron capture cross sections were determined by the time-of-flight method in the neutron energy region from the thermal to 100 eV, and the thermal capture cross section was obtained with an uncertainty of 4.1%. The evaluation data of JENDL-4.0 and JEFF-3.2 were compared with the present results.

論文

Research and development for accuracy improvement of neutron nuclear data on minor actinides

原田 秀郎; 岩本 修; 岩本 信之; 木村 敦; 寺田 和司; 中尾 太郎; 中村 詔司; 水山 一仁; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; et al.

EPJ Web of Conferences, 146, p.11001_1 - 11001_6, 2017/09

https://doi.org/10.1051/epjconf/201714611001
 被引用回数：2 パーセンタイル：78.04(Nuclear Science & Technology)

A nuclear data project entitled Research and development for Accuracy Improvement of neutron nuclear data on Minor ACtinides (AIMAC) is being performed in Japan. The objective of the project is to improve accuracy of neutron nuclear data for minor actinides and some fission products, which is required for developing innovative nuclear system transmuting these nuclei. Following research items have been conducted to achieve the objective: (1) Measurements of thermal neutron capture cross-sections by activation methods, (2) High-precision quantifications of shielded sample amounts used for TOF measurement, (3) Resonance parameter determinations at J-PARC/ANNRI and KURRI/LINAC, (4) Extension of capture cross sections to high energy neutrons at J-PARC/ANNRI, (5) High quality evaluation based on iterative communication with experimenters. The achievement of the project is presented.

論文

Activation measurements of neputunium-237 at KURRI-Linac

中村 詔司; 寺田 和司; 芝原 雄司*; 上原 章寛*; 藤井 俊行*; 佐野 忠史*; 高橋 佳之*; 堀 順一*

KURRI Progress Report 2015, P. 67, 2016/08

http://www.rri.kyoto-u.ac.jp/PUB/report/PR/ProgRep2015/PR2015.pdf#page=76

マイナーアクチノイド核種の断面積データの精度の向上のために、一連の中性子捕獲断面関測定を、放射化法により実施してきている。今回、マイナーアクチノイド核種のうちNp-237について放射化測定を行った。本実験では、京都大学原子炉実験所の電子線形加速器による中性子源を用いた。Np-237の中性子捕獲反応により生成されたNp-238からの$$gamma$$線を測定して反応率を求めた。照射位置の中性子スペクトルをシミュレーション計算で求めて、Au箔の反応率を用いて規格化した。規格化した中性子スペクトルとJENDL-4.0の評価データを用いてNp-237の反応率の計算値を求めた。実験値と計算値が誤差の範囲で一致し、本実験ではJENDL-4.0を支持することが分かった。

論文

Cosmic-ray test of a time-of-flight detector for double-strangeness experiments at J-PARC

Kim, S. H.*; Hwang, S.; Ahn, J. K.*; 江川 弘行; 早川 修平; Hong, B.*; 細見 健二; 今井 憲一; Kim, M. H.*; Lee, J. Y.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 795, p.39 - 44, 2015/09

https://doi.org/10.1016/j.nima.2015.05.046
 被引用回数：4 パーセンタイル：33.25(Instruments & Instrumentation)

We have developed a time-of-flight (ToF) array consisting of 24 plastic scintillators for triggering and timing measurements in a series of planned experiments to study double-strangeness hadronic and nuclear systems at the K1.8 beamline of J-PARC. Each ToF scintillator is 180 cm long with a cross-section of 8$$times$$3 cm$$^{2}$$ and is read out by H1949-50 photomultiplier tubes at both ends. The timing and attenuation properties of the scintillators are measured using cosmic-ray muons and $$beta$$ rays from $$^{90} {rm Sr}$$. The cosmic-ray muon events are triggered by three pairs of 120-cm-long plastic scintillators, sandwiching the ToF array. The intrinsic time resolutions of the scintillators are estimated to be in the range 60-100 ps, which is adequate for reliable separation between $$pi$$ and $$K$$ at 1.2 GeV/$$c$$. The attenuation length is measured to be approximately 210 cm, which is half that for a bulk scintillator.

論文

Precise determination of $$^{12}_{Lambda}$$C level structure by $$gamma$$-ray spectroscopy

細見 健二; Ma, Y.*; 味村 周平*; 青木 香苗*; 大樂 誠司*; Fu, Y.*; 藤岡 宏之*; 二ツ川 健太*; 井元 済*; 垣口 豊*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2015(8), p.081D01_1 - 081D01_8, 2015/08

https://doi.org/10.1093/ptep/ptv113
 被引用回数：14 パーセンタイル：66.59(Physics, Multidisciplinary)

$$gamma$$線分光によって$$^{12}_{Lambda}$$Cハイパー核のレベル構造を精密に測定した。ゲルマニウム検出器群Hyperball2を用いて、$$^{12}$$C$$(pi^{+}, K^{+}gamma)$$反応からの4本の$$gamma$$線遷移を同定することに成功した。基底状態スピン二重項$$(2^{-}, 1^{-}_{1})$$のエネルギー間隔は直接遷移$$M1$$$$gamma$$線により、$$161.5pm0.3$$(stat)$$pm0.3$$(syst)keVと測定された。また、励起準位である$$1^{-}_{2}$$と$$1^{-}_{3}$$について、それぞれ、$$2832pm3pm4$$, keVと$$6050pm8pm7$$, keVと励起エネルギーを決定した。これらの測定された$$^{12}_{Lambda}$$Cの励起エネルギーは反応分光による$$lambda$$ハイパー核の実験研究において決定的な基準となる。

論文

Accuracy improvement of neutron nuclear data on minor actinides

原田 秀郎; 岩本 修; 岩本 信之; 木村 敦; 寺田 和司; 中尾 太郎; 中村 詔司; 水山 一仁; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; et al.

EPJ Web of Conferences, 93, p.06001_1 - 06001_5, 2015/05

https://doi.org/10.1051/epjconf/20159306001
 被引用回数：4 パーセンタイル：85.29(Physics, Multidisciplinary)

核変換システムによる環境負荷低減効果の定量的評価とその設計に資することを目的に、原子力システム研究開発事業として「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係わる研究開発」を平成25年10月より開始した。本研究開発では、高精度化を実現するために、J-PARC/物質・生命科学実験施設の中性子核反応測定装置ANNRIや京都大学原子炉実験所研究炉KUR等を利用するとともに、4つの異なる研究分野である核データ測定・炉物理・放射化学・核データ評価の研究者が相互に協力し、独立手法による測定結果の相互比較を行うことで系統誤差要因の理解を深め、信頼性を高める。本プロジェクト研究の背景、全体計画及び研究進捗を概説する。

論文

In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of $$^{248,250,252}$$Cf by neutron-transfer reactions using a Cf target

高橋 竜太; 石井 哲朗; 浅井 雅人; 長江 大輔*; 牧井 宏之; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 石井 康雄; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; et al.

Physical Review C, 81(5), p.057303_1 - 057303_4, 2010/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.81.057303
 被引用回数：13 パーセンタイル：63.2(Physics, Nuclear)

放射能の強いCf標的と$$^{18}$$Oビームによる中性子移行反応を用いてインビーム$$gamma$$線分光を行い、$$^{248,250,252}$$Cfの基底バンドをそれぞれ10$$^{+}$$, 12$$^{+}$$, 10$$^{+}$$まで新たに確立した。$$^{248,250,252}$$Cfからの$$gamma$$線は、Si$$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて、散乱粒子である$$^{16-19}$$Oの質量数とエネルギーを識別しながら測定した。本実験はCf標的を用いた最初のインビーム$$gamma$$線分光である。

報告書

研究炉利用における研究成果集; 平成14年度

高橋 俊行; 研究炉利用課

JAERI-Review 2004-016, 542 Pages, 2004/08

JAERI-Review-2004-016.pdf:74.07MB

平成14年度における研究炉での実験利用,照射利用を行った利用者(原研外を含む)からの成果の提出を受け、これを取りまとめたものである。

報告書

研究炉利用における研究成果集; 平成12年度

高橋 俊行

JAERI-Review 2002-014, 491 Pages, 2002/08

JAERI-Review-2002-014.pdf:30.53MB

平成12年度における研究炉での実験利用,照射利用を行った利用者(原研外を含む)からの成果の提出を受け、これを取りまとめたものである。

論文

イオン注入及び注入後熱処理した3C-SiC中の残留欠陥の研究

大島 武; 伊藤 久義; 上殿 明良*; 鈴木 良一*; 石田 夕起*; 高橋 徹夫*; 吉川 正人; 児島 一聡; 大平 俊行*; 梨山 勇; et al.

電子技術総合研究所彙報, 62(10-11), p.469 - 476, 1999/00

イオン注入により立方晶炭化ケイ素(3C-SiC)中に発生する欠陥と熱処理による欠陥の回復を電子スピン共鳴(ESR)、陽電子消滅測定(PAS)及びフォトルミネッセンス測定(PL)により調べた。3C-SiCへ200keV-Al$$^{+}$$及びN$$^{+}$$を1$$times$$10$$^{13}$$ $$sim$$ 1$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$のドーズ量で室温から1200$$^{circ}C$$までの温度で注入した。注入後の熱処理はAr中で1400$$^{circ}C$$まで行った。ESR及びPL測定の結果、800$$^{circ}C$$以上の高温注入を行うことで照射欠陥を著しく低減できることがわかった。また、室温注入試料中の空孔型欠陥の熱処理による振る舞いをPAS測定により調べた。その結果、1400$$^{circ}C$$までの熱処理温度領域が空孔型欠陥の複合化、クラスタ化といった5つの領域に分けられることがわかった。

論文

Measurement of the lifetime of the first 2$$^{+}$$ state in $$^{124}$$Ba

内山 浩志*; 古野 興平*; 静間 俊行*; 杉田 道昭; 加藤 雅規*; 鴇田 由希*; 村崎 麻美*; 橋本 奈美*; 高橋 英美*; 小松原 哲郎*; et al.

European Physical Journal A, 2(1), p.13 - 15, 1998/00

https://doi.org/10.1007/s100500050084
 被引用回数：10 パーセンタイル：52.77(Physics, Nuclear)

質量数124,陽子数56のBa核のJ$$^{Pi}$$=2+の準位の寿命を、コインシダンス・リコイルディスタンス・ドップラー・シフト法を用いて測定した。基底状態から2+状態へのE2遷移確率は、中性子数66から80に行くに従い単調に増加することがわかった。「シェルの中央では、パウリ効果によりE2遷移確率が30%減少する」という従来の仮説を否定する結果になった。E2遷移確率のシステマティクスは、パウリ効果を含まないで計算した相互作用するボソン膜型IIの予想と一致し、シェルの中央でE2遷移のパウリ効果は消失することを示唆する。

論文

Application of a Phoswich detector for simultaneous counting of $$alpha$$- and $$beta$$($$gamma$$)-rays in a rotating drum-cell type monitor

臼田 重和; 安田 健一郎; 桜井 聡; 高橋 俊行; 軍司 秀穂*; P.Howarth*

INMM 39th Annual Meeting Proceedings (CD-ROM), 27, 6 Pages, 1998/00

回転ドラムセル型モニターに、従来使用されていた$$alpha$$線計測用のSi検出器などの代わりに、著者らが開発した$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線同時計測用ZnS(Ag)/NE102Aホスウィッチ検出器を応用し、その性能を調べた。同モニターは、$$alpha$$放射体のプロセス濃度モニタリング用として原研NUCEFに設置されているもので、装置の一部を改造し、濃縮ウラン溶液を利用して性能試験を行った。発表では、ホスウィッチ検出器、同モニターの改造、$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線強度とウラン溶液濃度との関係、濃度モニタリング結果、装置の課題、Si検出器で得られた性能との比較などについて述べる。

論文

回転ドラム式アルファモニターの改良とその性能試験

臼田 重和; 安田 健一郎; 桜井 聡; 高橋 俊行; 軍司 秀穂*

第18回核物質管理学会(INMM)日本支部年次大会論文集, p.142 - 148, 1997/11

原研NUCEFに設置されている回転ドラム式$$alpha$$モニターを一部改良して、濃縮ウラン溶液を利用してSi検出器とZnS(Ag)/NE102Aホスウィッチ検出器による性能試験を行った。$$alpha$$線のみを測定対象としたSi検出器による試験では、4桁にわたる濃度範囲において、優れた相関関係が得られた。感度が高く、低レベル$$alpha$$放射能溶液の濃度モニタリングに適していることがわかった。一方、ホスウィッチは発表者らが開発中の検出器であり、$$alpha$$線と$$beta$$($$gamma$$)線双方の同時計測が可能である。この検出器による試験では、$$alpha$$線の測定についてはSi検出器とほぼ同等の性能が得られたばかりでなく、$$beta$$($$gamma$$)線強度の監視によりFP等の混入の程度も推定できることを確認した。

報告書

流動層と酸化銅触媒を組み合わせた使用済イオン交換樹脂の焼却処理技術

木原 伸二; 矢幡 胤昭; 南条 篤史*; 高橋 孝三; 尾曽 智重*; 根本 俊行; 安藤 昇; 大久保 秀文*

JAERI-Research 97-037, 43 Pages, 1997/05

JAERI-Research-97-037.pdf:1.85MB

流動層と酸化銅触媒とを組み合わせた使用済イオン交換樹脂の焼却技術に係わる開発の一環として、コールド燃焼試験とホット燃焼試験を行った。コールド燃焼試験においては、樹脂を焼却した場合の減重比は約10,000であり、スス等の黒色未燃物だけを対象にすると100,000以上であった。ホット燃焼試験のうち、RIを吸着させた模擬廃樹脂を焼却した場合、焼却炉に投入されたRIの約10%が炉内の流動媒体に、約50%~70%が酸化銅触媒にそれぞれ付着し、約20%~40%が排ガス浄化系に移行した。JMTRの実廃樹脂を用いた場合の放射性物質の分布状況も模擬廃樹脂を燃焼した場合と同様であった。

口頭

中性子移行反応を用いた$$^{248,250,252}$$Cfのインビーム$$gamma$$線分光

高橋 竜太; 石井 哲朗; 長江 大輔; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 石井 康雄; 松田 誠; 静間 俊行; 牧井 宏之*; et al.

no journal, , 

原子力機構東海タンデム加速器施設において、中性子移行反応を用いた$$^{248,250,252}$$Cfのインビーム$$gamma$$線分光を行い、基底回転バンドをそれぞれ10$$^{+}$$, 12$$^{+}$$, 10$$^{+}$$まで確立した。ビームと標的には、それぞれ$$^{18}$$Oと$$^{249,250,251}$$Cf(63%, 13%, 24%)を用いた。核子移行反応で生成された原子核は、Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて、散乱粒子の原子番号と質量数を分離するとともに運動エネルギーから$$Q$$値を選択することにより同定した。Cf標的は厚さ0.8mg/cm$$^{2}$$のAlフォイルに電着して作製した。標的は比放射能が高いために、標的サイズを0.8mm$$phi$$、厚さ0.45mg/cm$$^{2}$$にし、放射能強度を1.4MBqに押さえた。標的の総量は2$$mu$$gである。標的自身の放射能のために、高計数率下での$$gamma$$線測定となるが、本実験の成功により、$$simmu$$gしか入手できない標的や、比放射能の高い標的に対しても、インビーム$$gamma$$線分光を行えることを実証した。

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