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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

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

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用装置の建設

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

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1328 - 1331, 2014/10

エネルギー回収型リニアック(ERL)により生成された電子ビームを用いた高強度レーザーコンプトン散乱(LCS)$$gamma$$線源は非破壊核種分析システム実現のカギとなる技術である。LCS-$$gamma$$線源実現のために必要な加速器とレーザーを組み合わせた総合的な性能の実証のために、LCS光源とその周辺機器を、ERLを基盤とした光源のための試験加速器、コンパクトERL(cERL)に建設している。そのLCS光源はモードロックファイバレーザー、レーザーエンハンスメント共振器から構成され、ビームラインと実験ハッチについても建設中である。LSC光源のコミッショニングは2015年2月に開始され、3月にLCS光の発生を計画している。

論文

レーザーコンプトン散乱光源用ビームラインモニタの開発

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

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.839 - 842, 2014/10

レーザーコンプトン散乱(LCS)光源実現のために必要な加速器とレーザーを組み合わせた総合的な性能の実証のために、LCS光源とその周辺機器を、ERLを基盤とした光源のための試験加速器、cERLに建設している。LCS光源の調整用のフラックスモニタとして、LCSビームライン中に設置するモニタの検討を行った。薄いシンチレータ検出器とシリコンドリフト検出器の2種類の検出器を採用し、LCSビームラインの上流部に設置する計画である。フラックスモニタを設置する位置での電子ビームの制動放射によるバックグランドの計測を行い、バックグランドは許容できる範囲であり、フラックスモニタが十分に機能する範囲であることを確認した。

論文

Construction of a laser Compton scattered photon source at cERL

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

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.1940 - 1942, 2014/07

レーザーコンプトン散乱(LCS)による高強度$$gamma$$線源のために必要とされる加速器技術およびレーザー技術の実証のために、LCS光源とその周辺装置を高エネルギー加速器研究機構のコンパクトERL(cERL)に建設中である。エネルギー回収方リニアック(ERL)の電子ビームによるLCS光源は核種を同定するための非破壊検査システムのキーテクノロジーである。LCS光源とその周辺装置はモードロックファイバーレーザー、レーザー増倍共振器、ビームライン、実験室から成る。そのLCS光源の調整運転は2015年2月に開始される予定である。

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:58.63(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。

口頭

高強度UVレーザー場中エタノールの解離性イオン化における光電子光イオン同時計測

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

no journal, , 

強レーザー場によるエタノールの解離性イオン化に関して、最近、イオンと光電子の同時計測が行われ、電子励起状態へ直接イオン化する過程と電子基底状態へイオン化した後に電子励起する段階的な過程の2経路が存在し、強度やパルス幅を増やすと段階的過程の寄与が増えることが明らかとなっている。本研究は、近赤外パルスに比べ、解離が促進する紫外パルスの場合に関して、光電子・光イオン同時計測を行い、イオン化・電子励起機構を調べた。

口頭

Dissociative ionization of ethanol in intense UV laser fields studied by photoelectron-photoion coincidence momentum imaging

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

no journal, , 

強レーザー場によるエタノールの解離性イオン化に関して、最近、イオンと光電子の同時計測が行われ、電子励起状態へ直接イオン化する過程と電子基底状態へイオン化した後に電子励起する段階的な過程の経路が存在し、強度やパルス幅を増やすと段階的過程の寄与が増えることが明らかとなっている。本研究は、近赤外パルスに比べ、解離が促進する紫外パルスの場合に関して、光電子・光イオン同時計測を行い、イオン化・電子励起機構を調べた。

口頭

光電子光イオン同時運動量画像法による高強度UVレーザー場中エタノールの解離性イオン化観測

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

no journal, , 

紫外域強レーザー場中におけるエタノールの解離と相関したイオン化機構を光電子光イオン同時計測によって調べた。レーザー場強度が15TW/cm$$^{2}$$の時、CH$$_{2}$$OH$$^{+}$$生成に相関した光電子スペクトルは、電子励起状態へのイオン化が支配的であった。C$$_{2}$$H$$_{5}$$$$^{+}$$生成については、励起状態へのイオン化に加え、電子基底状態へのイオン化した後、段階的に電子励起する経路も観測された。強度を33TW/cm$$^{2}$$へ上げると、CH$$_{2}$$OH$$^{+}$$、及びC$$_{2}$$H$$_{5}$$$$^{+}$$生成のどちらの場合も、段階的励起の寄与が増加し、イオン化における直接励起と段階的励起がほぼ同じ分岐比となる。これらの結果に基づいて紫外域における解離促進の原因について議論する。

口頭

高強度UVレーザー場中エタノールの解離性イオン化における光電子・光イオン同時運動量画像計測

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

no journal, , 

強レーザー場によるエタノールの解離性イオン化において、レーザー波長が紫外域の場合、近赤外域の場合に比べて、解離を伴うイオン化が解離を伴わないイオン化よりも促進されることが知られている。本研究では、紫外域強レーザー場中のエタノールの解離性イオン化における電子励起過程に着目し、光電子・光イオン同時運動量画像計測法を用いることで、紫外域レーザー場による解離促進の機構を明らかにした。

口頭

Ionization of ethanol and subsequent electronic excitation in ethanol cation in intense laser fields

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

no journal, , 

光電子光イオン同時計測法を用いて、高強度紫外レーザー場(400nm, 96fs)中における電子励起エタノールカチオン生成の2つのイオン化経路を明らかにした。レーザー強度を1.3TW/cm$$^{2}$$から18.1TW/cm$$^{2}$$へ増加するとイオン化直後の電子励起状態のエタノールカチオンの分岐比は大きく減少する。また、レーザー強度を増加したときには、同一レーザーパルス内でイオン化に続いて起こる電子励起の確率が増強することも明らかにした。

口頭

強レーザー場中エタノールの解離性イオン化ダイナミクス; 光電子と解離イオンのエネルギー相関

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

no journal, , 

強レーザー場によって誘起されるエタノールの解離性イオン化ダイナミクスについて、光電子・イオン運動量同時計測画像法を用いて調べた。本研究では、(1)イオン化直後の状態を反映した光電子エネルギーと(2)解離に消費された分子内エネルギーを反映したフラグメントイオンの運動エネルギーの相関に着目した。この相関から、イオン化から最終生成物に至るまでの間にレーザー場から獲得する分子内エネルギーが、イオン化・解離経路によって異なることが明らかとなった。強レーザー場の強度、波長(800nmと400nm)を変えて実験を行い、それらの依存性に基づいて、イオン化及び解離機構について議論する。

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

強レーザー場中エタノールの解離性イオン化における光電子と解離イオンのエネルギー相関

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

no journal, , 

強レーザー場によって誘起されるエタノールの解離性イオン化ダイナミクスについて、光電子・イオン運動量同時計測画像法を用いて調べた。本研究では、(1)イオン化直後の状態を反映した光電子エネルギーと、(2)フラグメントイオンの運動エネルギーの相関に着目した。この相関から、イオン化から最終生成物に至るまでの間にレーザー場から獲得する分子内エネルギーが、イオン化・解離経路によって異なることが明らかとなった。

口頭

CR-39及びZnS(Ag)蛍光膜による固体ターゲットを用いたレーザー駆動イオンビームの計測

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; 赤城 卓*; 近藤 公伯; 小田 啓二*; et al.

no journal, , 

高強度レーザーによる固体ターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験では、最大で40MeVのプロトンの発生が確認されている。イオン計測にはCR-39が広く利用されているが、最大エネルギーの決定精度については、さまざまな問題点が残されていた。本研究では積層したCR-39を用い、レーザーによって加速されたイオンの計測を行った。エッチピットが確認された最終層のCR-39に対して、多段階エッチング法を適用することで、最終層内での飛程を算出し、最大エネルギーを$$Delta$$E=0.1MeVという高い精度で決定した。また、ZnS(Ag)蛍光体を用いたオンライン型検出器による計測も行った。

口頭

Overview of the equipment for a demonstration of laser Compton-scattered photon source at the cERL

永井 良治; 羽島 良一; 小菅 淳; 森 道昭; 静間 俊行; 西森 信行; 赤木 智哉*; 本田 洋介*; 浦川 順治*

no journal, , 

準単色の$$gamma$$線を用いた非破壊核種分析システムの開発を行っている。その準単色$$gamma$$線はエネルギー回収型リニアックとレーザー技術を基盤としたレーザーコンプトン散乱により発生する。その$$gamma$$線源のために要求される加速器とレーザーの性能を実証するために、高エネルギー加速器研究機構で建設中の加速器、コンパクトERLでの実証実験を計画している。その実験のためにモードロックファイバーレーザー、レーザー蓄積共振器、実験ハッチを準備している。それら装置の詳細について報告する。

口頭

コンパクトERLでのレーザーコンプトン散乱実験の計画

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*; 浦川 順治*

no journal, , 

原子力機構では準単色の$$gamma$$線源を用いた非破壊核種分析システムの開発を進めている。準単色$$gamma$$線源はエネルギー回収型リニアックで生成した高輝度かつ大電流の電子ビームと光共振器に蓄積された高強度のレーザー光とのレーザーコンプトン散乱により実現する計画である。この光源実現のための十分な性能を加速器とレーザーが有していることを実証するために、高エネルギー加速器研究機構において共同で開発を進めているコンパクトERLにおいて、レーザーコンプトン散乱実験を2015年3月に行う計画である。その実験の概要とレーザーコンプトン散乱関連の機器の準備状況について報告する。

口頭

コンパクトERLにおけるレーザーコンプトン散乱光源用ビームラインモニタの開発

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

no journal, , 

エネルギー回収型リニアック(ERL)とレーザーコンプトン散乱(LCS)による準単色$$gamma$$線源は非破壊核種分析用の準単色$$gamma$$線源として最適である。この光源性能の実証のために、コンパクトERLにおいて、レーザーコンプトン散乱実験を計画している。レーザーと電子ビームの調整のためには、LCS光は真空のビームダクトにより実験室まで導いているが、LCSの調整には光源からより近い位置でのモニタが効果的である。そのために、LCS発光点に近いところで真空中で抜き差しできるLCS光のモニタが必要となる。このモニタの開発状況について報告する。

口頭

cERLを用いたレーザーコンプトン$$gamma$$線発生とその応用

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

no journal, , 

原子力機構では、核共鳴蛍光散乱を用いた非破壊核種分析システムの開発を進めている。本システムでは、エネルギー回収型リニアック(ERL)と光蓄積装置を組み合わせて、大強度かつ単色のレーザーコンプトン(LCS)$$gamma$$線を発生する。大強度単色$$gamma$$線光源のための要素技術開発として、高エネ機構と共同で開発を進めているコンパクトERLを用いて、LCS$$gamma$$線の発生試験を行うとともに、単色$$gamma$$線による鉄領域元素に対する蛍光X線計測を行った。本講演では、LCS$$gamma$$線発生試験の結果とLCS$$gamma$$線の応用実験として行った単色$$gamma$$線による鉄領域元素に対する蛍光X線の計測結果及び今後の計画について報告する。

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