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Fast nuclear-spin conversion of H$$_{2}$$ trapped and polarized in a CO$$_{2}$$ matrix

山川 紘一郎; 石橋 篤季*; 波吉 敏信*; 東 優一*; 荒川 一郎*

Physical Review B, 102(4), p.041401_1 - 041401_5, 2020/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

The clear evidence for the nuclear spin conversion of matrix-isolated H$$_{2}$$ is presented. We trapped H$$_{2}$$ in a CO$$_2$$ film at 5.4 K and detected the induced infrared-absorption band including both the components of ortho and para H$$_{2}$$. By analyzing its time-evolution, the conversion rate was determined to be 9.4 $$times$$ 10$$^{-4}$$ s$$^{-1}$$. We confirmed that this fast conversion was induced just by the CO$$_2$$ film with the uniquely unstable structure. We also identified H$$_{2}$$ at another kind of trapping sites, accompanied by higher anisotropy of the confining potential, and estimated its conversion rate to be 6 $$times$$ 10$$^{-3}$$ s$$^{-1}$$.


Terahertz and mid-infrared spectroscopy of matrix-isolated clusters and matrix-sublimation ice of D$$_2$$O

山川 紘一郎; 那須 裕一*; 鈴木 菜摘*; 清水 元希*; 荒川 一郎*

Journal of Chemical Physics, 152(17), p.174310_1 - 174310_13, 2020/05

超高真空下テラヘルツ・赤外吸収分光装置を開発し、この装置を用いてAr固体中に分離したD$$_2$$Oクラスターの吸収スペクトルを測定した。2, 3, 4量体によるテラヘルツ吸収ピークを帰属するため、スペクトルの温度依存性とD$$_2$$O希釈率依存性を分析した。帰属の妥当性は、ONIOM法を用いた第一原理計算を用いて検証した。これにより、2量体の全ての分子間振動モード、3量体と4量体の赤外吸収強度が大きい分子間振動モードを同定することができた。Ar固体中にD$$_2$$Oクラスターを分離後、Arのみを昇華してD$$_2$$O氷を生成した。昇華温度と希釈率を変えてD$$_2$$O氷を生成し、テラヘルツスペクトルから結晶度を定量的に評価することで、結晶化にはD$$_2$$O単量体の拡散が決定的なプロセスであることを明らかにした。



若井 隆純; 町田 秀夫*; 荒川 学*; 佐藤 健一郎*

日本機械学会2015年度年次大会講演論文集(DVD-ROM), 5 Pages, 2015/09



CERL主加速器クライオモジュール運転の現状; 大電流ビーム運転時における空洞内の現象理解に向けて

沼田 直人*; 浅川 智幸*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 古屋 貴章*; 篠江 憲治*; 江並 和宏*; 江木 昌人*; 坂中 章悟*; 道園 真一郎*; et al.

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.566 - 570, 2015/09



Performance evaluation of ERL main linac tuner

江並 和宏*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 道園 真一郎*; 三浦 孝子*; Qiu, F.*; 荒川 大*; et al.

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.2534 - 2536, 2014/07



Three-dimensional and multienergy $$gamma$$-ray simultaneous imaging by using a Si/CdTe Compton camera

鈴木 義行*; 山口 充孝; 小高 裕和*; 島田 博文*; 吉田 由香里*; 鳥飼 幸太*; 佐藤 隆博; 荒川 和夫*; 河地 有木; 渡辺 茂樹; et al.

Radiology, 267(3), p.941 - 947, 2013/06

 被引用回数:10 パーセンタイル:53.76(Radiology, Nuclear Medicine & Medical Imaging)

Capabillity tests of 3D imaging for medical applications were performed by using a new Compton camera. $$^{18}$$F, $$^{131}$$I and $$^{67}$$Ga separately compacted into micro tubes were injected subcutaneously into a Wister rat and imaged after sacrifice of the rat (ex-vivo model). In a separate experiment $$^{111}$$In-chloride and $$^{131}$$I-Methylnorcholestenol were injected into a rat intravenously and $$^{64}$$Cu was injected into the stomach orally just before imaging (more physiological model). The Compton camera demonstrated its 3D multinuclear imaging capability by separating out the three nuclear distributions clearly in ex-vivo model. In the more physiological model, the distributions of $$^{131}$$I and $$^{64}$$Cu were clearly imaged although $$^{111}$$In was difficult to visualize due to blurring at low energy region of $$gamma$$-ray. In conclusion, our new Compton camera successfully demonstrated highly resolved multiplanar and multinuclear $$gamma$$-ray simultaneous imaging.


An Evaluation of three-dimensional imaging by use of Si/CdTe Compton cameras

山口 充孝; 長尾 悠人; 河地 有木; 藤巻 秀; 神谷 富裕; 小高 裕和*; 国分 紀秀*; 武田 伸一郎*; 渡辺 伸*; 高橋 忠幸*; et al.

Proceedings of 2013 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record (NSS/MIC), 3 Pages, 2013/00

A Monte Carlo simulation system was developed to estimate the response of Compton camera against $$gamma$$-ray emissions from RI spots in a PET-standard human-body phantom. The quality of the three-dimensional imaging program for the Si/CdTe Compton camera to reconstruct the image of the RI spots in a phantom was evaluated by the system, when the phantom has three hot sphere-regions with the same known RI density and different diameters, in other words, different known intensities. The density values of the hot regions reconstructed by the three-dimensional imaging program for the Compton camera were consistent to the known intensities of the RI. It demonstrates sufficient quality of the program for Si/CdTe Compton camera to image RI spots in the phantom.


Beam position monitor system of J-PARC RCS

林 直樹; 川瀬 雅人; 畠山 衆一郎; 廣木 成治; 佐伯 理生二; 高橋 博樹; 照山 雄三*; 豊川 良治*; 荒川 大*; 平松 成範*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 677, p.94 - 106, 2012/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:43.25(Instruments & Instrumentation)

本論文は、J-PARC RCSのビーム位置モニタ(BPM)システムについて述べる。RCSは、ビームパワー1MWの速い繰返しのシンクロトロンで、そのBPM検出器は、直径250mm以上あるが、ビーム位置を極めて正確に測定する必要がある。さらに、定格から低いビーム強度まで、幅広い範囲で動作することが必要である。リングには、54台のBPMがあり、限られたスペースのため、そのほとんどを補正電磁石の内側に収めた。検出器は、静電容量型で4電極あり、対角線カット形状で構成される電極対は、ビーム位置に対し非常に良い線形出力特性を持つように設計した。また、14bit 40MS/sのADCと600MHzのDSPを持つ信号処理回路を開発し、それらを、shared memoryを介し、EPICSによって制御できるようにした。この回路は、連続して平均ビーム位置を計算するモードでは、25Hzのパルスすべての記録が可能で、ほかに、周回ごとのビーム位置計算など、高度な解析のため、全波形データを残すモードも設定した。


The Data acquisition system of beam position monitors in J-PARC main ring

畠山 衆一郎; 林 直樹; 荒川 大*; 橋本 義徳*; 平松 成範*; 小田切 淳一*; 佐藤 健一郎*; 手島 昌己*; 飛山 真理*; 外山 毅*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2698 - 2700, 2010/05



Shot-by-shot beam position monitor system for beam transport line from RCS to MR in J-PARC

手島 昌己*; 荒川 大*; 橋本 義徳*; 佐藤 健一郎*; 外山 毅*; 山本 昇*; 林 直樹; 花村 幸篤*

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.978 - 980, 2010/05



Performance of the main ring BPM during the beam commissioning at J-PARC

外山 毅*; 荒川 大*; 平松 成範*; 五十嵐 進*; Lee, S.*; 松本 浩*; 小田切 淳一*; 手島 昌己*; 飛山 真理*; 橋本 義徳*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.981 - 983, 2010/05

J-PARC MRのビームコミッショニング中のBPMの運用経験について報告する。サブジェクトは、(1)特にビームダクトの段差の影響,(2)1秒平均に対し30ミクロンの位置分解能,(3)ビームを使った位置校正である。


Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05



Basic characteristics of a newly developed Si/CdTe Compton camera for medical imaging

河地 有木; 渡邉 茂樹; 佐藤 隆博; 荒川 和夫; 武田 伸一郎*; 石川 真之介*; 青野 博之*; 渡辺 伸*; 山口 充孝*; 高橋 忠幸*; et al.

2008 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record (CD-ROM), p.1540 - 1543, 2008/10

The Compton camera is a very promising medical imaging system when we consider multiple radionuclide imaging and its sensitivity, portability and compactness. We have developed a Compton camera by using Si and CdTe semiconductors for medical imaging. The prototype Compton camera head consists of a double-sided Si strip detector (DSSD) module as the scatter detector and four layered 16 CdTe pixel detector modules as the absorber detector. The DSSD has an area of 2.56$$times$$2.56 cm, a thickness of 500 $$mu$$m and a strip pitch of 400 $$mu$$m. The CdTe pixel detector has an area of 1.35$$times$$1.35 cm, a thickness of 500 $$mu$$m and a pixel size of 1.35 mm$$^{2}$$. The high-energy resolution detectors (DSSD: $$Delta$$E/E$$sim$$2.5%, CdTe: $$Delta$$E/E$$sim$$1%) enable detect the Compton scatter events of the incident $$gamma$$-rays, in consequence image radioactive multi-nuclide tracer. We evaluated distributions of sensitivity and spatial resolution, and rat study was performed with three tracers ($$^{111}$$In, $$^{131}$$I, $$^{64}$$Cu) concurrently-administered. As results, lines of point-source data indicated 4 mm spatial resolution in the center of field of view (FOV) in this experimental design, and a characteristic manner of the distributions in the Compton camera FOV was shown. The nuclides in the rat body were distinguished by the $$gamma$$-ray energies, each tracer imaged separately in vivo, and the difference in distribution among the nuclide was visualized successfully.


Monte Carlo simulation of multi-head Si/CdTe Compton camera for medical imaging

山口 充孝*; 河地 有木; 渡辺 伸*; 小高 裕和*; 武田 伸一郎*; 石川 真之介*; 青野 博之*; 高橋 忠幸*; 荒川 和夫; 中野 隆史*

2008 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record (CD-ROM), p.4000 - 4002, 2008/10

We have developed a prototype of Compton camera using Si/CdTe semiconductors for medical imaging. In the case where the detection area of Compton camera is restricted to small region, position resolution of depth direction is expected to be low. To overcome this weakness, we propose multi-head Compton camera. In this work, we evaluated the position resolutions of single- and double-head Compton camera by using Monte Carlo simulation. After the Monte Carlo simulation, two hit Compton event was selected, and back-projection and image reconstruction were performed in 3D-space. Consequently, the position resolution of the z-axis was about 5.6 mm for double-head camera whereas about 27 mm for single-head camera. These results indicate that the position resolution is improved and clear 3D-image is taken by using multi-head Compton camera.


Mutation induction of asiatic hybrid lily and ${it Lilium}$ $$times$$ ${it formolongi}$ Hort. using ion beam irradiation

千葉 直樹*; 荒川 梢*; 中村 茂雄*; 鈴木 誠一*; 横田 裕一郎; 長谷 純宏; 鳴海 一成

JAEA-Review 2007-060, JAEA Takasaki Annual Report 2006, P. 77, 2008/03

スカシユリ(Asiatic hybrid lily)は、赤,桃,橙,黄等の花色で球根により繁殖し、シンテッポウユリ(${it Lilium}$ $$times$$ ${it formolongi}$ Hort.)は白花で種子繁殖性の園芸植物である。本試験では品種改良を目的に、スカシユリ(ロリーポップとチャンティの2品種)とシンテッポウユリに対して、イオンビームによる突然変異を誘発し、花の諸形質における遺伝的変異の拡大をねらった。その結果、スカシユリでは花色に関する6系統の変異体が得られた。ロリーポップの変異体4系統はすべて花の白色化であった。チャンティでは花色の変異体と、花被片の先端が白い変異体が得られた。ロリーポップにおいて、炭素イオンとヘリウムイオンの効果を同線量で比較した場合、突然変異率は炭素イオンが高い傾向にあった。シンテッポウユリのM1世代では、変異体が観察されなかった。M2世代では花色等の変異はなかったが、花粉が生産されない2系統の変異体を得ることができた。


J-PARC RCSビームモニターシステムの現状

林 直樹; 廣木 成治; Saha, P. K.; 佐伯 理生二; 豊川 良治*; 山本 風海; 吉本 政弘; 荒川 大*; 平松 成範*; Lee, S.*; et al.

Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.243 - 245, 2008/00

J-PARC RCSは、2007年秋よりビームコミッショニングを開始した。短期間の間に、入射軌道の確立,周回及び3GeVまでの加速,光学系の測定,(4$$times$$10$$^{12}$$ppbで)50kW相当のビームパワー出力を達成した。ビームモニターシステムは、このスムーズなビームコミッショニングに大変重要な役割を果たした。本報告は、このシステム、BPM,入射モニター,IPM,電流モニタ,チューンメータ,ロスモニタの現状報告を行う。



千葉 直樹*; 荒川 梢*; 中村 茂雄*; 鈴木 誠一*; 安達 芳則*; 横田 裕一郎; 長谷 純宏

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 92, 2007/02



The Kinetics of Fe and Ca for the development of radiation-induced apoptosis by micro-PIXE imaging

原田 聡*; 玉川 芳春*; 石井 慶造*; 田中 晃*; 佐藤 隆博; 松山 成男*; 山崎 浩道*; 神谷 富裕; 酒井 卓郎; 荒川 和夫; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 189(1-4), p.437 - 442, 2002/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.78

放射線誘起アポトーシスと微量元素の挙動の相互作用を詳しく調べるために、ヒト白血病細胞に$$^{60}$$Coの$$gamma$$線をインビトロで照射し、微量元素の画像化を行った。アポトーシスの頻度はTUNEL染色をした後、顕微鏡で 400 倍に拡大して得た。また、マイクロPIXE分析で細胞内の微量元素の分布の測定を行った。アポトーシスの初期段階では鉄が細胞質に集中して見られたが、アポトーシスが進行すると鉄の集積は無くなり、細胞核でCaが集積しZnが減少した。このことから、アポトーシスの進行には (1)FeやFeを含む酵素による細胞質から細胞核への信号の伝達, (2) Ca に依存する酵素による細胞核の変性と核からのZnの放出、の2つの段階が存在するようである。このような微量元素の集積はアポトーシスの新しい標識になると思われる。


TCAでのFP核種中性子断面積積分評価用臨界実験のMCNP 4Aによる解析; ベンチマーク問題の作成

桜井 淳; 荒川 拓也*; 山本 俊弘; 小室 雄一; 須崎 武則; 大友 正一; 新田 一雄*; 堀木 欧一郎*

JAERI-Research 96-067, 41 Pages, 1996/12


原研のTCA炉心の中心領域に核分裂生成物核種(B:4濃度、Rh:6濃度、Cs:5濃度、Nd:6濃度、Sm:7濃度、Eu:7濃度、Gd:7濃度、Er:7濃度)を含む体系を構成して中性子断面積積分評価用臨界実験を実施した。それらの体系の厳密な個数密度を算出した。その値を使用して中性子増倍率をMCNP 4AとJENDL-3.2の組合せで計算した(ただし天然Erについては評価済み断面積が世界のどのライブラリーにも存在しないため除外してある)。計算で求めた中性子増倍率は、臨界固有値を非常によく再現している。このことからJENDL-3.2に収納されているこれらの核種の中性子断面積は評価精度がよいと判断される。今回の実験及び解析結果から、ここで取り上げた体系は、FP核種の中性子断面積積分評価用ベンチマーク問題としてすぐれていることが分かった。


Radiation induced oxidative degradation of polymers, I; Oxidation region in polymer films irradiated in oxygen under pressure

瀬口 忠男; 橋本 昭司; 荒川 和夫; 早川 直宏; 川上 和市郎; 栗山 将

Radiation Physics and Chemistry, 17, p.195 - 201, 1981/00


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