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水野 るり恵*; 新倉 潤*; 齋藤 岳志*; 松崎 禎市郎*; 櫻井 博儀*; Amato, A.*; 浅利 駿介*; Biswas, S.*; Chiu, I.-H.; Gianluca, J.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1060, p.169029_1 - 169029_14, 2024/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)We have developed a photon detection system for muonic X-ray spectroscopy. The detector system consists of high-purity germanium detectors with BGO Compton suppressors. The signals from the detectors are readout with a digital acquisition system. The absolute energy accuracy, energy and timing resolutions, photo-peak efficiency, the performance of the Compton suppressor, and high count rate durability are studied with standard 
-ray sources and in-beam experiment using 
Al(
)
Si resonance reaction. The detection system was demonstrated at Paul Scherrer Institute. A calibration method for a photon detector at a muon facility using muonic X-rays of 
Au and 
Bi is proposed.
二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 稲垣 誠*; 吉田 剛*; Chiu, I.-H.; 工藤 拓人*; 浅利 駿介*; 千徳 佐和子*; 竹下 聡史*; 下村 浩一郎*; et al.
Scientific Reports (Internet), 14, p.1797_1 - 1797_8, 2024/01
被引用回数：0鋼の特性を決める上で重要な鋼中のC量は、鋼の生産技術に大きく左右される。このため、ミュオンを使って鋼のC含有量を非破壊で測定する新しい方法を提案する。この方法は、生産中の鋼の品質管理だけでなく、貴重な鋼製考古学的遺物の分析にも使えるかもしれない。負の電荷を持つミュオンは原子系を形成し、最終的には核に吸収されるか電子に崩壊する。ミュオンの寿命は、Fe原子かC原子に捕らわれるかによってかなり違い、ミュオン停止位置での元素含有量をミュオン寿命測定で特定できる。C/Feのミュオン捕獲確率とCの元素含有量の関係は直線的で、ミュオン寿命測定で鋼のC含有量を定量的に決められる。さらに、ミュオンの入射エネルギーを調整して、0.5mm厚の3種類の鋼板からなる積層サンプルの各層でミュオンを停止させ、0.20-1.03wt%の範囲でC含有量を深さ選択的に、サンプルを壊さずに決定することに成功した。
Chiu, I.-H.
めそん, (58), p.17 - 22, 2023/09
非破壊元素分析法は、試料を破壊せずに試料中の元素を分析できるため、隕石や考古資料など貴重なサンプルの分析において有用である。非破壊元素分析の一つとして、蛍光X線分析法(XRF)がよく知られている。XRFとは、試料の数十
mの深さの元素を高精度で分析することができるが、試料内部の元素を検出できず、軽元素の定量も難しい。近年、負ミュオン粒子を利用する非破壊元素分析法が開発されている。負ミュオンを利用した元素分析では、試料数mm程度の深さを分析することも可能である。我々は、この分析法に天体観測用のテルル化カドミウム両面ストリップ型2次元イメージング検出器(CdTe-DSD)を適用することで、3次元元素イメージング分析法を開発した。本稿は、大強度陽子加速器施設(J-PARC)でのミュオン科学実験施設(MUSE)に行った3次元元素イメージング実験を紹介する。
Chiu, I.-H.; 寺田 健太郎*; 大澤 崇人; Park, C.*; 竹下 聡史*; 三宅 康博*; 二宮 和彦*
Meteoritics & Planetary Science, 58(9), p.1333 - 1344, 2023/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Geochemistry & Geophysics)We report the result of a non-destructive elemental analysis of lunar meteorites using a negative muon beam at J-PARC. An experimental system of six Ge semiconductor detectors and a newly designed He analysis chamber (to enable quantitative analysis of Al) was used to provide a high signal-to-noise ratio for the detection of major elements from lunar rocks (Mg, Si, Fe, O, Ca, and Al). We performed a Monte Carlo simulation to determine the chemical compositions at two sides and the center of a sample (at depths of 0.33 and 0.96 mm below the sample surface, respectively) of the lunar meteorite DEW 12007. These results indicate that the three interior regions of DEW 12007 are likely to be 55.8:44.2, 51.4:48.6, and 54.4:45.6 wt% mixtures of anorthositic and basaltic clasts, respectively. This study is the first quantitative analysis of a heterogeneous meteorite interior using a negative muon beam. As elemental analysis using a muon beam is non- destructive and highly sensitive to light elements, including C, N, and O, the protocols established in this study are applicable to initial characterization of returned samples from the South Pole of the Moon.
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
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。
Chiu, I.-H.; 寺田 健太郎*; 大澤 崇人; Park, C.*; 竹下 聡史*; 三宅 康博*; 二宮 和彦*
Journal of Physics; Conference Series, 2462, p.012004_1 - 012004_6, 2023/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.2(Physics, Applied)今までの10年間で、負のミュオンビームを使用した非破壊元素分析が進歩しつつある。この方法では、サンプルに損傷を与えることなく、バルク材料の元素組成を決定するために使用できる。本研究では、ステンレス製の分析チャンバーに設置されたNWA482隕石の負ミュオン照射実験を行った。分析チャンバーにはヘリウムガスが充填され、空気散乱ミュオンによるバックグラウンド信号が抑制された。試料中のAl, Fe, Ca, Mg, Si, OからのミュオンX線は、分析チャンバーの周囲に配置された6つのゲルマニウム半導体検出器を使用して検出された。サンプルのX線自己吸収効果を補正するために、さらにGeant4ツールキットによるモンテカルロシミュレーションを使用した。シミュレーションからの補正を導入し、ミュオンX線測定の定量分析を行った。その結果、NWA482データに基づいて隕石中の各元素の分析感度を調べることに成功した。
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
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。
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
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
および
X線の非対称の広いプロファイルを約6keVの超衛星線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
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、このデータは電子殻および殻の正孔生成と、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。
collisions at 
= 200 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review D, 84(1), p.012006_1 - 012006_18, 2011/07
被引用回数：29 パーセンタイル：72.31(Astronomy & Astrophysics)重心エネルギー200GeVでの縦偏極陽子陽子衝突からのジェット生成のイベント構造と二重非対称(
)について報告する。光子と荷電粒子がPHENIX実験で測定され、イベント構造がPHYTIAイベント生成コードの結果と比較された。再構成されたジェットの生成率は2次までの摂動QCDの計算で十分再現される。測定されたは、一番低い横運動量で-0.0014
0.0037、一番高い横運動量で-0.01810.0282であった。このの結果を幾つかの
の分布を仮定した理論予想と比較する。
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。
+ collisions at = 200 GeV and scaling properties of hadron productionAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03
被引用回数：175 パーセンタイル：98.48(Astronomy & Astrophysics)RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの
, 
, 
と
中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、
、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。
O
における相転移と負ミュオンx線宮田 侑*; 髭本 亘; 鈴木 泰雅; 伊藤 孝; 二宮 和彦*; 久保 謙哉*; Chiu, I. H.*
no journal, ,
物質の電子状態を明確にする手法としての負ミュオンを用いたミュオン特性X線測定の開発を行っている。今回この手法を用いて低温で電子状態の変化を伴う相転移が起こるFeOにおいて行った。この手法は原子核に捕まった負ミュオンが脱励起する際に放出するX線を解析することによって負ミュオン原子形成過程を明らかにする手法で、今回初めて温度依存性の測定を実施、結果を得た。講演ではFeOの温度依存による電子状態の変化をミュオン特性X線測定、特にその分岐比から議論する。
Chiu, I.-H.
no journal, ,
物質にミュオンを捕捉させたのちに放出される高いエネルギーのミュオン特性X線を用いた物質内部の非破壊元素分析法の開発が行われている。我々は天文学に使われている二次元テルル化カドミウム硬X線検出器(CdTe-DSD)を活用し、ミュオンビームによる非破壊三次元元素イメージング手法を確立した。
Chiu, I.-H.
no journal, ,
物質にミュオンを捕捉させたのちに放出される高いエネルギーのミュオン特性X線を用いた物質内部の非破壊元素分析法の開発が行われている。我々は天文学に使われている二次元テルル化カドミウム硬X線検出器(CdTe-DSD)を活用し、ミュオンビームによる非破壊三次元元素イメージング手法を確立した。本研究では、CdTe-DSD量産機と回転測定システムを組み合わせることで、3Dイメージングシステムを開発した。このシステムを用いて、J-PARC/MUSEミュオン施設において、文化財の三次元イメージング分析実験を実施した。回転機構に設置したCdTe-DSDによるサンプル由来のミュオン特性X線のイメージをSPECT/CTの技術に導入し、2D投影イメージから三次元空間に逆投影を計算した。これで、文化財の酸素とケイ素の3D立体像を再構成できた。本発表は、これまでの実験詳細と解析成果を紹介する。
Chiu, I.-H.; 大澤 崇人; 武田 伸一郎*; 桂川 美穂*; 高橋 忠幸*; 渡辺 伸*; 水本 和美*; 齋藤 務*; 久保 謙哉*; 梅垣 いづみ*; et al.
no journal, ,
文化財には、素材の外観を変えずに非破壊で分析する手法が望まれている。文化財にはさまざまな形状やサイズがあり、金属の溶解状態や内部の化学変化を調べるには3次元(3D)元素イメージングが重要と思われる。近年、32
32mmという大面積の二次元イメージング検出器(CdTe-DSD)を開発され、軽元素の3D可視化をすることが可能となった。本研究では、4台CdTe-DSDを統合した新型CTスキャンシステムを用いて、四谷一丁目跡から出土した小型るつぼの元素3次元イメージングを行った。本報告は、これまでの研究成果とこれからの計画を紹介する。
Chiu, I.-H.; 大澤 崇人; 武田 伸一郎*; 桂川 美穂*; 高橋 忠幸*; 渡辺 伸*; 久保 謙哉*; 水本 和美*; 齋藤 努*; 梅垣 いづみ*; et al.
no journal, ,
物質に負ミュオンを捕捉させたのちに放出される、高いエネルギーのミュオン特性X線を用いた物質内部の非破壊元素分析法の開発が行われている。我々は天文学に使われている二次元テルル化カドミウム硬X線検出器(CdTe-DSD)を活用し、4台CdTe-DSDを使用する3Dイメージングシステムを開発した。J-PARC/MUSEで負ミュオンビームを用いて考古資料の3D元素イメージングを行い、ケイ素と酸素の三次元分布を確認できた。本発表はこれまでの研究進捗を紹介する。
線分析装置(PGA)の高度化の現状Chiu, I.-H.; 大澤 崇人; 野澤 拓也
no journal, ,
JRR-3に設置された即発線分析装置(PGA)は、ロボットの導入によって完全に自動化されているが、今年になって更なる高度化が進行しており、ヘリウムガス回収システムと液体窒素自動供給システムが開発中である。さらに、測定プログラムを自ら開発中であり、自動分析システムとの統合を予定している。
Chiu, I.-H.
no journal, ,
Elemental analysis based on muonic X-rays resulting from muon irradiation provides information about bulk material composition without causing damage, which is essential in the case of precious or otherwise unreachable samples, such as in archeology and planetary science. We developed a three-dimensional elemental analysis technique by combining the elemental analysis method based on negative muons with an imaging cadmium telluride double-sided strip detector (CdTe-DSD). A muon irradiation experiment using spherical plastic samples was conducted at the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The projection images measured by the CdTe-DSD were utilized to obtain a 3D volumetric phantom by using the maximum likelihood expectation maximization algorithm. This result demonstrated the feasibility of the proposed non-destructive 3D elemental analysis method for bulk material analysis based on muonic X-rays.
Chiu, I.-H.
no journal, ,
試料を破壊せずに、物質内部の元素を分析する手法は、考古物や地球外物質など貴重な試料を扱う分野において有用である。我々は高強度の負ミュオンビームを使って、ミュオン原子から放出されるミュオン特性X線測定による非破壊の元素分析法の開発を行ってきた。一方で近年、宇宙観測実験用に位置分解能が優れた二次元テルル化カドミウム検出器(以下CdTe撮像検出器)が実用化された。本研究ではこの検出器によるイメージング法と、負ミュオンビームによる深度分析を組み合わせることで、非破壊三次元元素イメージング法を確立することを目的にする。
Chiu, I.-H.; 寺田 健太郎*; 大澤 崇人; Park, C.*; 竹下 聡史*; 三宅 康博*; 二宮 和彦*
no journal, ,
We report non-destructive elemental analysis in lunar meteorites using a negative muon beam at J-PARC. An experimental system combining with six Ge semiconductor detectors and a newly designed He analysis chamber for the Al quantitative analysis provides a high signal-to-noise ratio for the measurement of major elements from lunar rocks (Mg, Si, Fe, O, Ca, and Al). By applying the Monte Carlo simulation, we successfully determined the chemical compositions of two sides (at 0.33 mm depth from the sample surface) and center of the sample (at 0.96 mm depth) from the lunar meteorite DEW 12007. It suggests the three interior regions of DEW 12007 are likely mixtures of anorthosite and basalt clasts with of 52.3 and 47.7, 48.4 and 51.6, and 48.1 and 51.9 wt, respectively. This is the first quantitative analysis of a heterogeneous meteorite interior using a negative muon beam. Since the elemental analysis with a muon beam is non-destructive and highly sensitive to the light elements including C, N, and O, the protocols established in this study can be applicable for the initial characterization of returned samples from the south pole of the Moon.
