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論文

The Role of collision ionization of K-shell ions in nonequilibrium plasmas produced by the action of super strong, ultrashort PW-class laser pulses on micron-scale argon clusters with intensity up to 5 $$times$$ 10$$^{21}$$ W/cm$$^{2}$$

Skobelev, I. Yu.*; Ryazantsev, S. N.*; Kulikov, R. K.*; Sedov, M. V.*; Filippov, E. D.*; Pikuz, S. A.*; 浅井 孝文*; 金崎 真聡*; 山内 知也*; 神野 智史; et al.

Photonics (Internet), 10(11), p.1250_1 - 1250_11, 2023/11

物質が高強度レーザーパルスと相互作用して生成されるプラズマの電荷状態の発展において、光電場と衝突電離の影響を明確に区別することは困難である。この研究では、プラズマキネティクスの時間依存計算を用いて、クラスターが十分に小さい低密度のガス状ターゲットを用いた場合にのみ可能であることを示した。Arプラズマの場合、クラスター半径の上限は$$R_0=0.1mu$$mと見積もられた。

論文

JAEA-AMS-TONOの現状(2021年度)

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 石井 正博*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 西尾 智博*; 小川 由美; 神野 智史; 木村 健二; et al.

JAEA-Conf 2022-002, p.55 - 62, 2023/03

JAEA-AMS-TONO-5MVでは、2021年度末までに測定個数28912個、測定時間20478時間となった。同装置では2021年7月に複数の機器でバリスタが破損し、その原因究明、対策、復旧のため、運用はそれ以降停止している。バリスタ破損の事象は表1に示すように二度あり、一度目は2個、二度目は3個のバリスタが同時に破損した。一度目の破損の原因については、経年劣化によりバリスタ電圧が低下したバリスタにおいて地絡が発生し、これが起因となり他の劣化したバリスタが破損したと推測される。二度目の原因は、一度目でダメージを被ったバリスタ(表1の*印の機器に搭載)が通電の際に地絡し、他の劣化したバリスタの破損に繋がったと推測される。安全対策の一つとして、破損したバリスタと同型式のバリスタの他の機器での有無を調査し、該当するものは新しいバリスタに取り換える処置を行った。復旧は順次進めており、依頼測定の再開は2022年度の中頃を予定している。

論文

JAEA-AMS-TONOの現状(令和4年度)

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 松原 章浩*; 石井 正博*; 渡邊 隆広; 神野 智史; 西尾 智博*; 小川 由美; 山本 悠介; 木村 健二; et al.

第23回AMSシンポジウム報告集, p.1 - 4, 2022/12

日本原子力研究開発機構東濃地科学センター土岐地球年代学研究所には加速器質量分析装置(AMS)が3台あり、実試料測定用に2台、炭素-14測定用超小型AMSの開発に向けた試験装置が1台ある。JAEA-AMS-TONO-5MVではルーチン測定をしている4核種に加えて、地下水の年代測定に有用な塩素-36の測定に向けた技術開発や硫黄除去方法の検討を実施している。炭素-14測定用超小型AMSは、イオンチャネリングを利用したAMSの同質量分子の分別を実施するための装置であり、2022年度中の炭素-14測定を目指して実証試験中である。またAMSで測定を行うための試料前処理の研究開発として、炭素-14測定における微少量試料の前処理法やその測定方法の検討、塩素-36測定のための前処理方法の検討などを実施している。発表では、それぞれの研究開発状況を報告する。

論文

塩素-36年代測定における同重体干渉抑制のためのイオンファネル反応セルの開発

神野 智史; 藤田 奈津子; 田沼 肇*

第23回AMSシンポジウム報告集, p.89 - 92, 2022/12

AMSにおいて、塩水系の地下水の年代測定に重要な塩素-36($$^{36}$$Cl)測定は妨害核種となる硫黄-36($$^{36}$$S)の影響により他の核種よりも測定が困難である。一般に$$^{36}$$Clと$$^{36}$$Sを分離するには、6MV以上の加速電圧が必要となる。そこで本研究は、イオンファネルを用いた反応セルを開発し、JAEA-AMS-TONO-5MVの低エネルギー側に組み込むことで目的核種の$$^{36}$$Clの妨害核種となる$$^{36}$$Sを選択的に抑制することを目的とする。

論文

Project for development of a downsized AMS system based on the surface stripper technique

藤田 奈津子; 松原 章浩; 木村 健二; 神野 智史; 國分 陽子

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 532, p.13 - 18, 2022/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:34.54(Instruments & Instrumentation)

本研究では、ガスストリッパーの代わりにイオンと固体表面の相互作用を利用した表面ストリッパーを組み込んだ炭素-14測定専用加速器質量分析装置を開発することを目標としている。発表では、表面ストリッパーの原理実証を目指した試験装置の開発及び原理実証試験について報告する。

論文

The Precise energy spectra measurement of laser-accelerated MeV/n-class high-Z ions and protons using CR-39 detectors

金崎 真聡; 神野 智史*; 榊 泰直; 近藤 公伯; 小田 啓二*; 山内 知也*; 福田 祐仁

Plasma Physics and Controlled Fusion, 58(3), p.034013_1 - 034013_6, 2016/03

 被引用回数:21 パーセンタイル:78.11(Physics, Fluids & Plasmas)

本研究では、背景ガスイオンの加速メカニズムを明らかにすることを主な目的とし、クラスターを構成するイオンと背景ガスイオンのエネルギースペクトルをそれぞれ評価した。高強度レーザーJ-KAREN(1J, 40fs)を、H$$_2$$を背景ガスとするCO$$_2$$クラスターに集光しイオン加速実験を行い、計測体系を工夫することで、背景ガスイオンであるプロトンとクラスターを構成するC及びOイオンを完全に分離した計測に成功した。得られたエネルギースペクトルを評価したところ、プロトンは、高エネルギー側に裾を引く形でなだらかに個数が減少するのに対し、C及びOイオンについては1MeV/u付近で急激に個数が減少するという特性が明らかとなった。実験を模擬した粒子コードシミュレーションは、それぞれのイオンについて、実験結果とよく似た形状のエネルギースペクトルを示しており、クラスターがクーロン爆発する際に生成される電場によって背景ガスイオンが圧縮され、加速されるというメカニズムが明らかとなった。クラスターのクーロン爆発による背景ガスイオンの加速は、レーザープラズマ中の衝撃波発生機構とも関連していると考えられ、この観点からも興味深い現象である。

論文

Development of an apparatus for characterization of cluster-gas targets for laser-driven particle accelerations

神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Y.; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T.; Boldarev, A. S.*; et al.

Progress in Ultrafast Intense Laser Science XI; Springer Series in Chemical Physics, Vol.109, p.215 - 233, 2015/00

Nd:YAGレーザーの2倍波である532nmのレーザーを用いて、超音速ジェット中に形成されるクラスターからの光散乱角度分布を測定することにより、クラスターのサイズを評価した。クラスターサイズ分布はミー散乱理論による散乱係数を用いて散乱角度分布をフィットすることにより求めた。標準粒子試料を用いることにより、サイズ測定の信頼性は実験誤差10%であることがわかった。CO$$_2$$/H$$_2$$及びCO$$_2$$/He混合ガスターゲットにおけるCO$$_2$$クラスターのサイズは、それぞれ0.26$$mu$$mと0.22$$mu$$mであった。CO$$_2$$/H$$_2$$ターゲット中における平均クラスターサイズの変化は実験誤差以内であった。また、レーザー強度の減衰測定により、クラスターの密度は5.5$$times10^8$$clusters/cm$$^2$$であることがわかった。さらに、ターゲットを通過した光の位相変化を干渉計で測定し、アーベル変換によりターゲットのガス密度プロファイルを取得した。ターゲットの動径方向に沿ったクラスターの割合はほぼ一定であり、ボルダレフモデルを支持する結果であった。

論文

Evaluation of dose level in a laser-driven ion accelerator using PHITS code

榊 泰直; 福田 祐仁; 西内 満美子; 神野 智史; 金崎 真聡; 余語 覚文; 近藤 公伯; 西藤 文博; 深見 智代; 上野 正幸; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.182 - 185, 2014/04

新規開発中のレーザー駆動型粒子線加速器は、加速イオンのエネルギーが上がるにつれて、その遮蔽能力の評価が重要になってくる。そこで、われわれはベンチマークとしてPHITSコードの有用性を実験結果と比較した。その結果、実測値と計算値がほぼ一致することが確認され、PHITSコードがベンチマークになり得ることがわかった。

論文

Insertable pulse cleaning module with a saturable absorber pair and a compensating amplifier for high-intensity ultrashort-pulse lasers

余語 覚文; 近藤 公伯; 森 道昭; 桐山 博光; 小倉 浩一; 下村 拓也; 井上 典洋*; 福田 祐仁; 榊 泰直; 神野 智史; et al.

Optics Express (Internet), 22(2), p.2060 - 2069, 2014/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:49.47(Optics)

We demonstrate the performance of an efficient insertable pulsecleaning module that uses a saturable absorber pair with a compensatingmulti-pass amplifier. The module is implemented with a conventional CPATi:sapphire laser system. It suppresses the amplified spontaneous emission (ASE) level of the pulse pedestal by about three orders of magnitude whilepreserving the output pulse energy and repetition-rate of the overall lasersystem. The effectiveness of the cleaning module is confirmed in laserdrivenproton acceleration experiments. At the 10$$^{9}$$ W/cm$$^{2}$$ pedestal level, the surface structure and electrical resistivity of an insulator target (100 nmsilicon nitride) are preserved prior to the arrival of the intense ultrashortpulse.

論文

Mie scattering from submicron-sized CO$$_2$$ clusters formed in a supersonic expansion of a gas mixture

神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T.; Boldarev, A. S.*; et al.

Optics Express (Internet), 21(18), p.20656 - 20674, 2013/09

 被引用回数:20 パーセンタイル:72.01(Optics)

三段コニカルノズルを流れる混合ガスジェット中でのクラスター形成に関する数学モデルを提唱した。これを実験的に検証するために、ターゲットからの散乱光の角度分布を測定するミー散乱法を用いてクラスターサイズを評価した。CO$$_2$$(30%)/H$$_2$$(70%)及びCO$$_2$$(10%)/He(90%)混合ガス中に形成されるCO$$_2$$クラスターの平均サイズは、それぞれ0.28$$pm$$ 0.03$$mu$$mと0.26$$pm$$0.04$$mu$$mであった。さらに干渉計を用いることによりガス密度を測定した結果、モデルと2倍以内で一致した。また、ドライネス($=モノマー/(モノマー+クラスター)$比)はモデルを支持する結果であった。このような実験結果により、クラスター形成の数学モデルが混合ガスに対して十分信頼できることが証明された。

論文

Generation of 50-MeV/u He ions in laser-driven ion acceleration with cluster-gas targets

福田 祐仁; 榊 泰直; 金崎 真聡; 余語 覚文; 神野 智史; 反保 元伸*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.*; 林 由紀雄; 神門 正城; et al.

Proceedings of SPIE, Vol.8779 (Internet), p.87790F_1 - 87790F_7, 2013/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.05

後方散乱を利用することで、CR-39の検出限界を超える高エネルギーイオンを検出可能な新しいイオンビーム診断法を開発したこの新しいビーム診断法と磁場型エネルギー分析装置とを組合せて、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験に適用し、核子あたり50MeV/uにまで加速されたヘリウムイオンビーム生成を確認した。

論文

Characterization of submicron-sized CO$$_2$$ clusters formed with a supersonic expansion of a mixed-gas using a three-staged nozzle

神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 金崎 真聡; 近藤 公伯; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T.; Boldarev, A. S.*; et al.

Applied Physics Letters, 102(16), p.164103_1 - 164103_4, 2013/04

 被引用回数:25 パーセンタイル:71.46(Physics, Applied)

ボルダレフモデルに基づいて設計された3段コニカルノズルを用いて、CO$$_2$$/He、あるいは、CO$$_2$$/H$$_2$$混合ガスの超音速膨張中に形成されるCO$$_2$$クラスターのサイズについて、光散乱の角度分布を測定することにより評価した。実験データは、ミー散乱理論を用いて解析し、CO$$_2$$クラスターのサイズについて、それぞれ、0.22$$mu$$mと0.25$$mu$$mと求まった。この結果は、ボルダレフモデルがミクロンサイズのクラスター生成に対して十分信頼できることを示している。

論文

Identification of high energy ions using backscattered particles in laser-driven ion acceleration with cluster-gas targets

福田 祐仁; 榊 泰直; 金崎 真聡; 余語 覚文; 神野 智史; 反保 元伸; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 林 由紀雄; 神門 正城; et al.

Radiation Measurements, 50, p.92 - 96, 2013/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:67.37(Nuclear Science & Technology)

プラスチック板上に設置した1枚のCR-39を用いて、CR-39の検出限界を超える高エネルギーイオンを検出可能な新しいイオンビーム診断法を開発した。サイクロトロン加速器で生成させた核子あたり25MeVのヘリウムイオンビームを用いて、このビーム診断法の原理検証実験を行った。その結果、CR-39の裏面に多数の楕円形のエッチピットが観測された。詳しい解析の結果、このエッチピットは、入射ヘリウムイオンがプラスチック板中で非弾性散乱して生成した重イオンによって形成されることが示唆された。この新しいビーム診断法を、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験に適用し、核子あたり50MeVにまで加速されたイオンを同定した。

論文

A High energy component of the intense laser-accelerated proton beams detected by stacked CR-39

金崎 真聡; 服部 篤人; 榊 泰直; 福田 祐仁; 余語 覚文; 神野 智史; 西内 満美子; 小倉 浩一; 近藤 公伯; 小田 啓二*; et al.

Radiation Measurements, 50, p.46 - 49, 2013/03

 被引用回数:15 パーセンタイル:74.64(Nuclear Science & Technology)

スタックしたCR-39飛跡検出器を用いてレーザー駆動陽子線の高精度計測を行った。8J, 40fsのチタンサファイヤレーザーをポリイミドフィルムに集光し、陽子線を発生させた。サンプルはラジオクロミックフィルムとCR-39のスタックを厚さ13$$mu$$mのアルミニウムフィルターで覆ったものを使用し、真空中で陽子線の照射を行った。エッチピットを確認することができた最も後方に位置するCR-39のエッチピットを解析することで、高エネルギー成分の陽子のエネルギーをこれまでよりも高精度に求めた。CR-39中の残余飛程は、多段階エッチング法によるエッチピットの成長曲線を利用して算出し、そこから、発生した陽子の最大エネルギーは14.39$$pm$$0.05MeVと求められた。この手法を用いれば、数十MeV級のレーザー駆動陽子線の最大エネルギーを10keVのオーダーまで高精度に求めることが可能である。

論文

Development of a single-shot-imaging thin film for an online Thomson parabola spectrometer

榊 泰直; 金崎 真聡; 福田 祐仁; 西内 満美子; 堀 利彦; 余語 覚文; 神野 智史; 仁井田 浩二*

Review of Scientific Instruments, 84(1), p.013301_1 - 013301_7, 2013/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:34.97(Instruments & Instrumentation)

シングルショットイメージング薄膜がオンライントムソンパラボラのために開発され、原子力機構関西光科学研究所のJ-KARENレーザーでその最初のデータがとられた。MCPなどのイメージングデバイスを使わずとも、4MeV陽子のエネルギースペクトルが計測された。これらの解析には、原子力機構が作成したモンテカルロ型イオン輸送システム(PHITS)コードが利用され、イメージング薄膜の発光特性を実によく再現させた。これらは、今後、新たな計測システムを構築するうえで有効なツールとなるであろう。

論文

Analytical methods using a positron microprobe

岡 壽崇; 神野 智史*; 藤浪 真紀*

Analytical Sciences, 25(7), p.837 - 844, 2009/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:16.31(Chemistry, Analytical)

陽電子は、材料中の欠陥を検出することができ、また、電子と異なる散乱プロセスを経るため、材料分析に広く使用されてきた。1980年代には陽電子ビームの単色化とマイクロビーム化が行われ、陽電子を用いた材料分析法はさらに発展した。本論文では、マイクロビーム化技術と、マイクロビームの材料分析への応用についてレビューする。

口頭

ポリエチレンの自由体積空孔挙動の温度依存性

岡 壽崇; 神野 智史*; 富士原 彩*; 藤浪 真紀*

no journal, , 

系統的に密度を変えたポリエチレンの自由体積空孔の挙動を陽電子消滅寿命測定法で調べ、密度による非晶部の微視的な構造の変化を検討した。オルト-ポジトロニウム($textit{o}$-Ps)平均寿命測定の密度依存性から、高密度(高結晶化度)のポリエチレンほど自由体積サイズが小さいことがわかった。また、$textit{o}$-Ps寿命の温度依存性から、ポリエチレンの熱膨張率は密度と関係していることが明らかになった。

口頭

Development of positron probe microanalyzer using RI source and its applications

藤浪 真紀*; 神野 智史*; 岡 壽崇; 河島 祐二*

no journal, , 

Positron probe microanalyzer (PPMA) has been installed using $$^{22}$$Na source. The open-colume type defects in strained pure iron samples were detected by the PPMA.

口頭

数十MeV級レーザー駆動型粒子線用オンライン・トムソンスペクトロメーターの開発

榊 泰直; 金崎 真聡; 福田 祐仁; 西内 満美子; 余語 覚文; 神野 智史; 片桐 政樹*; 仁井田 浩二*

no journal, , 

原子力機構では、コンパクトな高エネルギー粒子源の開発を目指しレーザー駆動型粒子線源の開発を行っている。レーザー駆動型粒子線の計測では、レーザーが物質に照射されて生じるプラズマ状態から発生する、電子線やX線などのさまざまな放射線の影響があるために、電子に感度がないCR39などの固体飛跡検出器が一般的に使われている。そのため、レーザー光とイオン発生に関する計測は実時間性のないCR39の解析を、パラメータごとに大量に行わねばならず、そのことがデータ解析の進捗を妨げることが多いのが現状である。そこで、数十MeVのオンライン計測を狙い、原子力機構が開発した中性子検出用の蛍光体ZnS:Agと、そのデータ解析にモンテカルロ型粒子輸送計算(PHITS)コードを利用した、オンライン型の高精度トムソンスペクトロメーターを開発する手法を確立したので報告する。

口頭

CR-39を用いたレーザー駆動陽子線の高精度計測

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; 近藤 公伯; 小田 啓二*; 山内 知也*

no journal, , 

レーザー駆動粒子加速実験において、イオン計測には主としてCR-39飛跡検出器が用いられている。CR-39はレーザー駆動粒子加速実験のような混成場において電子線やX線には感度を示さず、イオンのみを選択的に検出することが可能である。また、化学エッチング処理によって現れたエッチピットの空間分布からビームプロファイルを求めることができるだけではなく、個々のエッチピットの成長挙動を詳細に解析することで、その核種やエネルギーを精度良く求めることも可能である。本研究では、多段階エッチング法によって求められたエッチピットの成長曲線を解析することで、数十MeV級のレーザー駆動陽子線の最大エネルギーを従来よりも10倍程度高い精度で決定した。

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