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論文

理研超伝導加速空洞用ビームエネルギー・位置モニターのマッピング測定

渡邉 環*; 外山 毅*; 花村 幸篤*; 今尾 浩司*; 上垣外 修一*; 鴨志田 敦史*; 河内 敏彦*; 小山 亮*; 坂本 成彦*; 福西 暢尚*; et al.

Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1105 - 1108, 2019/07

現在、仁科加速器研究センターにおいて、超伝導加速空洞を建設中である。破壊型ビーム診断装置を用いたビーム測定は脱ガスを発生するため、超伝導加速空洞の性能を示すQ値や表面抵抗値を、長期的に維持することが難しくなる。そのために、非破壊型のビーム診断装置による測定が必須となる。そこで、斜めに四分割した静電型ピックアップを用いたビーム位置モニターシステム(BEPM)の開発を行い、計11台を完成させた。このシステムは、BEPM間の距離を正確に測定した2台のBEPMを用いて、ビームの飛行時間(TOF)を測定し、ビームの位置情報と同時に、ビームエネルギー値も得られるという利点を有する。終段のBEPMは、ビームエネルギーの情報が非常に重要になる、超重元素探索装置GARIS IIIや、医療用RIアスタチンの製造に使用される予定である。2019年度は、BEPM内にワイヤーを張り、上下左右に動かすことにより、そのワイヤーの位置と各電極の出力の相関を測定する校正作業(マッピング)を行うため、BEPMを固定する冶具とワイヤーを囲むダミーダクトの設計と製作を行った。校正装置本体は、J-PARC 50GeVシンクロトロンMRのマッピング用に開発された校正装置を利用させて頂いた。今回の学会では、マッピングによる測定の結果とその考察にについて発表をする。

論文

Evaluation of soft X-ray laser with ${it in situ}$ imaging device of high spatial resolution ZnO scintillator

中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; 武田 耕平*; 西 亮祐*; 南 佑輝*; Cadatal-Raduban, M.*; 猿倉 信彦*; 西村 博明*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 50(12), p.122202_1 - 122202_4, 2011/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:63.75(Physics, Applied)

軟X線レーザー診断のための高空間分解能イメージングデバイスとして、水熱合成法により製作したZnOの励起子発光パターンを計測する方法の可能性を評価した。X線の集光点付近での発光パターンを計測し、ウエスト位置での半径を見積もることにより、Ni様AgプラズマX線レーザーのビームウエストでの半径が横方向と縦方向で29$$mu$$mと21$$mu$$m、発散角が7.2mradと11mrad、ビーム品質M2が47と50と見積もられた。空間分解能は6$$mu$$mで、拡大レンズを最適化し望遠鏡で拡大することによりさらに改善できる。今回の結果により、ZnOの軟X線光源の開発と応用で重要な役割を果たす画像計測素子としての利用がさらに加速されることが期待できる。

論文

フレネルゾーンプレート集光軟X線レーザーによるZnOシンチレーターの空間分解能測定

田中 桃子; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 越智 義浩; et al.

JAEA-Conf 2011-001, p.126 - 128, 2011/03

本研究では、水熱合成法で作成したZnO結晶を画像用EUVシンチレーターとして応用することを目指し、その空間分解能の評価を行った。軟X線レーザーをフレネルゾーンプレートで集光してZnO結晶に照射し、その発光パターンをシュバルツシルトミラーとカメラ用レンズを組合せた拡大光学系を構築しCCDで撮影した。集光径は最小で10ミクロン以下まで確認され、またZnOが直径3インチ程度まで単結晶の作成が実現していることから、ZnO単結晶がEUV領域での画像素子として有望であることを示している。

論文

ZnO結晶を利用したX線のイメージング

猿倉 信彦*; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; Ehrentraut, D.*; 福田 承生*; 田中 桃子; 錦野 将元; 河内 哲哉

レーザー研究, 39(3), p.193 - 196, 2011/03

次世代リソグラフィへの応用が期待される極端紫外(EUV)光源、たんぱく質1分子での構造解析を可能とするXFELといった、軟X線$$sim$$X線領域光源に対する需要は、近年、科学,医療,産業などさまざまな分野でますます高まっている。光源開発の進展により、この波長領域における機能的な光学素子の開発にも高い関心が集まっている。その有力な材料になりうるのが、発光寿命が1nsと短く、発光波長が380nmで大気中を透過でき、良質で大型な結晶を安価に作成できるZnOである。われわれは、日本原子力研究開発機構が所有する軟X線レーザーシングルショット励起によるZnO結晶の発光パターン撮影に成功し、ZnO結晶によるX線$$sim$$軟X線イメージングが可能であることを示した。空間分解能はスポット径から10ミクロン程度であることが見積もられた。このことから、ZnO結晶がEUVリソグラフィー用の有用なイメージングデバイスとなりうることを示した。

論文

Positron related analysis of $$^{13}$$N-nitrate in transgenic rice plant over-expressing nitrate transporter

佐藤 大祐*; 森 真理*; 片山 寿人*; 北村 治滋*; 河合 敏彦*; 藤巻 秀; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 松橋 信平; et al.

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 128, 2007/02

窒素は作物生産で最も重要な元素であるが、水環境への汚染負荷原因物質として農地からの流出が問題となっており、農地への投入窒素量を低減しても高い生産性が維持できるイネの開発が急務となっている。この課題を解決するために、イネの硝酸吸収にかかわる硝酸イオントランスポーターを高発現させた形質転換イネを作出し、ポジトロン放出核種を用いた計測によりその特性の解析を行った。根で吸収された硝酸イオンを地上部へ輸送する能力について、野生株と硝酸イオントランスポーター高発現株とで比較したところ、硝酸イオントランスポーター高発現株では、単位時間あたり・単位根乾重量あたりの硝酸吸収量が野生株の1.6倍であることがわかった。また、PETISによる根から地上部への$$^{13}$$Nの移行計測でも同様の傾向が確認されていることから、硝酸イオントランスポーター高発現イネは野生株のイネに比べ、根を介した地上部への高い硝酸輸送能を持つことが明らかになった。

口頭

Single-shot focal spot image of EUV laser using a ZnO scintillator

中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 鷹取 慧*; Estacio, E.*; Cadatal, M.*; 猿倉 信彦*; 西村 博明*; 三間 圀興*; 田中 桃子; et al.

no journal, , 

酸化亜鉛シンチレーターの発光を観測することにより、EUVレーザーの集光イメージのシングルショット計測を行った。集光径は50$$mu$$m$$times$$88$$mu$$mと見積もられた。この値は、EUVレーザー集光ミラーの焦点距離が長いことを考えると妥当な値であり、この手法により、EUVレーザーのビーム診断が簡易に行えることが示された。さらに、酸化亜鉛の発光は波長380nm程度であり、イメージング用の光学素子は真空容器外で取り扱うことができる。EUV光源の高速、高効率で高分解能なビームプロファイリング手法として、次世代リソグラフィーなどの利用研究に有用である。

口頭

レーザー駆動陽子線細胞照射装置の開発と生物影響研究

余語 覚文; 西内 満美子; 榊 泰直; 堀 利彦; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 前田 拓也; 森 道昭; 小倉 浩一; 織茂 聡; et al.

no journal, , 

高強度・短パルスのレーザーを用いたイオン加速は、1MV/$$mu$$mに及ぶ急峻な電場勾配を発生するため、従来のイオン加速器を大幅に小型化する技術として注目されている。レーザー駆動イオン加速装置の特徴の1つとして、シンクロトロンなど通常のがん治療に使われている加速器と比較して、高電流・短時間幅のイオンビームを発生することが挙げられる。将来的に、レーザー駆動加速装置が治療に用いられることを想定して、前述のような特徴を持つレーザー駆動陽子線の生物学的効果を、実験的に究明する必要がある。この目的のために、レーザー駆動による陽子線の細胞照射装置を開発し、生物学的影響を評価する実験を開始した。照射装置の開発の現状と、ヒト由来のがん細胞に対して照射実験を行った結果について報告する。

口頭

レーザー駆動陽子線によるがん細胞DNA2本鎖切断のRBE測定

余語 覚文; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 前田 拓也; 西内 満美子; 榊 泰直; 堀 利彦; 森 道昭; 小倉 浩一; 織茂 聡; et al.

no journal, , 

レーザー駆動加速装置が治療に用いられることを想定して、レーザー駆動による陽子線を用いた細胞生物学実験を実施した。実験では、機構のJ-KAREN装置からの超短パルスレーザー(パルス幅:40fs,エネルギー:1.8J,中心波長:800nm)を5$$times$$10$$^{19}$$W/cm$$^2$$の集光強度で厚さ12.5$$mu$$mのポリイミド薄膜に照射し、最大エネルギー4MeVの連続スペクトルを持つ陽子線を発生させ、磁場分析器でエネルギーを選別した後、薄膜窓を介して培養状態のヒト肺腺がん細胞株に照射した。陽子線バンチの時間幅は20ns、ビームフラックスは10$$^{15}$$cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$、1バンチによる吸収線量は約1Gyであった。この結果、吸収線量あたりの2本鎖切断収量を測定して、生物効果を示す指標である、生物学的効果比(RBE: Relative Biological Effectiveness)を、レーザー駆動粒子線として初めて評価することができた。

口頭

フレネルゾーンプレート集光EUVレーザーによるZnOシンチレーター空間分解能計測

中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; 猿倉 信彦*; Ehrentraut, D.*; 福田 承生*; 田中 桃子; 錦野 将元; 山谷 寛*; et al.

no journal, , 

次世代リソグラフィへの応用が期待される極端紫外(EUV)光源の進歩により、この波長領域における機能的な光学素子の開発にも強い関心が集まっている。その一つが光源診断にも応用可能なEUVシンチレーターである。これまで、われわれのグループでは、発光寿命・波長,結晶の品質の点で優れたシンチレーター材料になりうる酸化亜鉛(ZnO)に注目し、有力なEUVシンチレーター材料であることを明らかにし、高速化にも成功するなど成果を挙げてきた。本研究では、このZnO結晶を画像素子として応用することを目指しその空間分解能の評価を行った。実験は、原子力機構の軟X線レーザー(波長13.9nm)を用いて行った。フレネルゾーンプレート(FZP)で集光した軟X線レーザーをZnO結晶に照射し、その発光パターンをシュバルツシルトミラーとカメラ用レンズを組合せた拡大光学系を構築しCCDで撮影した。これをFZPの焦点付近を中心にさまざまな照射スポット径にて行い、ZnO結晶のEUVシンチレーターとしての空間分解能を見積もった。発光パターンはすべてシングルショットで撮影されており、このことはZnO結晶のEUV画像素子としての可能性を示す重要な成果である。

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