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宍戸 寛明*; 西村 和真*; Vu, TheDang*; 相澤 一也; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 奥 隆之; 曽山 和彦; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 31(9), p.2400505_1 - 2400505_5, 2021/12
中性子イメージングは、重金属に対する高透過性、軽元素に対する高感度、同位体と中性子との特異な核反応による同位体選択性などの中性子ビームの特徴を活かした非破壊検査の有力な手段の一つである。本研究では、超伝導検出器である電流バイアス運動インダクタンス検出器(CB-KID)を用いて、パルス中性子源を用いた飛行時間法による波長分解中性子イメージングを行った。遅延時間型CB-KIDを用いて、GdAl
単結晶を成長させたGd-Al合金試料の中性子透過像を取得した。その結果、単結晶はAl-Gd合金全体に渡って、形状,分布ともに良好に観察することができた。また、中性子の波長0.03nm以上でGdによる特徴的な中性子の吸収を確認した。さらに、15
m
12mという限られた検出面で、同位体と中性子の核反応によって生じる
Gd共鳴ディップを観測することができた。また、Gdの共鳴ディップを用いてGd選択的イメージングを行ったところ、中性子の波長幅が1pmという限られた範囲で、明確なGd核の元素選択イメージング像を取得することに成功した。
Vu, TheDang; 宍戸 寛明*; 相澤 一也; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 奥 隆之; 曽山 和彦; 宮嶋 茂之*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1006, p.165411_1 - 165411_8, 2021/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)We found that the sizes of the Gd islands determined from the transmission image correlated strongly with those determined from the SEM image. We demonstrated the CB-KID could be used to identify (1) tiny voids in a thermally sprayed continuous Gd
O
film in and (2) various mosaic morphologies and different eutectic microstructures in Wood's metal samples. The fact that the CB-KID system could be used to identify features of samples with a wide distribution of sizes and thicknesses is promising for real application of the device for imaging samples of interest to material scientists. Operating the CB-KID at higher temperatures appreciably improved the efficiency for simultaneously identifying the X and Y positions of hotspots. We also compared the detection efficiency with the PHITS simulations. We now plan to improve the detection efficiency by increasing the thickness of the 
B neutron conversion layer
Vu, TheDang; 宍戸 寛明*; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 宮嶋 茂之*; 奥 隆之; 曽山 和彦; 相澤 一也; et al.
Superconductor Science and Technology, 34(1), p.015010_1 - 015010_10, 2021/01
被引用回数：3 パーセンタイル：48.97(Physics, Applied)We demonstrated that a four-readout superconducting neutron imaging system shows good spatial heterogeneity and linearity using the delay-line method. We examined the precise pattern of a B-dot-array absorber and found the X-direction pitch (Px) = 250.7 um with a scatter of (Hx)= 5.4 um and the Y-direction pitch (Py)= 249.1 um with a scatter of (Hy)= 3.4 um while the B dot array was fully extended toward the X direction across the detector sensitive area. We consider that this demonstrates detection with good spatial homogeneity and conclude. The transmission-imaging system is suitable for use at pulsed neutron facilities. We also reported a clear transmission image of tiny screws and nuts, and ladybug (insect). We recognize that further efforts to improve the detection efficiency are necessary to make using the detector more practical.
Vu, TheDang; 西村 和真*; 宍戸 寛明*; 原田 正英; 及川 健一; 宮嶋 茂之*; 日高 睦夫*; 奥 隆之; 曽山 和彦; 相澤 一也; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1590, p.012036_1 - 012036_9, 2020/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01Our CB-KID neutron imager detects high spatial resolution neutrons transmission images by using a delay-line technique. We found that the number of events was remarkably increased with increasing the detector temperature until close to the critical temperature Tc. We investigated the properties of CB-KID at near Tc. We observed systematic changes of neutron signals as a function of the detector temperature from 4 K to Tc. The simulations modeled the sequential physical processes for B(n,
)
Li reactions and energy deposition by particles within CB-KID, including neutrons, 
He particles, Li particles, photon and electron transport.
飯澤 侑貴*; 宍戸 寛明*; 西村 和真*; Vu, TheDang*; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 宮嶋 茂之*; 日高 睦夫*; et al.
Superconductor Science and Technology, 32(12), p.125009_1 - 125009_8, 2019/12
Neutron imaging is one of the key technologies for non-destructive transmission testing. Recent progress in the development of intensive neutron sources allows us to perform energy-resolved neutron imaging with high spatial resolution. We have been developing a neutron imager aiming at conducting high spatial and temporal resolution imaging based on a delay-line neutron detector, called the current-biased kinetic-inductance detector, with a conversion layer B. The detector allowed us to obtain a neutron transmission image with four signal readout lines. Herein, we expanded the sensor active area, and improved the spatial resolution of the detector. We examined the capability of high spatial resolution neutron imaging over the sensor active area of 15 
15 mm
for various samples, including biological and metal ones. We also demonstrated an energy-resolved neutron image in which stainless-steel specimens were discriminating of other specimens with the aid of the Bragg edge transmission.
B converterVu, TheDang; 飯澤 侑貴*; 西村 和真*; 宍戸 寛明*; 小嶋 健児*; 及川 健一; 原田 正英; 宮嶋 茂之*; 日高 睦夫*; 奥 隆之; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1293, p.012051_1 - 012051_9, 2019/10
被引用回数：5 パーセンタイル：95.74We succeeded in designed and fabricated a neutron detector by using a superconducting current-biased kinetic inductance detector (CB-KID), which is constructed by two perpendicular Nb-based superconducting meander-lines and an enriched B neutron conversion layer. We rebuilt completely a neutron image of a B dot array contain in the stainless-steel mesh. To improve the resolution of neutron images, the characteristics of a superconducting neutron detector have been studied carefully. In this study, we present the dependence of neutron signals in the temperature of detector. We found that when the temperature of a neutron detector is as close as the critical temperature of superconductivity, the intensity of signal increase as a function of temperature. We consider that the ratio of noise and signal is decrease which is very useful to improve the resolution of neutron images.
町田 昌彦; 小林 恵太; 小山 富男*
Physica C, 491, p.44 - 46, 2013/08
被引用回数：1 パーセンタイル：5.24(Physics, Applied)おもに科学研究費補助金及び科学技術振興機構受託研究の成果について、発表する。国際会議は、2年に1度のベースで開催され、高温超伝導体において発見された固有ジョセフソン接合とジョセフソンプラズマ振動についての専門家が一堂に会する国際会議であり、トルコにて開催される。この分野では、2008年にテラヘルツ領域の電磁波発振が観測され、原子力をはじめとしてさまざまな応用が期待されている一方、結晶作成によりデバイス自身が構成可能であるという特質に対する関心も高く、改めてその物理的性質を議論することが盛んである。本発表では、その物理的性質に着目し、低温で現れる量子相についての解析を行った結果を発表し、さらに、その特質を利用するデバイス応用についても議論する。
松本 秀樹*; 小山 富男*; 町田 昌彦; 太田 幸宏*; 山田 進
Physica C, 491, p.40 - 43, 2013/08
被引用回数：2 パーセンタイル：10.96(Physics, Applied)高温超伝導体は、超伝導という優れた機能を有する材料であるが、結晶構造が持つ大きな異方性によりテラヘルツ波の発振源としての性質を持つことが実験的に示されている。本研究では、その発振が磁場下かでさらに増幅されうるか、あるいは、減ぜられるかについて数値シミュレーションの結果を報告し、発振と磁場との関係を明らかにする。なお、超伝導体からTHz発振という現象自体が極めてユニークである一方、理論的には極めてエネルギー密度の高い電磁波を発振できるとの予測があり、原子力分野をはじめとして、さまざまな応用が期待できる。
小山 富男*; 松本 秀樹*; 太田 幸宏*; 町田 昌彦
Physica C, 491, p.20 - 23, 2013/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)超伝導は極めて有用な機能材料であり、デバイスとしての応用についても盛んに研究が行われている。本研究では、銅酸化物高温超伝導体の結晶構造の層状性を利用したテラヘルツ電磁波発振デバイスを取り上げ、発振強度の誘電体カバーによる増幅についてのシミュレーション結果を報告する。シミュレーションにより得られた成果は、誘電体カバーを取り付けると、高温超伝導体内部の発振と接続し、共振可能となるため発振強度が増幅されるというアイデアのシミュレーションによるデモンストレーションであり、カバーなしの場合より遥かに高強度の発振が得られる。
小山 富男*; 町田 昌彦
Physica C, 484, p.100 - 103, 2013/01
被引用回数：3 パーセンタイル：16.32(Physics, Applied)超伝導のメゾ・マクロの電磁現象を記述する理論としてギンツブルク・ランダウ理論があるが、その理論の方程式の係数は、定数として定義されている等、簡単化されているため、取扱いは便利である。しかし、最近、係数自身が本来持つ非局所性が話題となっており、本研究の主眼は、非局所性を有する理論を新たに構築し、より普遍的な理論を提案することにある。
町田 昌彦; 太田 幸宏*; 小山 富男*; 松本 秀樹*
Journal of Physics; Conference Series, 393, p.012013_1 - 012013_8, 2012/09
被引用回数：1 パーセンタイル：44.74高温超伝導体の産業応用としてジョセフソン接合を利用したテラヘルツ帯の電磁波レーザー発振が提案されている。本発表では、このテラヘルツの電磁波発振についてこれまでの理論的研究や数値的研究をレビューし、今後の動向について講演を行う。講演では、まず、テラヘルツ帯の電磁波がさまざまな科学技術分野で必要とされておりその発振源の開発がいかに重要であるかについて議論し、高温超伝導体を利用したテラヘルツ発振研究の歴史(特に理論や数値シミュレーション研究)をレビューし、何が判明した一方、何が課題として残されているかを明らかにする。その課題提起を受け、講演者らの研究開発の取り組みを手短に紹介し、今後の理論そして分野全体の動向についてコメントする。
太田 幸宏*; 小林 恵太; 町田 昌彦; 小山 富男*; Nori, F.*
Physics Procedia, 27, p.352 - 355, 2012/00
被引用回数：3 パーセンタイル：74.96相転移点近傍にある超伝導体は、微量な熱量を受け取ることにより超伝導状態から通常の伝道体状態への相転移を引き起こす。この性質を利用することにより、中性子,単一光子,分子などに対し精度の高い検出が可能となる。これは中性子などの検出対象が検出器に衝突したときに生じる熱が超伝導体中を流れる電流の変化として現れるためである。この現象は超伝導体の相転移現象,電磁気,熱拡散などを含む非常に複雑な非平衡現象であるが、今回、われわれは超伝導現象を記述するランダウ・ギンツブルグ方程式、マクスウェル方程式,熱伝導方程式を連立させ、超伝導検出器に対する大規模数値シミュレーションを行った。結果として、超伝導体表面に検出対象が衝突することによる超伝導体内の電流変化などを再現することに成功した。今回の計算手法は超伝導検出器の詳細なメカニズム解明,精度向上などに役立つことが期待される。
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*
Physica C, 471(21-22), p.760 - 762, 2011/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)超伝導デバイス分野では超伝導特性を鋭敏に反映するデバイスの研究開発が要求されている。本発表では、上記課題に関連し、多ギャップ超伝導固有ジョセフソン接合列の理論基盤を構築し、その代表例である鉄系超伝導体に特有の固有ジョセフソン効果の理論解析結果について報告する。課題解決にあたり、本システムの位相モードの精密な解析を実施し、その結果、従来の銅酸化物超伝導体における接合間相互作用に加え、新たな結合メカニズムの存在を示すことに成功した。固有ジョセフソン接合列は原子レベルでのクリーンな接合列が実現されているデバイスであり、量子デバイスやテラヘルツ発振において大きな役割を果たす。したがって、本成果は鉄系超伝導体の新規デバイス応用を拓く成果である。なお、本成果は科学技術振興機構・受託研究「超伝導新奇応用のためのマルチスケール・マルチフィジックスシミュレーション基盤の構築」の研究成果である一方、原子力材料のマルチスケールシミュレーション研究開発にも資する成果である。
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*
Physica C, 470(Suppl.1), p.S489 - S490, 2010/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)鉄砒素系超伝導体における粒間ジョセフソン電流をミクロな視点から考察する。特に、非コヒーレントトンネル過程が主たる寄与を与え、かつ2個あるバンド間について状態密度と超伝導ギャップの値それぞれが等しいとき、
波対称性の結果として粒間ジョセフソン電流の著しい減少が発生することを明らかにする。さらには、粒間臨界電流を増大させるうえで重要な因子についても議論する。
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*; 松本 秀樹*
Physica C, 470(Suppl.1), p.S882 - S883, 2010/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)1ギャップ及び2ギャップ超伝導体間で構成されたヘテロ型ジョセフソン接合の理論を構築する。本研究により、集団励起モードに関して同相運動に対応するジョセフソン・プラズマモードの存在、及び逆相運動に対応するジョセフソン・レゲットモードの存在が明らかになる。特に、波対称性により、ジョセフソン・プラズマモードの振動数は劇的に低下する。さらに、ジョセフソン渦解を数値的に求め、波対称性に起因して、その磁場分布が異常に拡大することを示す。
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*
Journal of Physics; Conference Series, 248, p.012090_1 - 012090_8, 2010/11
鉄系超伝導の発見以来、この新規超伝導材料を利用したジョセフソン接合に関する精力的な研究が行われている。鉄系超伝導体の興味深い性質の一つとして、複数の超伝導ギャップが存在する点がある。こうして、鉄系超伝導体を含むジョセフソン接合は多重トンネル径路を持つデバイスとなり、その特性を明らかにすることは緊急の課題である。本講演ではこうしたジョセフソン接合に関する理論解析を行い、複数ギャップ間の相対ゆらぎと鉄系超伝導のペア対称性が典型的なジョセフソン効果であるシャピロステップを劇的に変化させることを示す。
町田 昌彦; 太田 幸宏; 佐々 成正; 小山 富男*; 松本 秀樹*
Journal of Physics; Conference Series, 248, p.012037_1 - 012037_8, 2010/11
被引用回数：9 パーセンタイル：91.48本発表では、異方性の高い高温超伝導体単結晶から発振されるテラヘルツ波発振についての理論的研究成果を発表する。発表では、まず、研究の背景、特に、実験から最近の理論的発展までの概略をレビューし、テラヘルツ波光源の重要性についても言及する。その後、当該研究グループでの理論及び数値シミュレーションによる成果を示し、最後にシミュレーションによる3次元アニメーション結果を報告する。
小山 富男*; 太田 幸宏; 町田 昌彦
Journal of Physics; Conference Series, 248, p.012036_1 - 012036_6, 2010/11
被引用回数：2 パーセンタイル：62.77本論文では、2ギャップ超伝導体固有ジョセフソン接合列におけるジョセフソン効果の理論を構築する。低エネルギー有効ラグランジアンからシステムを記述する運動方程式が導出される。この方程式から接合列と垂直方向に伝播する集団励起モードとして縦ジョセフソン・プラズマモード及びジョセフソン・レゲットモードが出現することがわかる。運動方程式の数値シミュレーションにより電流-電圧特性が求められる。電流-電圧特性はBi-2212固有ジョセフソン接合列とよく似た多重分岐構造を有する。ジョセフソン振動数がジョセフソン・レゲット振動数に近づくとき、ジョセフソン・レゲットモードが励起される。われわれは、その共鳴電圧では、電流-電圧特性の低電圧分岐においてステップ状の構造が出現することを示す。
中村 博樹; 町田 昌彦; 小山 富男*; 浜田 典昭*
Physica C, 470(20), p.1066 - 1069, 2010/11
被引用回数：2 パーセンタイル：12.49(Physics, Applied)We perform first-principles calculations for anisotropy of various iron-based superconductors. The anisotropy ratio 
of the 
-axis penetration depth to the 
-plane one is relatively small in BaFeAs, LiFeAs and FeSe, indicating that the transport applications are promising in these superconductors. On the other hand, in those having perovskite type blocking layers such as SrScFePO we find a very large value, 
200, comparable to that in strongly anisotropic high-
cuprate BiSrCaCuO
. Thus, the intrinsic Josephson junction stacks are expected to be formed along the -axis, and novel Josephson effects due to the multi-gap nature are also suggested in these superconductors. We also examine the doping effect on the anisotropy of LaFeAsO.
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*; 松本 秀樹*
Physica C, 470(20), p.1137 - 1140, 2010/11
被引用回数：1 パーセンタイル：6.76(Physics, Applied)複数のトンネル径路を有するジョセフソン接合の理論を構築する。本論文では、以下の2ケースを扱う。すなわち、超伝導(2ギャップ)-絶縁体-超伝導(1ギャップ)ヘテロ型ジョセフソン接合、及び2個の2ギャップ超伝導体からなる粒間ジョセフソン接合である。われわれは
s波対称性によりジョセフソン渦の磁場分布が符号反転なしのs波対称性の場合に比べて異常に拡大することを示す。さまざまな異常ジョセフソン渦解を求め、その拡大率に関する評価方法を提案する。
