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下村 浩一郎*; 幸田 章宏*; Pant, A. D.*; 砂川 光*; 藤森 寛*; 梅垣 いづみ*; 中村 惇平*; 藤原 理賀; 反保 元伸*; 河村 成肇*; et al.
Interactions (Internet), 245(1), p.31_1 - 31_6, 2024/12
J-PARC Muon Facility: MUSE (Muon Science Establishment) is responsible for the inter-university user program and the operation, maintenance, and construction of the muon beamlines, namely D-line, S-line, U-line, and H-line, along with the muon source at J-PARC Materials and Life Science Facility (MLF). In this paper, recent developments are briefly presented.
下村 浩一郎*; 幸田 章宏*; Pant, A. D.*; 名取 寛顕*; 藤森 寛*; 梅垣 いづみ*; 中村 惇平*; 反保 元伸*; 河村 成肇*; 手島 菜月*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 2462, p.012033_1 - 012033_5, 2023/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)At J-PARC MUSE, since the 
SR2017 conference and up to FY2022, there have been several new developments at the facility, including the completion of a new experimental area S2 at the surface muon beamline S-line and the first muon beam extraction to the H1 area in the H-line, mainly to carry out high-statistics fundamental physics experiments. Several new studies are also underway, such as applying negative muon non-destructive elemental analysis to the analysis of samples returned from the asteroid Ryugu in the D2 area of the D-line. This paper reports on the latest status of MUSE.
大谷 将士*; 深尾 祥紀*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; 的場 史朗*; 三部 勉*; 三宅 康博*; 下村 浩一郎*; 山崎 高幸*; 長谷川 和男; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1350, p.012067_1 - 012067_6, 2019/12
被引用回数：3 パーセンタイル：80.15(Physics, Particles & Fields)負ミューオニウムはそのユニークな性質から様々な科学の分野で応用される可能性がある。1980年代に真空中で初めて生成されて以来、仕事関数の低い物質を用いて負ミューオニウム生成効率を高めることが議論されてきた。アルミナセメントの構成物質であるC12A7は良く知られた絶縁体であるが、電子をドープすることで導体として振舞うことが近年発見された。このC12A7エレクトライドは2.9eVという比較的低い仕事関数を持ち、負イオン生成効率を示すと期待されている。本論文では、従来用いていたアルミニウム、C12A7エレクトライド、さらにステンレスターゲット用いた負ミューオニウムイオン生成効率の比較について述べる。測定された生成率は10
/sであり、現状セットアップではエレクトライドにおいても大きな生成率向上は確認されず、表面状態をより注意深く整える必要であることが推定される。また、生成された負ミューオニウムの平均エネルギーに材質依存はなく、0.2
0.1keVであった。
安田 浩昌*; 飯沼 裕美*; 大谷 将士*; 河村 成肇*; 北村 遼; 近藤 恭弘; 齊藤 直人; 須江 祐貴*; 中沢 雄河*; 的場 史朗*; et al.
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.371 - 375, 2019/07
基礎的な物理量の一つであるミューオンの異常磁気モーメント(g-2)は理論的および実験的にも高精度に求められることから、理論を検証するためにも重要な物理量である。ブルックヘブン国立研究所で行われた先行実験により、標準模型による計算値と実験による測定値との間に3
以上の乖離があることがわかった。これは、標準模型を超えた物理を示唆しており、より高精度な測定により検証する必要がある。J-PARC muon g-2/EDM実験では、低エミッタンスなミューオンビームを用いることで、先行実験における主要な系統誤差要因を抑制することができる。一方で、高強度なミューオンビームを利用するため、検出器などによる時間応答性の系統誤差が発生する。本研究では、加速低速部でのスピン反転を行うことで可能なスピン反転解析法により、時間応答性由来の系統誤差抑制を目指す。現在、スピン反転装置の候補としてWien-filter型を検討しており、概念設計を行い、現状のシミュレーションではx方向及びy方向のエミッタンス増大がそれぞれ64%と56%であるが、さらなる電場の改良により46%と2%まで抑えられる可能性があることを見出した。本講演ではミューオンスピン反転装置の設計・開発状況について報告する。
髭本 亘; 門野 良典*; 河村 成肇*; 幸田 章宏*; 小嶋 健児*; 牧村 俊助*; 的場 史朗*; 三宅 康博*; 下村 浩一郎*; Strasser, P.*
Quantum Beam Science (Internet), 1(1), p.11_1 - 11_24, 2017/06
ミュオン科学実験施設はJ-PARCにおいて中性子, ハドロン, ニュートリノ各施設と並ぶ利用施設である。ミュオン施設では、物質生命科学実験棟において中性子実験施設と共有している高エネルギーの陽子により発生させたミュオンを用いて様々な科学研究に用いている。本レビューではミュオン科学実験施設の現状について報告する。
山田 圭介; 齋藤 勇一; 石井 保行; 的場 史朗; 千葉 敦也; 横山 彰人; 薄井 絢; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 宇野 定則
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 159, 2014/03
TIARA静電加速器において平成24年度に行った技術開発の成果を報告する。タンデム加速器ではクラスターイオン用荷電変換ガスの探索のために、0.24V
-0.34(V: Borh velocity)のエネルギー範囲でAuクラスターイオンとHe及びN
ガスとの衝突によるクラスターイオンの解離断面積を評価した。その結果、解離断面積は実験の範囲ではエネルギー依存性がなく、クラスターサイズ及びガスの種類に依存することがわかった。シングルエンド加速器では、平成23年度までに開発したエミッタンス測定装置を用いて、RFイオン源の引出電圧とエミッタンスの関係を測定した。その結果、1MeVプロトンビームでは、引出電圧が8.4kVのときに最も良いエミッタンスが得られることがわかった。イオン注入装置では、クラスターイオン用ファラデーカップ(FC)の小型化のため、底面に針を敷き詰めることで等価的にアスペクト比を高くしたFCを試作した。本FCを用いてフラーレンイオンの電流測定試験を行った結果、高いアスペクト比を有するFCと同等の測定値が得られたことから、本手法がクラスターイオン用FCの小型化に有用であることがわかった。
千葉 敦也; 鳴海 一雅; 山田 圭介; 的場 史朗; 齋藤 勇一
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 167, 2014/03
クラスターイオンと物質と相互作用において、反応初期に生じるクーロン爆発は、その後の反応過程に大きな影響を与える。そのため、クラスターイオンによる照射効果の発現機構を理解するためには、クーロン爆発について詳細に調べる必要がある。そこで、ガス標的との衝突でクーロン爆発したC
の構成イオンの電荷と空間分布をイベントごとに測定し、それらの軌道を解析した。その結果、標的原子との衝突後、励起からクーロン爆発に至るまでに、原子間距離が約1.5倍に広がることがわかった。
本橋 健次*; 鈴木 優紀*; 齋藤 勇一; 宮脇 信正; 的場 史朗; 神谷 富裕
no journal, ,
近年、ガラスキャピラリーを透過するMeVエネルギーイオンビームに対して、ガラス表面近傍原子との小角散乱やチャージアップに起因すると考えられる偏向・集束効果が発見された。我々は、この現象に着目して、MeVエネルギーイオンビームの偏向に応用することを考え、固体表面を利用した高速重イオンの偏向効果を検証することを目的に、一対の凸凹ガラス円筒面の隙間(面間チャネル)に4MeV炭素イオンを入射した際の透過率とエネルギーのガラス円筒面に対するビーム入射角(チルト角)依存性を調べた。曲率半径155.70mm奥行き20mmの凸凹ガラス円筒光学レンズを1.2mmの間隔で対向した面間チャネルに、直径1mmの4MeV-C
イオンを入射し、面間チャネル入口を中心としてチルト回転したときの透過イオンを表面障壁型半導体検出器で検出し、そのイオン透過率とエネルギーを測定した。その結果、幾何学的にはビームが透過できない角度の時でも電流透過率が約10%になることを確認した。これにより、曲面ガラスを利用してビームを偏向できることが示された。
鳴海 一雅; 千葉 敦也; 山田 圭介; 的場 史朗; 齋藤 勇一
no journal, ,
高速クラスターイオン衝撃による固体からの二次電子放出に関する近接効果を調べるため、数百keV/uクラスターイオンを非晶質炭素薄膜に照射した際に放出される二次電子収量の測定を行っている。今回は、クラスターイオンによって固体内に発生する励起電子の表面までの輸送過程に由来する近接効果のクラスターサイズに対する依存性を測定した。ビーム軸に対して45
傾けた非晶質炭素薄膜(厚さ1-100g/cm
)に62.5keV/u C
(
=1-4)、あるいは100keV/u H(=1-3)を照射し、薄膜の前方に放出される二次電子収量を測定した。二次電子収量の評価は、薄膜を透過した解離イオンを二次電子の検出と同時に半導体検出器(SSD)で検出し(受け入れ角7.6)、解離イオンが全て検出された場合のみを抽出して行った。この実験結果に現れる励起電子の輸送過程に由来する近接効果についてウェイクポテンシャルモデルに基づき考察した。
的場 史朗; 石川 学*; 高橋 果林*; 小泉 哲夫*; 城丸 春夫*
no journal, ,
マイクロチャンネルプレート(MCP)の最大検出効率は、表面積に対する全細孔の開口面積比(開口率)とほぼ等しいことが知られている。市販の一般的なMCPでは開口率は50%-60%である。我々は、検出効率を向上させる目的で、入射部にテーパー加工を施して開口率を約100%に増大させたMCPを開発した。このMCPについて、過去に多くの測定例があるHeイオンに対する検出効率を測定した。その結果、最大検出効率は91%であった。開口率100%のMCPでは、テーパー縁部での電場分布が従来型MCPと異なり、テーパー縁部で生成した二次電子がチャンネル部に入射する確率が少なくなるので、検出効率が開口率より低下すると考えられる。
イオン衝撃により炭素薄膜から放出される二次電子収量のクラスターサイズ依存性鳴海 一雅; 千葉 敦也; 山田 圭介; 的場 史朗; 齋藤 勇一
no journal, ,
高速クラスターイオン衝撃による固体からの二次電子放出に対する近接効果は固体内原子衝突研究における未解明問題の一つである。この近接効果は、二次電子放出でよく知られた3ステップモデルにおける、入射粒子のエネルギー付与による二次電子の生成過程だけでは説明できない。本研究では、生成過程に由来しない近接効果の存在を実証するために、同じ速度のC
イオン(
=1-4)を、ビーム軸に対して45傾けた厚さが異なる非晶質炭素薄膜(厚さ2-100g/cm)に照射し、前方(下流)に放出される二次電子収量のクラスターサイズ依存性を調べた。その結果、全ての厚さの膜で二次電子収量の抑制効果(1原子当たりの二次電子収量がC
の場合よりも小さい)が観測された。抑制効果はの増大に伴って大きくなり、この傾向は少なくとも60g/cmの膜まで観測された。モンテカルロ法を用いて薄膜中の解離イオンの軌道を計算した結果、厚さ50g/cmで解離イオン間距離が十分大きくなるため、それより厚い膜では生成過程に由来する近接効果は除外してよい。したがって、この結果は、生成過程の寄与が除外できるような厚い膜でも、エネルギー付与以外の物理メカニズムに由来する近接効果、すなわち生成過程に由来しない近接効果が存在することを示している。
的場 史朗; 守屋 宗祐*; 高橋 果林*; 石川 学*; 小泉 哲夫*; 城丸 春夫*
no journal, ,
マイクロチャンネルプレート(MCP)では粒子がチャンネル内に入射しないと電子増倍が起きないので、検出効率の上限はMCPの開口率によって制限される。そこで、開口部にテーパー加工を施して実効的に開口率を90%まで上げたテーパー型高感度MCPの製作に取り組み、その検出効率の測定を行った。高感度型MCPの検出効率は、測定したエネルギーの全領域(0.2-15keV)で通常のMCPの検出効率を上回っている。入射エネルギーが高い領域での検出効率は89%となり、これは実効的な開口率(90%)に迫る。このように、イオン検出において開口部におけるテーパー加工が有効であることが確かめられた。さらに、検出効率におけるイオンの質量依存性についても測定を行った。その結果、エネルギーを質量の二乗根で除算した値を用いることで、異なるイオン種においても検出効率を規格化できることを確認した。
とCイオン衝撃により炭素薄膜から放出される二次電子収量の膜厚依存性鳴海 一雅; 高橋 康之*; 千葉 敦也; 山田 圭介; 的場 史朗; 齋藤 勇一; 石川 法人; 須貝 宏行*; 前田 佳均
no journal, ,
高速クラスターイオン衝撃による固体からの二次電子放出に対する近接効果の起源解明に向けて、ビーム軸に対して45傾けた異なる厚さの非晶質炭素薄膜(厚さ1-100g/cm)に同じ速度領域(62.5-250keV/u)で原子番号の異なるイオン(H, C)を照射し、解離したイオンが膜中をクーロン反発によって膜厚に依存して核間距離を増加させつつ透過する際に薄膜の前方に放出される二次電子収量
を測定した。近接効果の目安となる二次電子収量比R=(2)/2(1)は、Hでは1
R、CではR1になった。ここで、(1)と(2)はそれぞれ同じ速度の単原子イオン,2原子分子イオン衝撃による二次電子収量である。この傾向は、同じ速度領域のエネルギー損失に対する近接効果と同様であり、二次電子放出に対する近接効果の起源には固体中の電子を励起する過程の寄与があることを示しているが、これに加えて励起された電子が表面まで輸送される過程の寄与もあることが明らかになった。さらに、これら2つの寄与は、前者が核間距離が約1nmより小さい場合に、後者は核間距離が約1nmより大きい場合に、それぞれ支配的であることが明らかになった。
的場 史朗; 城丸 春夫*; 小泉 哲夫*; 高橋 果林*; 守屋 宗祐*; 石川 学*
no journal, ,
マイクロチャンネルプレート(MCP)は、鉛ガラスに電子増倍作用がある直径10m程度の細孔を2次元的に配列した板状の検出器であり、荷電粒子,短波長の光子,高速中性粒子等に対して感度を持つ。MCPでは粒子が細孔に入射しないと検出されないので、検出効率の上限はMCP表面全体と細孔開口部との比である開口率によって制限される。われわれは開口率を上げれば検出効率を増加させることができると考え、入射部にテーパー加工を施して90%まで開口率を向上させたMCP(T-MCP)の開発を行った。このT-MCPと市販されているMCP(開口率62%)を用いて、0.5-13.5keVの入射エネルギーの範囲でXeイオン及びNeイオンの検出効率を測定した。市販のMCPの検出効率は、低いエネルギー領域ではエネルギーの増加に伴い上昇し、Neイオンでは3keV以上、Xeイオンでは4keV以上の入射エネルギーでそれぞれ一定値(65%)を示した。一方、T-MCPの場合、同様な測定でNeイオンでは4keV以上、Xeイオンでは6keV以上の入射エネルギーでそれぞれ一定値(89%)を示した。入射エネルギーが高い領域でのT-MCPの最大検出効率はテーパー部も含んだ物理的な開口率に迫り、イオン検出においてテーパー加工が有効であることが確かめられた。
的場 史朗
no journal, ,
Micro channel plate(MCP)では粒子がチャンネル内に入射しないと検出されないので、検出効率の上限は開口率によって制限される。そこで、開口率を上げれば検出効率を増加させることができると考え、入射部にテーパー加工を施して実効的に開口率を90%まで上げた高感度MCPの製作に取り組み、その検出効率の測定を行った。高感度型MCPの検出効率は、測定したエネルギー領域では全域において通常のMCPの検出効率を上回っている。入射エネルギーが高い領域での検出効率は実効的な開口率(90%)に迫り、イオン検出においてテーパー加工が有効であることが確かめられた。
土田 秀次*; 中嶋 薫*; 横江 潤也*; 杉山 元彦*; 太田 優史*; 間嶋 拓也*; 柴田 裕実*; 冨田 成夫*; 笹 公和*; 平田 浩一*; et al.
no journal, ,
高速分子イオンを数十nmの孔径を持つナノキャピラリーを透過させて、出射する分子イオンの分子軸をキャピラリー内壁との相互作用により揃えるビーム配向制御に関する研究を行っている。分子軸配向の駆動力としては、キャピラリー内で解離した入射イオンのうち、先行するイオンの電荷でキャピラリー内壁表面に誘起された電子の動的遮蔽によって、その後方にできる電子粗密波に後続イオンが捕捉される効果(ウェイク効果)が有力と考えられる。そこで本研究ではウェイクによる解離イオンの捕捉効果を調べるため、1.0MeV HeHイオンをアルミナ製の平均孔径67nm、アスペクト比約750のキャピラリーに入射させ、出射する解離イオン(HおよびHe
)の運動エネルギーを高分解能磁場型分析器により測定した。この結果の一例として、ゼロ度方向に出射したHイオンのエネルギースペクトルでは、Heイオンの前方と後方に位置してクーロン爆発したHに相当するピークが204keVと196keV付近にそれぞれ観測された。各ピークの収量比からHeイオンの後方に捕捉されたHの成分は約75%であることが分かった。発表では、他の出射イオンの出射角依存性等についても言及する。
平田 浩一*; 齋藤 勇一; 鳴海 一雅; 千葉 敦也; 山田 圭介; 的場 史朗
no journal, ,
TIARAの特徴の一つである高速クラスターイオンの利用技術開発の一環として、数百keV-数MeVのクラスターイオンビームを用いた飛行時間型高感度2次イオン質量分析法を開発している。飛行時間の起点となるスタート信号として1次イオンビームを静電チョッパーでパルス化するための信号を用いるため、質量分解能がそのパルス幅とともに悪化することから、その幅を短くするビーム調整に数時間を要していた。そこで、調整の簡便化を目的に、パルス化信号をスタート信号として用いない方法を開発した。具体的には、試料を薄膜にすることにより、試料表面からの2次イオンの生成に寄与した1次イオンを透過させてSSDで検出し、スタート信号とした。この方法では、1次イオンの強度を数百個/秒程度に減少させる必要があるが、ビームアテネーターの挿入などで調整を簡便化できた。具体的には、ビーム調整時間を数十分程度に短縮し、実験効率が向上した。
齋藤 勇一; 千葉 敦也; 薄井 絢; 山田 圭介; 的場 史朗; 鳴海 一雅
no journal, ,
Intense cluster ion beams are required in research of surface modification, surface analysis and so on. One of the key points in increasing a current of a cluster beam accelerated by a tandem accelerator is enhancement of transmission, a ratio of a beam current of incident negative cluster ions upon the tandem to that of accelerated intact positive cluster ions. The transmission is strongly dependent on a charge-exchange gas pressure. Therefore, the measurement of transmission as a function of the gas pressure is important to obtain a higher beam current of cluster ions. In this work, the transmission of C
ions was measured as a function of the helium gas pressure in the high voltage terminal at 2.5 MV. The maximum transmission ratios of 2.6% for C
and 1.4% for C
were finally obtained.
鳴海 一雅; 千葉 敦也; 山田 圭介; 的場 史朗; 齋藤 勇一
no journal, ,
A vicinage effect on secondary-electron (SE) emissions from a solid induced by swift molecular/cluster ions is one of the open questions of atomic collisions in solids. It cannot be explained by only the production process of the three-step model of SE emissions, which is closely related to the energy deposition by a projectile. We have investigated cluster-size dependence of SE yields emitted in the forward direction from amorphous C foils (2-100 g/cm) bombarded with 62.5-keV/u C ions ( = 1-4) in order to demonstrate the vicinage effect not originating from the production process in the present study. Suppression of SE emissions (one of the vicinage effects) is observed and does not diminish in all the foils measured. The suppression effect is larger as the cluster size is larger. This dependence is observed for at least 60 g/cm, indicating that the effect originating from some physical mechanism exists even at the thick foils, where the contribution of the production process to the effect could be excluded on the basis of previous studies. This can lead to the conclusion that the vicinage effect not originating from the production process is demonstrated experimentally.
山田 圭介; 齋藤 勇一; 石井 保行; 的場 史朗; 千葉 敦也; 横山 彰人; 薄井 絢; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 宇野 定則
no journal, ,
TIARA静電加速器において平成25年度に行った技術開発の成果を報告する。タンデム加速器では、クラスターイオン電流増強のため、荷電変換ガス(He)の圧力に対するCイオンの透過率を測定した。その結果、透過率はCで2.6%、Cで1.4%であった。また、最大の透過率が得られる圧力は、他の炭素クラスター(Cn:n=2-10)と比べ低い値であることが分かった。荷電変換ガス圧力を最適な値に調整することで、ターゲット位置で数十pAのCイオンビームが輸送可能になった。シングルエンド加速器では、マイクロPIXE分析に用いられるHビームの時間に依存したエネルギーシフト量を測定するため、
Al(p,)
Siの共鳴核反応を用いたビームエネルギー測定を行っており、軽イオンマイクロビームラインでの測定系の構築及び動作試験を完了した。イオン注入装置では、クラスターイオン電流測定用ファラデーカップ(FC)の構造を検討するため、アスペクト比の異なるFCで100keV及び540keVのCイオン電流を測定し比較した。その結果、アスペクト比10, 15, 20のFCで測定値がほぼ一定となることから、本エネルギーではアスペクト比10以上が必要であることが分かった。
