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論文

Stripline beam position monitors with improved frequency response and their coupling impedances

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*; 外山 毅*; 仲村 佳悟*

Proceedings of 57th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2016) (Internet), p.523 - 528, 2016/08

J-PARCのシンクロトロン(特にMR)では、ビーム強度を上げていくと、将来、電子雲によるビームの不安定化が起こることが懸念されている。このビームの不安定性をモニターで検知するには、GHz帯まで周波数特性の良いモニターが必要である。モニターの電極形状とモニターの周波数特性には相関があることが分かっていて、指数関数型の電極形状が採用されることが一般的である。しかし、これを精度よく製作することは、極めて困難である。実際、J-PARC MRのモニターの特性は、1GHzを超えると極端に悪くなっている。そこで、われわれは、三角形状や五角形状の電極を提案することにした。シミュレーション上は、これで、指数関数型の電極形状と同程度の周波数特性を得ることができることが分かる。さらに、この形状は製作が圧倒的に簡単なので、現実的には、指数関数型の電極形状の周波数特性を圧倒できることを、実際の測定で示すことができる。一方で、この改良でビームとの結合インピーダンスが悪化すると、ビームを安定化させるという意味で問題である。この発表では、改良した電極の周波数特性とその結合インピーダンスを示すことで、結合インピーダンスを増大させることなく周波数特性を改善できることを示すことにする。

論文

Triangle and concave pentagon electrodes for an improved broadband frequency response of stripline beam position monitors

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*; 外山 毅*; 仲村 佳悟*

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 19(2), p.021003_1 - 021003_15, 2016/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:13.76(Physics, Nuclear)

ビーム位置モニターの周波数特性は、モニターの電極形状に著しく依存する。しかし、モニターの電極形状を直方体から変化させると、その形状に応じて、電極自身を精度よく傾かせ、チェンバーと電極のインピーダンスの整合性を取らないと、電極形状が持つ周波数特性と有為性を維持できない。そこで、まず、セッティングが最も簡単な場合として、電極形状が三角の場合を考え、その周波数特性が、直方体の電極の場合に比べて、著しく改善することを実証した。次に、五角形の形状の電極を考えることで、三角の場合に生じた、低周波側でのオーバーシュートが改善することを実証した。さらに、電極の端を直角に曲げることで、電極形状によらず、周波数特性を改善させることができることを実証した。

論文

Analysis of radicals induced in irradiated amino acid using Pulse-ESR

岸田 敬吾*; 菊地 正博; 中村 秀夫*; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 90, 2015/03

Radiation induced radicals in irradiated foods were analyzed with Pulse-ESR. The specimens were rice and wheat flour. We also analyzed 22 kinds of amino acids contained in foods to compare with the food specimens. Radiation dose level was 50,100 and 200 kGy. We could not detect any signals in all specimens before irradiation treatment. Upon radiation treatment one broad signal was detected. Using Pulse-ESR, we succeeded to detect field swept echo signal in some irradiated amino acid specimens and to analyze the relaxation times (T$$_{1}$$ and T$$_{2}$$). It is concluded that ESR is very useful to analyze the radiation induced radicals in irradiated foods.

論文

Relaxation times of radicals induced in irradiated foods using pulse-ESR and CW-ESR

岸田 敬吾*; 川村 翔栄*; 菊地 正博; 中村 秀夫*; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 86, 2014/03

Using pulse-ESR and CW-ESR, we attempted the measurement of relaxation times (T$$_{1}$$, T$$_{2}$$) of radicals induced in irradiated foods. The specimens were black pepper and hard wheat flour. We succeeded in measurement of the field swept echo signal of irradiated specimen and in direct analysis of relaxation times (T$$_{1}$$, T$$_{2}$$). T$$_{1}$$ of irradiated black pepper was 33 $$mu$$s, and T$$_{1}$$ of irradiated hard wheat flour was 21 $$mu$$s. T$$_{2}$$ of irradiated black pepper was 420 ns, and T$$_{2}$$ of irradiated hard wheat flour was 260 ns. We also succeeded in measurement of the signal of irradiated specimens by CW-ESR. We detected the strong singlet signal from irradiated pepper, and the broad complicated signal from irradiated hard wheat flour. It suggested that the radiation-induced radicals of these two specimens are different.

論文

放射線照射食品に誘導されるラジカルのPulse-ESRとCW-ESRによる緩和時間の検討

岸田 敬吾*; 川村 翔栄*; 亀谷 宏美*; 中村 秀夫*; 菊地 正博; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

Radioisotopes, 63(3), p.131 - 137, 2014/03

放射線照射食品に誘導されるラジカルをPulse-ESRとCW-ESRで計測し、緩和時間(T$$_{1}$$, T$$_{2}$$)の計測を行った。緩和時間はPulse-ESRにより直接求めたが、CW-ESRでは計測した信号パラメーターより間接的に算出した。照射強力粉及び照射黒コショウのPulse-ESR信号の観測に成功した。照射食品のT$$_{1}$$, T$$_{2}$$はCW-ESR法により算出できるが、値が若干小さくなる傾向があることがわかった。これは食品中の含有する蛋白質のような成分によりESR信号が与える算出のためのパラメーターが影響を受けるからである。

論文

長期保存中の照射食品に誘導されるラジカルの減衰挙動の解析

岸田 敬吾*; 川村 翔栄*; 中村 秀夫*; 菊地 正博; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

食品照射, 48(1), p.11 - 18, 2013/09

照射処理により誘導されるラジカルをESR計測し、長期保存中の減衰挙動を解析した。試料は黒コショウ,コーヒー生豆,朝鮮人参,小麦粉(強力粉・薄力粉), 米粉(上新粉)を用いた。ESR測定により$$g$$=2.0に観測される信号は吸収線量の増加に伴い、信号強度が増していくことから照射誘導ラジカルと考えられた。照射処理後、長期に保存することによりESR信号強度は減衰し、ほぼ安定した。照射終了直後から約3時間までに急激な減衰(1st stage)と、その後の穏やかな減衰(2nd and 3rd stage)に分かれた。このラジカル減衰過程を、数種類存在するラジカルが同種のラジカルと反応して消滅する2次反応であると仮定した速度論的解析によると、この減衰は早い段階で消滅するラジカルと遅い速度で消滅するラジカルが少なくとも3種類以上存在する場合に実験結果とよく一致した。

論文

ESR studies on decay of radicals induced in irradiated foods

貝森 良彦; 坂本 侑輝*; 川村 翔栄*; 岸田 敬吾*; 菊地 正博; 中村 秀夫*; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 79, 2013/01

放射線照射によって誘起された食品中のラジカル減衰について電子スピン共鳴分光(ESR)法を用いて検討した。黒コショウ,コーヒー生豆及び朝鮮人参を試料としてコバルト60で50kGyまで照射した。放射線で誘起されたラジカルを1本線ESR信号として検出することに成功した。その信号強度は線量の増加に依存して増加した。照射後、信号強度は急速に減少した。減衰過程の分析によって2種類以上のラジカル種が照射食品に誘導されたことが示唆された。ラジカルは最初の数時間内で急速に減衰し、その後ゆっくり減衰した。ゆっくり減衰するラジカル成分の存在により、照射ラジカルが安定であることがわかった。照射食品検知のため、ESR法を使用することは非常に有用であると考えられる。

論文

照射処理により食品に誘導されるラジカルの解析

岸田 敬吾*; 貝森 良彦*; 川村 翔栄*; 坂本 侑輝*; 中村 秀夫*; 菊地 正博; 下山 雄平; 小林 泰彦; 鵜飼 光子*

食品照射, 47(1), p.1 - 5, 2012/09

$$gamma$$線照射した食品(黒胡椒,コーヒー生豆,朝鮮人参)のフリーラジカルを電子スピン共鳴法を用いて調べた。$$gamma$$線照射した食品のESRスペクトルはg=2.0を中心とした6本線とそれに重なる1本線とg=4.0の1本線から成っていた。有機フリーラジカル由来と考えられるg=2.0の1本線のピーク強度は線量依存性を示した。照射食品のラジカルの減衰挙動を経時的に解析すると、シグナル強度は照射3時間後まで早く減少し、それ以降はゆっくり減少した。反応速度論に基づくシミュレーション法を用いて減衰過程を解析すると、少なくとも2種類のラジカルが食品保存中に誘導されると考えられた。そこで、ラジカルの安定性や周辺環境を示す指標である緩和時間を用いてラジカル種の違いを検討した。長期保管中におけるラジカル緩和時間の変化を調べると、50kGy照射した黒胡椒でT$$_{1}$$は増加傾向、T$$_{2}$$は減少傾向があり、このことからもラジカル種の違いが示唆された。

論文

X-ray emission from relativistically moving electron density cusps

神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 中村 龍史; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; 川瀬 啓悟*; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; 桐山 博光; 岡田 大; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.159 - 166, 2012/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.13

We report on novel method to generate ultra-short coherent X-rays using a laser-plasma interaction. Nonlinear interaction of intense laser pulses with plasma creates stable, specific structures such as electron cusps. For example wake waves excited in an underdense plasma by the laser become dense and propagate along with the laser pulse (Flying Mirror). The flying mirror can reflect a counter-propagating laser pulse and directly convert it into high-frequency radiation and compress the pulse. We have conducted experimental results using 9 TW laser with a He gas target. We observed 10$$^{10}$$ photons in the extreme ultra-violet region (12.8-22.0 nm).

論文

Efficient generation of Xe K-shell X rays by high-contrast interaction with submicrometer clusters

林 由紀雄; Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; 福田 祐仁; Faenov, A.*; 川瀬 啓悟*; Pikuz, T.*; 中村 龍史; 桐山 博光; 岡田 大; et al.

Optics Letters, 36(9), p.1614 - 1616, 2011/05

 被引用回数:21 パーセンタイル:73.25(Optics)

3.4MPaのガスノズル圧力のもとで生成させたXeクラスターに25TWレーザーを1$$times$$10$$^{19}$$W/cm$$^2$$の強度で集光照射し、生成する放射線について計測を行った。その結果、この実験条件でXe K殻に由来する約30keVのX線生成をX線CCDで明瞭に観測することに成功した。さらにレーザーエネルギーは一定のままレーザー・パルス幅のXe K殻生成量依存性を調べた。その結果40fsのパルス幅の方が、300fsのパルス幅の時に較べてXe K殻生成量は高くなることが明らかになった。

論文

Ion acceleration in subcritical density plasma via interaction of intense laser pulse with cluster-gas target

福田 祐仁; Faenov, A.*; 反保 元伸; Pikuz, T.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 余語 覚文; 榊 泰直; 亀島 敬*; et al.

Progress in Ultrafast Intense Laser Science VII, p.225 - 240, 2011/05

本研究では、サブ臨界密度プラズマを生成させるために、世界に先駆けて、クラスターを含むガスターゲットをイオン加速研究に導入し、核子あたりの最大エネルギーが10$$sim$$20MeV/nという、従来の同規模クラスのレーザー装置を用いた場合の約10倍の加速エネルギーを得ることに成功した。クラスターターゲットは、連続供給が可能であるうえに、この手法により生成したイオンの発散角は、従来手法よりも小さく、医療利用へ向けたビーム伝送・照射系の設計にも適していることが明らかとなった。

論文

Submicron ionography of nanostructures using a femtosecond- laser-driven-cluster-based source

Faenov, A. Y.; Pikuz, T. A.*; 福田 祐仁; 神門 正城; 小瀧 秀行; 本間 隆之; 川瀬 啓悟; 亀島 敬*; Pirozhkov, A. S.; 余語 覚文; et al.

Applied Physics Letters, 95(10), p.101107_1 - 101107_3, 2009/09

 被引用回数:28 パーセンタイル:73.46(Physics, Applied)

An intense isotropic source of multicharged carbon and oxygen ions with energy above 300 keV and high quantity per shot was obtained by femtosecond Ti:Sa laser irradiation of clusters, produced by expansion of the mixed He and CO$$_{2}$$ gases in a supersonic nozzle. The source was employed for high contrast ionography images with 600 nm spatial resolution. A difference in object thickness of 100 nm was well resolved for both Zr and polymer foils.

論文

Polarization transfer in the $$^{16}$$O($$p,p'$$) reaction at forward angles and structure of the spin-dipole resonances

川畑 貴裕*; 石川 貴嗣*; 伊藤 正俊*; 中村 正信*; 坂口 治隆*; 竹田 浩之*; 瀧 伴子*; 内田 誠*; 安田 裕介*; 與曽井 優*; et al.

Physical Review C, 65(6), p.064316_1 - 064316_12, 2002/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:68.54(Physics, Nuclear)

392MeVでの$$^{16}$$O($$p,p'$$)反応における反応断面積と偏極観測量が散乱角0°から14°までの角度で測定された。$$^{16}$$O原子核の離散準位と共鳴準位へのスピン反転,スピン非反転強度がモデルに依存しない形で得られた。励起エネルギー19~27MeVの領域の巨大共鳴が主に角運動量移行L=1で励起されていることがわかった。$$Delta$$S=1,$$Delta$$L=1をもつスピン双極子遷移の励起強度が求められた。その強度は理論計算と比較された。実験結果は原子核の殻模型から計算された波動関数を用いたDWIA核反応計算で説明されることがわかった。

論文

Thin ice target for $$^{16}$$O (p,p') experiment

川畑 貴裕*; 秋宗 秀俊*; 藤村 寿子*; 藤田 浩彦*; 藤田 佳孝*; 藤原 守; 原 圭吾*; 畑中 吉治*; 細野 和彦*; 石川 貴嗣*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 459(1-2), p.171 - 176, 2001/02

 被引用回数:17 パーセンタイル:76.5(Instruments & Instrumentation)

「まど」なとの氷ターゲットの作成法を記述している。29.7mg/cm$$^{2}$$の氷ターゲットが液体チッソ温度にまで冷まされて磁気スペクトロメータで使用された。$$^{16}$$O (p,p')反応が陽子エネルギー392MeVでこのターゲットを用いて測定された。

口頭

Ion acceleration in the interaction of short pulse laser radiation with the cluster-gas targets

福田 祐仁; Faenov, A. Y.; 反保 元伸; 余語 覚文; Pikuz, T. A.*; 神門 正城; 小瀧 秀行; 大東 出; 林 由紀雄; 川瀬 啓悟; et al.

no journal, , 

高強度レーザーとクラスターターゲットとの相互作用により生成した臨界密度近傍プラズマ中に置いて、3mm長の安定な自己収束を観測した。レーザー光進行方向に設置した固体飛跡検出器により、10MeV/nを越える高エネルギーイオンを観測した。

口頭

Novel path towards compact laser ion accelerators for hadron therapy; Tenfold energy increase in laser-driven multi-MeV ion generation using a cluster-gas target

福田 祐仁; Faenov, A. Y.; 反保 元伸; Pikuz, T.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 余語 覚文; 榊 泰直; 川瀬 啓悟; et al.

no journal, , 

レーザーを用いたイオン加速手法の開発は、粒子線がん治療装置の小型化,低価格化の観点から注目を集めている。本研究では、新たにクラスターターゲットをイオン加速研究に導入し、核子あたりの最大エネルギーが10$$sim$$20MeV/nという、従来の同規模クラスのレーザー装置を用いた場合の約10倍の加速エネルギーを得ることに成功した。この手法により生成したイオンの発散角は、従来手法よりも小さく、医療利用へ向けたビーム伝送・照射系の設計にも適していることが明らかとなった。

口頭

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の高エネルギー化

福田 祐仁; Faenov, A. Y.; 反保 元伸; Pikuz, T. A.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 本間 隆之; 川瀬 啓悟; 余語 覚文; et al.

no journal, , 

サブ臨界密度プラズマ中で生成する磁気渦に起因する加速電界により、イオンが高エネルギーに加速される、という磁気イオン加速モデルに基づいた従来とは異なる手法によるレーザー駆動イオン加速の高エネルギー化に取り組んでいる。本研究では、サブ臨界密度プラズマを生成させるために、世界に先駆けて、クラスターを含むガスターゲット(以下、クラスターターゲットと呼ぶ)をイオン加速研究に導入し、従来の同規模クラスのレーザー装置を用いた場合よりもはるかに高い加速エネルギーを得ることに成功した。

口頭

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

福田 祐仁; Faenov, A. Y.; 反保 元伸; Pikuz, T. A.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 本間 隆之; 川瀬 啓悟; 小瀧 秀行; et al.

no journal, , 

レーザー駆動の粒子加速は、従来の加速器では実現できないフェムト$$sim$$ピコ秒の極短パルスの量子ビーム生成が可能、といった特長を有する。われわれは、サブ臨界密度プラズマ中で生成する磁気渦に起因する加速電界により、イオンが高エネルギーに加速される、という磁場イオン加速モデルに基づいた従来とは異なる手法によるレーザー駆動イオン加速の高エネルギー化に取り組んでいる。本研究では、サブ臨界密度プラズマを生成させるために、世界に先駆けて、クラスターを含むガスターゲットをイオン加速研究に導入し、核子あたりの最大エネルギーが10$$sim$$20MeV/nという、従来の同規模クラスのレーザー装置を用いた場合の約10倍の加速エネルギーを得ることに成功した。

口頭

Submicron soft X-ray and multicharged ions imaging of nanostructures by using a femtosecond laser driven cluster based source

Faenov, A. Y.; Pikuz, T. A.*; 福田 祐仁; 神門 正城; 小瀧 秀行; 本間 隆之; 川瀬 啓悟; Pirozhkov, A. S.; 余語 覚文; 反保 元伸; et al.

no journal, , 

A novel type of submicron soft X-ray and ion radiography to image low contrast objects, including nanofoils, membranes and biological structures, is proposed. It is based on a femtosecond laser driven cluster based soft X-ray and multicharged ions plasma source and on a high spatial resolution, large dynamic range LiF soft X-ray or a polymer dosimeter film ion detectors.

口頭

クラスターターゲットを用いたイオン加速

福田 祐仁; Faenov, A.*; 反保 元伸; Pikuz, T. A.*; 中村 龍史; 神門 正城; 林 由紀雄; 余語 覚文; 榊 泰直; 川瀬 啓悟; et al.

no journal, , 

高強度フェムト秒レーザーを集光して物質に照射することにより、ミクロン程度の空間内に極めて強い電磁場が生成する。このような強力な電磁場を用いることによるレーザー駆動のイオン加速は、粒子線がん治療装置の小型化,低価格化の観点から注目を集めている。しかし、レーザー駆動イオンビームの医学利用のためには、イオンビームの高エネルギー化と単色化,レーザー装置の高繰り返し化,レーザー駆動イオンビームの特徴に即したビーム伝送・照射系の最適化など、解決すべき多くの課題がある。本研究では、世界に先駆けて、ナノ粒子であるクラスターを含むガスターゲットをイオン加速研究に導入し、イオンビームの高エネルギー化に成功した。

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