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大澤 崇人; 長澤 俊作*; 二宮 和彦*; 高橋 忠幸*; 中村 智樹*; 和田 大雅*; 谷口 秋洋*; 梅垣 いづみ*; 久保 謙哉*; 寺田 健太郎*; et al.
ACS Earth and Space Chemistry (Internet), 7(4), p.699 - 711, 2023/04
小惑星試料中の炭素をはじめとする主要元素の濃度は、地球上の生命の誕生や太陽系の進化について非常に重要な情報を与えてくれる。ミュオンX線を用いた元素分析は、固体物質の元素組成を決定する最も優れた分析方法の一つであり、特にバルク試料中の軽元素濃度を非破壊で測定できる唯一の方法である。我々は、探査機「はやぶさ2」が小惑星リュウグウから回収した貴重な微小試料中の炭素などの主要元素の濃度を測定するために、ミュオンX線を用いた新しい分析システムを開発した。この分析システムは、ステンレス製の分析チャンバー、クリーンな環境で小惑星サンプルを操作するためのアクリル製のグローブボックス、分析チャンバーを囲むように配置されたGe半導体検出器から構成されている。測定に重要なバックグラウンドレベルを含め、分析装置の性能は初期から後期まで大幅に向上した。フィージビリティスタディの結果、最新型のミュオンX線分析装置は、「はやぶさ2」のサンプルモデル中の炭素濃度を6日間の測定で10%以下の不確かさで決定できることがわかった。
Chiu, I.-H.; 寺田 健太郎*; 大澤 崇人; Park, C.*; 竹下 聡史*; 三宅 康博*; 二宮 和彦*
Journal of Physics; Conference Series, 2462, p.012004_1 - 012004_6, 2023/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.21今までの10年間で、負のミュオンビームを使用した非破壊元素分析が進歩しつつある。この方法では、サンプルに損傷を与えることなく、バルク材料の元素組成を決定するために使用できる。本研究では、ステンレス製の分析チャンバーに設置されたNWA482隕石の負ミュオン照射実験を行った。分析チャンバーにはヘリウムガスが充填され、空気散乱ミュオンによるバックグラウンド信号が抑制された。試料中のAl, Fe, Ca, Mg, Si, OからのミュオンX線は、分析チャンバーの周囲に配置された6つのゲルマニウム半導体検出器を使用して検出された。サンプルのX線自己吸収効果を補正するために、さらにGeant4ツールキットによるモンテカルロシミュレーションを使用した。シミュレーションからの補正を導入し、ミュオンX線測定の定量分析を行った。その結果、NWA482データに基づいて隕石中の各元素の分析感度を調べることに成功した。
Tang, P.*; 北 和之*; 五十嵐 康人*; 佐藤 志彦; 畑中 恒太郎*; 足立 光司*; 木名瀬 健*; 二宮 和彦*; 篠原 厚*
Progress in Earth and Planetary Science (Internet), 9(1), p.17_1 - 17_15, 2022/03
被引用回数：3 パーセンタイル：71.85(Geosciences, Multidisciplinary)The deposition of insoluble radiocesium bearing microparticles (CsMPs), which were released from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (F1NPP) accident in March 2011, has resulted in the widespread contamination of eastern Japan. Obviously, these deposited insoluble CsMPs may become the secondary contamination sources by atmospheric migration or other environmental transferring process, however, the understanding of the transport mechanism remains non-elucidation, and the relevant evidence has not been directly provided. This study, for the first time, provides the direct evidence for the resuspension of these insoluble CsMPs to the atmosphere from (1) proximity of 
Cs radioactivity and resemblance of the morphology and the elemental compositions of CsMPs in the samples of soil and aerosol derived from the same sampling site, (2) the special characteristics of the resuspended CsMPs of which the ratios of Na/Si, K/Si and/or Cs/Si were smaller than those from the initially released CsMPs collected at either long distance or near F1NPP, which can be ascribed to the slowly natural corrosion of CsMPs by the loss of the small amount of soluble contents in CsMPs, and (3) high CsMPs concentration of 10 granules/gram in the surface soil of our sampling site, and high resuspension frequency of CsMPs in spring when predominant suspended particles were soil dust.
奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I.-H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 31(5), p.2101704_1 - 2101704_4, 2021/08
被引用回数：1 パーセンタイル：13.3(Engineering, Electrical & Electronic)超伝導転移端センサー(TES)マイクロ熱量計は、優れたエネルギー分解能と高い効率を持った、加速器施設での実験に理想的なX線検出器である。高強度パルス荷電粒子ビームを用いたTES検出器の性能を研究するために、日本の陽子加速器研究施設(J-PARC)でパルスミュオンビームを用いてX線スペクトルを測定した。X線エネルギーの実質的な時間的シフトがパルスミュオンビームの到着時間と相関していることを発見した。これは、最初のパルスビームからのエネルギー粒子の入射によるパルスパイルアップによって合理的に説明された。
X rays奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I. H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.
Physical Review Letters, 127(5), p.053001_1 - 053001_7, 2021/07
被引用回数：9 パーセンタイル：78.76(Physics, Multidisciplinary)超伝導遷移エッジ型センサーマイクロカロリメーターを用いて、鉄のミュー原子から放出される電子X線を観測した。FWHMでの5.2eVのエネルギー分解能により、電子特性
および
X線の非対称の広いプロファイルを約6keVの超衛星線線とともに観察することができた。このスペクトルは、電子のサイドフィードを伴う、負ミュオンと
殻電子による核電荷の時間依存スクリーニングを反映している。シミュレーションによると、このデータは電子殻および殻の正孔生成と、ミュオンカスケードプロセス中のそれらの時間発展を明確に示している。
Martin, P. G.*; Jones, C. P.*; Bartlett, S.*; Ignatyev, K.*; Megson-Smith, D.*; 佐藤 志彦; Cipiccia, S.*; Batey, D. J.*; Rau, C.*; 末木 啓介*; et al.
Scientific Reports (Internet), 10, p.22056_1 - 22056_17, 2020/12
被引用回数：1 パーセンタイル：8.01(Multidisciplinary Sciences)The structural form and elemental distribution of material originating from different Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant reactors (Units 1 and 3) is hereby examined to elucidate their contrasting release dynamics and the current in-reactor conditions to influence future decommissioning challenges. Complimentary computed X-ray absorption tomography and X-ray fluorescence data show that the two suites of Si-based material sourced from the different reactor Units have contrasting internal structure and compositional distribution. The known event and condition chronology correlate with the observed internal and external structures of the particulates examined, which suggest that Unit 1 ejecta material sustained a greater degree of melting than that likely derived from reactor Unit 3. In particular, we attribute the near-spherical shape of Unit 1 ejecta and their internal voids to there being sufficient time for surface tension to round these objects before the hot (and so relatively low viscosity) silicate melt cooled to form glass. In contrast, a more complex internal form associated with the sub-mm particulates invoked to originate from Unit 3 suggest a lower peak temperature, over a longer duration. Using volcanic analogues, we consider the structural form of this material and how it relates to its environmental particulate stability and the bulk removal of residual materials from the damaged reactors. We conclude that the brittle and angular Unit 3 particulate are more susceptible to further fragmentation and particulate generation hazard than the round, higher-strength, more homogenous Unit 1 material.
五十嵐 淳哉*; Zhang, Z. J.*; 二宮 和彦*; 篠原 厚*; 佐藤 志彦; 箕輪 はるか*; 吉川 英樹
KEK Proceedings 2019-2, p.54 - 59, 2019/11
福島第一原子力発電所の事故により環境中に大量の放射性物質が放出された。これらの中で一部の放射性核種は、SiO
の母材に放射性Csが濃集した水や酸に不溶な粒子(以下、不溶性粒子)として放出されたことがわかっている。不溶性粒子は水に不溶であることから環境中に存在し続けると考えられ、高濃度でCsを濃集していることから、体内へ取り込まれた際の健康被害が懸念される。しかしながら、これらの粒子がいつどこへどれくらい放出されたかについての知見は限られている。本研究では福島県大熊町と双葉町の土壌から不溶性粒子を採取し、採取場所ごとの粒子の形状やその性質の違いについて調べた。
Pu, 
Pu and 
Pu) in radioactive particles derived from Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident五十嵐 淳哉*; Zheng, J.*; Zhang, Z.*; 二宮 和彦*; 佐藤 志彦; 福田 美保*; Ni, Y.*; 青野 辰雄*; 篠原 厚*
Scientific Reports (Internet), 9(1), p.11807_1 - 11807_10, 2019/08
被引用回数：19 パーセンタイル：66.19(Multidisciplinary Sciences)TEPCO福島第一原子力発電所(福島原発)事故によって放射性微粒子が放出された。この粒子の生成過程を解明するために、この粒子中の化学組成に関してこれまで多くの研究が行われてきた。しかし、この粒子中に核燃料由来の放射性物質が含まれているかまで、明らかにされていなかった。そこで、放射化学法とICP-MSを用いて、粒子中のプルトニウム(Pu)の測定を行った。結果、放射性粒子中の
PuとPu濃度範囲は、それぞれ(1.70-7.06)
10
Bqと(4.10-8.10)10
Bqであった。Pu/PuとPu/Puの同位体原子比は、ORIGENコードを用いたシミュレーションの結果やこれまでに福島原発事故後に様々な環境試料の測定結果の範囲にあった。また土壌中の放射性微粒子(SP)は、
Cs/Cs放射能比等から2と3号機由来の粒子と特定できたが、Puは検出されなかった。ダスト中の放射性微粒子(DP)は、Cs/Cs放射能比から福島原発1号機由来と特定でき、さらにDP3粒子中2粒子からPuが検出され、これは福島原発事故由来のPuであった。
Sr in fallout particles collected in the difficult-to-return zone around the Fukushima Daiichi Nuclear Power PlantZhang, Z.*; 五十嵐 淳哉*; 佐藤 志彦; 二宮 和彦*; 末木 啓介*; 篠原 厚*
Environmental Science & Technology, 53(10), p.5868 - 5876, 2019/05
被引用回数：19 パーセンタイル：66.19(Engineering, Environmental)福島第一原子力発電所周辺で採取したフォールアウト粒子に含まれるストロンチウム90(Sr)の分析を行なった。採取した放射性粒子にはセシウム137(Cs)も含まれており、最大4100Bq含まれていた。一方、ストロンチウム90は1.4BqでCs/Srは1000倍以上であった。これらの比は環境中で観測された結果と良くあっており、そして1号機内でのちに観測されたストロンチウム比よりも低くかった。
杉山 純*; 梅垣 いづみ*; 野崎 洋*; 髭本 亘; 濱田 幸司*; 竹下 聡史*; 幸田 章宏*; 下村 浩一郎*; 二宮 和彦*; 久保 謙哉*
Physical Review Letters, 121(8), p.087202_1 - 087202_5, 2018/08
被引用回数：17 パーセンタイル：74.35(Physics, Multidisciplinary)Using an intense negative muon source, we have studied the internal magnetic fields in a powder sample of magnesium hydride. By extracting the signal from the negative muon captured on Mg nuclei, we found that the negative muon spin rotation and relaxation spectra clearly showed a Kubo-Toyabe type relaxation, which indicates a random magnetic field at the Mg site. The field distribution width obtained is very consistent with the predicted value at the Mg site estimated by dipole field calculations, supporting our claim to have observed the nuclear magnetic fields of hydrogens in magnesium hydride.
二宮 和彦*; 佐藤 志彦; 他53名*
KEK Proceedings 2017-6, p.31 - 34, 2017/11
2011年3月に起こった、東京電力福島第一原子力発電所の事故により、福島県を中心とする陸域に大規模な放射能汚染が起こった。事故後の2011年6月には、日本地球惑星科学連合および日本放射化学会を中心とした有志の研究グループが、汚染状況の把握のための土壌採取のフィールド実験を実施した。これにより初期の汚染状況が明らかとなったが、航空機サーベイ等による汚染状況の把握は継続して行われているものの、実際に土壌を採取して汚染状況の詳細を把握する大規模な調査はそれ以降行われていない。そこで本研究では、福島県内の帰還困難区域を中心として土壌採取のフィールド実験を行い、その分析により現在の汚染状況の把握することを目的に実施した。福島県内の帰還困難区域を中心として、公共施設等を選定したうえで、各自治体との情報交換を行い、除染が行われていない地点を土壌採取場所として選択した。採取土壌は乾燥後、ゲルマニウム半導体検出器を用いた
線測定を実施し、土壌中の放射性セシウム濃度を定量した。なお本発表は本研究に関するシリーズ発表の第1弾で手法に言及した発表であり、詳細な成果は第2弾にて報告する。
寺田 健太郎*; 佐藤 朗*; 二宮 和彦*; 川島 祥孝*; 下村 浩一郎*; 吉田 剛*; 河井 洋輔*; 大澤 崇人; 橘 省吾*
Scientific Reports (Internet), 7(1), p.15478_1 - 15478_6, 2017/11
被引用回数：15 パーセンタイル：64.85(Multidisciplinary Sciences)電子やX線を用いた特性X線分析は基礎的化学分析手法として様々な分野で用いられている。近年、その高い透過性からミュオン捕獲特性X線を用いた分析手法が注目を集めている。我々はここに最新の強力なDCミュオン源であるMuSICを用いて行った炭素質コンドライトの分析結果について報告する。炭素を約2%含むJbilet Winselwan隕石を測定した結果、Mg, Si, Fe, O, S, Cからのミュオン捕獲特性X線を検出し、元素存在度のパターンはCMコンドライトとして無矛盾であった。本非破壊分析手法は炭素に高い感度を持つことから、C型小惑星からのサンプルが持ち帰られた場合にも、それを分析する強力な新手法となりえる。
伊藤 孝; 髭本 亘; 二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036014_1 - 036014_5, 2015/09
We report on negative muon beam imaging at J-PARC MUSE using a newly-developed online muon beam profile monitor. A beam spot of a 3.8-MeV pulsed negative muon beam was clearly visualized in a few minutes. Decay electron background was significantly reduced owing to high-speed gating capability of a gated image intensifier installed in the muon beam profile monitor. A 3D map of negative muon intensity distribution was obtained at around the beam exit in the D2 experimental area, using a movable feature of this instrument.
大澤 崇人; 二宮 和彦*; 吉田 剛*; 稲垣 誠*; 久保 謙哉*; 河村 成肇*; 三宅 康博*
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.025003_1 - 025003_6, 2015/09
J-PARC Materials and Life Science Experimental Facilityに設置するための新たなミュオン捕獲蛍光X線分析装置を開発した。本報告では隕石, 標準岩石に関する予備的実験結果に関して報告する。本装置は偏向電磁石を用いて斜め下にビームを曲げる機構を有し、Ge検出器は鉛遮蔽で覆う構造を持つ。真空チェンバーはアルミ製である。実験の結果バックグラウンドの大幅な低減が確認され、隕石中の主要元素を全て非破壊で検出することに成功した。
反保 元伸*; 濱田 幸司*; 河村 成肇*; 稲垣 誠*; 伊藤 孝; 小嶋 健児*; 久保 謙哉*; 二宮 和彦*; Strasser, P.*; 吉田 剛*; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036016_1 - 036016_6, 2015/09
We developed a low-background muonic X-ray measurement system for nondestructive elemental depth-profiling analysis. A test experiment was performed using a multi-layered sample (34-
m Al/140-m C/70-m Cu/500m LiF) and characteristic muonic X-rays from C, Cu, and F in the sample were successfully identified. A comparison was made between the relative intensity of the characteristic muonic X-rays and simulated muon depth profiles for several muon implantation energies.
二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 長友 傑*; 髭本 亘; 伊藤 孝; 河村 成肇*; Strasser, P.*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 鈴木 栄男*; et al.
Analytical Chemistry, 87(9), p.4597 - 4600, 2015/05
被引用回数：24 パーセンタイル：67.95(Chemistry, Analytical)Elemental analysis of materials is fundamentally important to science and technology. Many elemental analysis methods have been developed, but three-dimensional nondestructive elemental analysis of bulk materials has remained elusive. Recently, we developed a nondestructive depth-profiling elemental analysis method after a decade of research. This new method utilizes a new type of probe; a negative muon particle and high-energy muonic X-rays emitted after the muon stops in a material. We performed elemental depth profiling on an old Japanese gold coin (Tempo-Koban) using a low-momentum negative muon beam and successfully determined that the Au concentration in the coin gradually decreased with depth over a micrometer length scale.
八島 浩*; 関本 俊*; 二宮 和彦*; 笠松 良崇*; 嶋 達志*; 高橋 成人*; 篠原 厚*; 松村 宏*; 佐藤 大樹; 岩元 洋介; et al.
Radiation Protection Dosimetry, 161(1-4), p.139 - 143, 2014/10
被引用回数：2 パーセンタイル：16.75(Environmental Sciences)GeV領域までの中性子に対する放射化断面積は、加速器施設で生成される高エネルギー中性子の線量評価のために必要なデータである。しかし実験値の不足から、約20MeV以上のエネルギー領域において十分な精度を持つ放射化断面積データが整備されていない。本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において開発した準単色中性子場を用いて、BiとCoの放射化断面積を測定した。使用した準単色中性子場は、386MeVのピーク成分と、より低エネルギーの成分を持つ。実験では、ビーム軸に対して0度と25度の2角度で照射を行い、25度のデータを差し引くことにより、低エネルギー成分を除去した。照射試料の放射能は、高純度ゲルマニウム検出器にて測定した。発表では、取得した実験値と同エネルギー領域における中性子及び陽子に対する他の実験値と比較する。また、汎用モンテカルロコードPHITSの計算値との比較結果も報告する。
寺田 健太郎*; 二宮 和彦*; 大澤 崇人; 橘 省吾*; 三宅 康博*; 久保 謙哉*; 河村 成肇*; 髭本 亘; 土山 明*; 海老原 充*; et al.
Scientific Reports (Internet), 4, p.5072_1 - 5072_6, 2014/05
被引用回数：38 パーセンタイル：81.42(Multidisciplinary Sciences)X線の発見以来、人類は物体を透視する新たな目を獲得した。物体内部の密度分布を知ることのできる、X線ラジオグラフィと呼ばれるこの透視検査法は広範な領域で応用されている。近年、J-PARCにおいて強力なバルスミュオンビームが生成可能となり、これは新たな分析化学の領域を切り開くことができるツールである。本論文で我々はミュオン捕獲を利用した非破壊分析を報告する。我々はミュオンの運動量を報告する制御することで、mmオーダーで物体の軽元素深さ分布分析に成功し、有機物を含む隕石の分析にも成功した。今、ミュオンラジオグラフィという新たな目の利用が始まった。
ground quartet systems Sm
Al
(: Ti, V, Cr)伊藤 孝; 髭本 亘; 二宮 和彦; 酒井 明人*; 中辻 知*
Journal of the Physical Society of Japan, 81(Suppl.B), p.SB050_1 - SB050_4, 2012/12
f電子系化合物
Al (
: Pr, Sm, 
: Ti, V, Cr)は特異な籠状構造に起因する興味深い物性を示す。イオンは16個ものAl原子からなる「籠」に内包されており、サイトには対称性の高い結晶場が生じる。これにより多極子自由度が活性な結晶場基底が形成され、低温において多極子秩序が生じる。一方、多数のAl原子がイオンに配位することにより、顕著な
混成が生じる。混成の度合いは元素の置換によってチューン可能であることから、多極子秩序に関する量子臨界性の系統的研究が可能な系として注目を集めている。本研究では、上述の議論の前提となっている多極子秩序を微視的な観点から検証するために、PrTi
Al及びSm
Al(: Ti, V, Cr)に対してSR測定を行った。その結果、PrTiAl及びSmAl(: Ti, V, Cr)の秩序変数が、それぞれ電気四極子と磁気多極子であることが明らかになった。
Zn probed by muon spin relaxation髭本 亘; 伊藤 孝; 二宮 和彦; 鬼丸 孝博*; 松本 圭介*; 高畠 敏郎*
Physical Review B, 85(23), p.235152_1 - 235152_4, 2012/06
被引用回数：2 パーセンタイル：10.18(Materials Science, Multidisciplinary)ミュオンスピン回転緩和法を用いてカゴ状構造を持つ重い電子系物質PrIrZnの磁性と超伝導特性の研究を行った。1K以下で温度に依存しないSR信号が観測され、0.11Kで観測されていた相転移は純粋な四極子転移である可能性が最も高いものと考える。0.05K以下の超伝導相では、時間反転対称性の破れた状態など非通常型を示す結果は得られなかった。また零磁場のSR実験では15K以下の常磁性状態において自発的なミュオンスピンの回転が観測され、
Prとミュオンの間に特異な結合状態が形成されていることを提案する。
