The Energy-resolved neutron imaging system, RADEN

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 中谷 健; 瀬川 麻里子; 廣井 孝介; Su, Y.; 大井 元貴; 原田 正英; 飯倉 寛; et al.

Review of Scientific Instruments, 91(4), p.043302_1 - 043302_20, 2020/04

https://doi.org/10.1063/1.5136034

The energy-resolved neutron imaging system, RADEN, has been installed at the pulsed neutron source in the Materials and Life Science Experimental Facility of the Japan Proton Accelerator Research Complex. In addition to conventional neutron radiography and tomography, RADEN, the world's first imaging beam-line at a pulsed neutron source, provides three main options for new, quantitative neutron imaging techniques: Bragg-edge imaging to visualize the spatial distribution of crystallographic information, resonance absorption imaging for elemental composition and temperature information, and polarized neutron imaging for magnetic field information. This paper describes the results of characterization studies of the neutronic performance and installed devices at RADEN and shows the results of several demonstration studies for pulsed neutron imaging.

Pulsed neutron imaging based crystallographic structure study of a Japanese sword made by Sukemasa in the Muromachi period

及川 健一; 鬼柳 善明*; 佐藤 博隆*; 大前 良磨*; Pham, A.*; 渡辺 賢一*; 松本 吉弘*; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; Harjo, S.; et al.

Materials Research Proceedings, Vol.15, p.207 - 213, 2020/02

https://doi.org/10.21741/9781644900574-32

Japanese swords are very attractive not only as a work of art but also a metallurgical point of view. Since Japanese vintage swords became valuable, it is indispensable to establish non-destructive analysis method to identify some peculiar characteristics. Bragg edge imaging gives real-space distributions of bulk information in a crystalline material as well as neutron tomography. In this work, we investigated crystallographic information of a Japanese sword made by Sukemasa in Izumi province in the first quarter of the 16th century. The experiments have been performed at RADEN at J-PARC. The Sukemasa sword was measured with a counting-type 2D detector and with a CCD camera. We are now analyzing the measured 2D-transmission spectra using RITS code to obtain spatial distribution of the crystallite size, the texture variation, the d110 shift and its broadening. Complementary data analysis using white beam tomography is also on going. Detailed analysis results will be presented.

Transient ionization of the mesosphere during auroral breakup; Arase satellite and ground-based conjugate observations at Syowa Station

片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 田中 良昌*; 門倉 昭*; 内田 ヘルベルト陽仁*; 海老原 祐輔*; 江尻 省*; 冨川 喜弘*; 堤 雅基*; 佐藤 薫*; et al.

Earth, Planets and Space (Internet), 71, p.9_1 - 9_10, 2019/01

https://doi.org/10.1186/s40623-019-0989-7

2017年6月30日22時21分から26分(世界時)にかけて、昭和基地にあるPANSYレーダーによってオーロラ爆発時の中間圏における過渡電離が観測された。通常、中間圏における過渡電離は100keV以上の高エネルギー電子が中間圏まで到達することにより引き起こされるが、同時間帯においてあらせ衛星が観測した100keV以上の電子フラックスは有意な上昇を示していなかった。このことから、本イベントは、10keV以下の低エネルギー電子が大量に熱圏に降り注ぐことにより発生したX線による電離であるとの仮説を立てた。この仮説の妥当性を検証するため、粒子・重イオン挙動解析コードPHITSを用いて様々なエネルギースペクトルを持つ電子が大気上空に進入した場合の電離分布を計算した。その結果、10keV以下の電子でも中間圏において十分な電離を引き起こすことが可能であることが分かり、仮説の妥当性が証明された。

Characteristics of the 2012 model lithium-6 time-analyzer neutron detector (LiTA12) system as a high efficiency detector for resonance absorption imaging

甲斐 哲也; 佐藤 節夫*; 廣井 孝介; Su, Y.; 瀬川 麻里子; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*; 林田 洋寿*; 篠原 武尚; 及川 健一; et al.

Physica B; Condensed Matter, 551, p.496 - 500, 2018/12

https://doi.org/10.1016/j.physb.2017.11.086

The 2012 model lithium-6 time-analyzer neutron detector (LiTA12) system, based on a lithium glass scintillator and multi-anode photomultiplier tube, has the highest neutron efficiency among the detectors for pulsed neutron imaging together with a flexibility of the efficiency by changing the thickness of the lithium glass. The authors expect this detector system could become a main detector system for the energy-resolved neutron imaging system, RADEN, at J-PARC, and have started evaluation of the LiTA12 system. For example, spatial resolution for resonance absorption imaging was evaluated by using a line-pair pattern made by 3 micro meter thick gold on a quartz plate. Less than 1 mm width line pairs were resolved at an 8 Mcps neutron counting rate and around 5 eV neutron energy.

Spatial resolution test targets made of gadolinium and gold for conventional and resonance neutron imaging

瀬川 麻里子; 及川 健一; 甲斐 哲也; 篠原 武尚; 林田 洋寿*; 松本 吉弘*; Parker, J. D.*; 中谷 健; 廣井 孝介; Su, Y.; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 22, p.011028_1 - 011028_8, 2018/11

https://doi.org/10.7566/JPSCP.22.011028

We have fabricated and utilized spatial resolution test targets made of gadolinium and gold for conventional and resonance neutron imaging performed at RADEN, located at beam line BL22 of the J-PARC Materials and Life Science Experimental Facility (MLF). RADEN covers a broad energy range from cold neutrons to high-energy neutrons with energy of several tens keV and was designed to perform energy-resolved neutron imaging utilizing two-dimensional detectors combined with the accurate measurement of neutron energy by the time-of-flight method. The test targets were designed to verify the spatial resolution and image uniformity of two kinds of neutron detectors, counting-type detectors and camera-type detectors. In this presentation, we report the details of these two-dimensional test targets, and the results of demonstrations using the test targets with our neutron imaging detectors. This work was supported in part by the Photon and Quantum Basic Research Coordinated Development Program from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Japan.

Reliability estimation of neutron resonance thermometry using tantalum and tungsten

甲斐 哲也; 廣井 孝介; Su, Y.; 篠原 武尚; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*; 林田 洋寿*; 瀬川 麻里子; 中谷 健; 及川 健一; et al.

Physics Procedia, 88, p.306 - 313, 2017/06

https://doi.org/10.1016/j.phpro.2017.06.042

Neutron resonance thermometry, which measures material temperature by analyzing the Doppler broadening of a neutron resonance peak, is one of the applications of energy-resolved neutron imaging at RADEN of J-PARC. Although this technique is promising, advantages and disadvantages have not been discussed in practical applications. The authors measured neutron transmission rates of tantalum and tungsten foils in a heater chamber up to 300 degrees Celsius at RADEN. The energy-dependent neutron transmission rates with different statistics were obtained after the measurements by selecting arbitrary measuring intervals from one measurement, and the temperatures of the foils were estimated from those transmission rates with different statistics. The reliability of the neutron resonance thermometry with statistical accuracy, irradiation time and spatial resolution are discussed.

Structural investigation of thorium in molten lithium-calcium fluoride mixtures for salt treatment process in molten salt reactor

沼倉 正彦*; 佐藤 修彰*; Bessada, C.*; 岡本 芳浩; 赤塚 洋*; 根津 篤*; 下原 康彰*; 田島 圭祐*; 川野 泰和*; 中萩 健志*; et al.

Progress in Nuclear Energy, 53(7), p.994 - 998, 2011/11

https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2011.04.026

溶融LiF-CaF及びLiF融体中のフッ化トリウムのX線吸収微細構造(XAFS)分析と、フッ化ジルコニウム及びフッ化イットリウムの分子動力学(MD)シミュレーションを実施した。溶融状態では、トリウムとフッ化物イオンとの間の距離はすべての組成において一定であった。しかし、デバイワーラー因子や3次キュムラントのような揺らぎ成分は、フッ化カルシウムが0.17の組成までは増加し、フッ化カルシウムの添加によって減少することがわかった。この揺らぎ成分の変化は、フッ化物イオンの数密度の違いに対応していることをつきとめた。

Development of an electrochemistry apparatus for the heaviest elements

豊嶋 厚史; 笠松 良崇; 北辻 章浩; 塚田 和明; 羽場 宏光*; 篠原 厚*; 永目 諭一郎

Radiochimica Acta, 96(6), p.323 - 326, 2008/06

https://doi.org/10.1524/ract.2008.1498

重元素の電気化学的研究に向け、フロー電解セルに基づくクロマトグラフ電気化学装置を開発した。Nafionイオン交換樹脂を用いてグラッシーカーボンファイバーを化学修飾し、電極として用いると同時に陽イオン交換カラムとして用いた。0.1M-ヒドロキシイソ酪酸水溶液中におけるCeトレーサーの溶離挙動を印加電圧0.21.0Vにおいて調べた。トレーサーレベルにおいてCeをCeに酸化することに成功し、その酸化還元電位がマクロ量でのサイクリックボルタンメトリーにより決定した値と同じであることを明らかにした。この装置を用いることにより数分以内で重元素の電気化学的性質を分析することが可能である。

JAEA Takasaki annual report 2005

小原 祥裕

JAEA-Review 2006-042, 240 Pages, 2007/02

JAEA-Review-2006-042.pdf:31.02MB

高崎量子応用研究所研究年報2005は、同研究所にあるTIARA施設(イオン加速器4基)を利用して2005年4月1日から2006年3月31日までの間に行われた研究・技術開発成果、及び電子・線照射施設(電子加速器1基, Co線照射施設3棟)を利用して最近数年間で行われた研究・技術開発成果をまとめたものである。この研究年報には、(1)宇宙・原子力・エネルギー,(2)環境・資源,(3)バイオ技術・医学応用,(4)先端材料・計測・基盤技術の4分野に分類した174編の論文及び8編の施設の運転・管理状況報告からなる合計182編が収録されている。また、論文リスト,新聞発表,テレビ放映,出願特許、及び研究実施形態・利用施設の一覧表が付録として含まれている。

Microbeam system for heavy ions from cyclotron to irradiate living cells

横田 渉; 小原 祥裕; 荒川 和夫

Proceedings of 36th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop (NANOBEAM 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

静電加速器のビームのマイクロビームは、TIARAを含めた世界の幾つかの施設で既に実用化されている。サイクロトロンにおいては、一般にビームのエネルギーの広がりが大きいことが、マイクロビーム形成の障害になっていた。TIARAではフラットトップ加速の導入により、エネルギーの広がりをマイクロビーム化が可能な従来の1/10に狭め、世界で初めての数百MeVの直径1ミクロン重イオンビームの実現を目指している。本マイクロビームは大気中に取出して生きた細胞に照射するもので、バイスタンダー効果等の生物照射影響研究の推進に不可欠である。本マイクロビーム開発の基礎となったTIARAの静電加速器のマイクロビーム技術の紹介,ビーム光学設計,フラットトップ加速技術,シングルイオンヒット技術,現在の到達点、及び将来計画等に関する解説を行う。