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報告書

東日本大地震のJ-PARC中性子源ステーションに対する影響

酒井 健二; 坂元 眞一; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; 直江 崇; 春日井 好己; 達本 衡輝; et al.

JAEA-Technology 2011-039, 121 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2011-039.pdf:10.87MB

本報告では、東日本大震災の発生時におけるJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源ステーションの挙動,被害,復旧状況を調査し、本ステーションの緊急事態に対する安全設計について検証する。大震災発生時、MLFでは、幾つかの機器で大きな揺れを検知した後、外部電源が喪失し、全循環システムが自動停止した。水素は設計通り屋外に放出され、機器異常による水銀,水素,放射性ガスの漏えいも生じなかった。一方、激しい揺れは、遮蔽体ブロックのずれ、建屋周辺の地盤沈下による外部供給配管の破断を引き起こした。この配管破断による圧縮空気の圧力低下は、水銀ターゲット台車固定装置などに影響を及ぼしたが、主要機器の大きな破損までは至らなかった。これらの結果は、本ステーションの緊急事態に対する安全設計の妥当性を実証できたとともに、幾つかの改善点も見いだされた。

論文

Influence of Great East Japan Earthquake on neutron target station in J-PARC

酒井 健二; 二川 正敏; 高田 弘; 坂元 眞一; 前川 藤夫; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; et al.

Proceedings of 20th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-20) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/03

本報告では、東日本大震災の発生時におけるJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源ステーションの挙動、被害状況を調査する。大震災発生時、MLFでは幾つかの機器で大きな揺れを検知した後、外部電源が喪失し、全循環システムが自動停止した。水素は設計通り屋外に放出され、機器異常による水銀, 水素, 放射性ガスの漏えいも生じなかった。一方、激しい揺れは遮蔽体ブロックのずれ、建屋周辺の地盤沈下による外部供給配管の破断を引き起こした。この配管破断による圧縮空気の喪失は、圧空シリンダーを用いた固定装置や空気操作弁などに影響を及ぼしたが、主要機器の大きな破損までは至らなかった。これらの結果は、本ステーションの緊急事態に対する安全設計の妥当性を実証した。

論文

Fluorine analysis of human enamel around fluoride-containing materials under different pH-cycling by $$mu$$-PIGE/PIXE system

小松 久憲*; 山本 洋子*; 松田 康裕*; 木地村 太基*; 衣川 道彦*; 奥山 克史*; 能町 正治*; 安田 啓介*; 佐藤 隆博; 及川 将一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(20), p.2274 - 2277, 2011/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:27.41(Instruments & Instrumentation)

The purpose of this study was to determine F uptake into enamel around FCMs under different pH-cycling using the in-air $$mu$$-PIGE/PIXE system at TIARA. After pH-cycling, the caries progression in all materials was analyzed using transverse microradiography (TMR). The F and calcium distributions of the lesion in each specimen of FCMs were evaluated using PIGE/PIXE system. The amount of F in the outer 150 $$mu$$m of the lesion was then calculated for comparing F uptake. As a result, there was a difference in the caries progression between materials. In clinical setting, it is important to select FCM according to the caries risk. From F analysis, there was no significant difference in the F uptake from each material between the solutions, though there was significant difference between the materials.

論文

Quantitative analysis of cisplatin sensitivity of human esophageal squamous cancer cell lines using in-air micro-PIXE

田中 成岳*; 木村 仁*; Faried, A.*; 酒井 真*; 佐野 孝昭*; 猪瀬 崇徳*; 宗田 真*; 岡田 幸士*; 中島 政信*; 宮崎 達也*; et al.

Cancer Science, 101(6), p.1487 - 1492, 2010/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:62.77(Oncology)

大気マイクロPIXEを用いて、食道ガン細胞株において、主要な化学療法薬であるシスプラチンの細胞内局在性を調べ、同細胞株のシスプラチンに対する感度を決定した。2種類のヒト食道扁平上皮癌(ESCC)細胞株(TE-2とTE-13)のシスプラチンに対する感受性は、MTT分析,フローサイトメトリ、及びDNA断片化分析を用いて確認した。これらの細胞試料に対して大気マイクロPIXE分析を行うとともに、リアルタイム逆転写ポリメラーゼ連鎖反応を用いて両細胞株における、「マルチ-ドラッグ」抵抗性タンパク質2(MRP2)のmRNA発現を評価した。この結果、TE-2セルはTE-13セルよりシスプラチンに敏感であることが明らかとなった。この研究結果は、大気マイクロPIXEが個別細胞のシスプラチン感受性を定量評価する方法として有効であることを示唆した。また、最終的には細胞膜の中のMRP2がESCC細胞のシスプラチン感受性を制御する重要な役割を担っているのではないかという推測に至った。

論文

Fabrication of nanowires by varying energy microbeam lithography using heavy ions at the TIARA

神谷 富裕; 高野 勝昌; 石井 保行; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 大久保 猛; 芳賀 潤二*; 西川 宏之*; 古田 祐介*; 打矢 直之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(12-13), p.2317 - 2320, 2009/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:56.05(Instruments & Instrumentation)

In TIARA facility of Japan Atomic Energy Agency (JAEA) Takasaki, three-dimensional micro/nano structures with high aspect ratio based on cross linking process in negative resist such as SU-8 have been produced by a technique of mask less ion beam lithography. By bombarding high-energy heavy ions such as 450 MeV Xe$$^{23+}$$ to SU-8, a nanowire could be produced just with a single ion hitting. Then we tried to produce nanowires, of which both ends were fixed in the three-dimensional structure. This paper shows a preliminary experiment using a combination of 15 MeV Ni$$^{4+}$$ ion microbeam patterning and the 450 MeV $$^{129}$$Xe$$^{23+}$$ hitting on SU-8.

論文

Transient current mapping obtained from silicon photodiodes using focused ion microbeams with several hundreds of MeV

平尾 敏雄; 小野田 忍; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 大島 武

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(12-13), p.2216 - 2218, 2009/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:41.28(Instruments & Instrumentation)

数百MeV級の高エネルギーイオン入射により半導体に誘起される電荷の動的挙動を明らかにするため、サイクロトロンビームラインで開発された集束型数百MeVイオンマイクロビームを用いたイオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)測定システムを構築した。これにより、高崎量子応用研究所イオン照射研究施設(TIARA)において数MeVから数百MeVの重イオンマイクロビームを用いたTIBIC測定が可能となった。本研究では、260MeVのNeイオンマイクロビームをシリコンフォトダイオードに照射しTIBIC測定を行い、過渡電流波形のマッピングに成功した。得られた結果を、デバイスシミュレーション(TCAD)を用いて解析することで、数百MeV級高エネルギー重イオンマイクロビームによる電荷挙動を解明した。

論文

Quick change of ion species of heavy-ion microbeam by cocktail beam acceleration technique with the JAEA AVF cyclotron

倉島 俊; 吉田 健一; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 宮脇 信正; 湯山 貴裕; 奥村 進; 柏木 啓次; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(12-13), p.2024 - 2027, 2009/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:45.86(Instruments & Instrumentation)

原子力機構AVFサイクロトロンでは、集束レンズを用いて数百MeV級の重イオンマイクロビームを形成するためにビームのエネルギー幅を縮小するフラットトップ加速技術やビーム位相幅制御技術の開発を行っている。イオンビームを用いた生物細胞の低線量応答や宇宙用半導体の耐放射線性評価の研究では線エネルギー付与(LET)を大きく変える必要があるため、イオン種やエネルギーを頻繁に変更する。サイクロトロンでは、カクテルビーム加速技術によりイオン種を短時間で切り替えることが可能であり、効率的に照射実験を行うことができる。今回われわれは、260MeV Neのマイクロビームを形成した後に、電荷質量比M/Q$$simeq$$2.85のイオン種のカクテルビーム加速を行い、マイクロビームの短時間切り替えを試みた。その結果、30分程度の調整時間で520MeV Arのマイクロビームを形成することに成功した。カクテルビーム加速を用いないと8時間程度かかるので、大幅な時間短縮が可能になり、利用研究の効率向上や研究分野拡大への貢献が期待される。

論文

Development of micromachining technology in ion microbeam system at TIARA, JAEA

神谷 富裕; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 芳賀 潤二; 及川 将一*; 石井 保行; 大久保 猛; 打矢 直之; 古田 祐介*

Applied Radiation and Isotopes, 67(3), p.488 - 491, 2009/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:62.73(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

原子力機構高崎量子応用研究所のイオン加速器施設(TIARA)のマイクロビームにおいて、芝浦工業大学との共同研究で、マスクレスイオンビームリソグラフィ技術の開発が進められている。マイクロビームサイズ評価とレンズ系の最適化、又は空間分解能として最小100nmのレベルの高空間分解能の測定手段を確立するために、開発している加工技術自身と電鋳技術との組合せにより二次電子マッピングに使用する標準試料としてNiレリーフパターンを作成した。本発表ではこの標準試料を用いて、100nmレベルの最小のビームサイズを測定することができたことを述べるとともに、その試料中をイオンが透過する際の散乱効果が測定結果に与える影響をモンテカルロシミュレーションコードを使用して評価した結果について報告する。

論文

サイクロトロンにおけるビームエネルギー幅縮小化技術の開発と数百MeV級重イオンマイクロビーム形成について

倉島 俊; 宮脇 信正; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 吉田 健一; 柏木 啓次; 奥村 進; 福田 光宏*; 神谷 富裕; 横田 渉

JAEA-Conf 2008-012, p.48 - 50, 2009/03

集束方式による数百MeV級重イオンマイクロビーム形成のために、原子力機構サイクロトロンビームの高品位化を行っている。サイクロトロンでは、通常の基本波のみの加速電圧波形を用いた場合はビームエネルギー幅が10$$^{-3}$$台と大きいため、集束レンズにおける色収差が顕著となって1ミクロンのマイクロビーム形成は困難である。そこで、エネルギー幅を10$$^{-4}$$台に減らすために第5高調波を用いたフラットトップ加速システムを導入するとともに、ビームの位相幅をフラットトップ加速電圧波の位相幅に合わせるための中心領域,高効率バンチャーなどの開発を行った。ネオン260MeVのフラットトップ加速を行って、エネルギー幅が0.05%まで縮小されたことを確認し、このビームを用いてマイクロビーム形成装置により数百MeV級の重イオンビームでは世界で初めて1ミクロン以下のスポット径を得た。さらに、短時間イオン種切り替え技術"カクテルビーム加速"を用いてマイクロビームの短時間切り替えを行った。その結果、通常の切り替えでは8時間を要するが、260MeV Neのマイクロビームを520MeV Arのマイクロビームに30分で切り替えることに成功した。

論文

Fast single-ion hit system for heavy-ion microbeam at TIARA cyclotron

横田 渉; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 吉田 健一; 神谷 富裕

JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 180, 2008/11

TIARAのサイクロトロンでは直径1$$mu$$mのマイクロビームを形成する技術を用いて、1個のイオンを狙った場所に1$$mu$$mの精度及び毎秒10以上のヒット速度で照射する高速シングルイオンヒットシステムを開発している。2007年度はマイクロビーム形成技術開発で利用した磁気スキャナを、動作がより速い静電スキャナに替えるなどの改良を行った。照射試験により、ヒット速度が目標値以上であること、照射野が1000$$mu$$m$$times$$1000$$mu$$m以上であること、照射精度がヒット速度に依存しないことなどを確認した。また、マイクロビーム形成にはサイクロトロンの調整を含めて8時間程度を要するが、カクテルビーム加速技術を利用することでイオン種を30分程度で切換えることに成功した。これにより、1連の実験で複数イオン種のマイクロビームを使用して効率を大幅に向上できる技術の実現に目処が立った。

論文

Intracellular changes of metal elements by fucoidan extracted from brown seaweed; ${it Cladosiphon okamuranus}$

長嶺 竹明*; 高田 久嗣*; 草壁 孝彦*; 中里 享美*; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 神谷 富裕; 荒川 和夫; 伊波 匡彦*

Biological Trace Element Research, 124(1), p.60 - 69, 2008/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:92.01(Biochemistry & Molecular Biology)

本研究は、オキナワモズクから抽出したフコイダンの投与による金属元素の細胞内変化を調べるために行った。TRL1215細胞(ラット正常肝細胞)にフコイダン0, 0.1及び1.0mg/mLを加えて処理し、細胞内元素分布を大気マイクロPIXE法で測定した。フコイダンを投与した細胞にはAl, Mg, Fe及びZnが集積されることを見いだすとともに、Br(BrdU)が細胞核に局在して集積し、Brの分布とAlの分布が空間的によく一致していることを見いだした。この結果は、フコイダンに結合しているAlが核内に移動していることを示唆するものである。

論文

Subcellular changes of essential metal shown by in-air micro-PIXE in oral cadmium-exposed mice

中里 享美*; 長嶺 竹明*; 鈴木 慶二*; 草壁 孝彦*; Moon, H. D.*; 及川 将一*; 酒井 卓郎; 荒川 和夫

Biometals, 21(1), p.83 - 91, 2008/02

 被引用回数:14 パーセンタイル:65.75(Biochemistry & Molecular Biology)

Cd毒性に対する必須金属の役割を明らかにするために、1.5年から2年間で100mg/LのCdを経口投与した4匹のマウスを用い、メタロチオネインによる評価と大気マイクロPIXE法による必須金属元素の細胞内分布の測定を行った。その結果、Cdを曝露したマウスの肝臓と腎臓には亜鉛が著しく集積していることが見いだされた。1.5年間Cdを曝露したマウスの元素分布では大部分のCdが亜鉛と結合しており、亜鉛は経口投与されたCd毒に対する保護に寄与していることが示唆された。

論文

Characterization of homoionic Fe$$^{2+}$$-type montmorillonite; Potential chemical species of iron contaminant

香西 直文; 稲田 貢一*; 安達 美総*; 川村 幸*; 樫本 裕輔*; 小崎 完*; 佐藤 正知*; 大貫 敏彦; 酒井 卓郎; 佐藤 隆博; et al.

Journal of Solid State Chemistry, 180(8), p.2279 - 2289, 2007/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:53.43(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

陽イオン交換サイトにFe$$^{2+}$$イオンを吸着しているFe$$^{2+}$$型モンモリロナイトは、ベントナイト緩衝材の理想的な変質生成物である。著者らは既報において、不活性ガス雰囲気でFeCl$$_{2}$$水溶液を用いることによって、ほぼすべての陽イオン交換サイトにFe$$^{2+}$$イオンを吸着させたFe$$^{2+}$$型モンモリロナイトを調製した。本研究では調製した試料中に生成した可能性がある鉄の不純物化学種について検討した。試料全体に少量の塩素イオンが残留していることがわかった。これは、FeCl$$_{2}$$溶液中でFeCl$$^{+}$$が粘土に吸着したこと、さらに過剰塩除去処理中にFeCl$$^{+}$$から解離するはずのCl$$^{-}$$が粘土中に閉じこめられたためと考えられる。後者については、次の2つの理由が考えられる。まず、Fe$$^{2+}$$の吸着によって閉じた粘土層間からのCl$$^{-}$$拡散速度が遅いこと、あるいは残留したFeCl$$^{+}$$の一部が溶解度の低い水酸化物に変化したことである。

論文

Improvement in beam quality of the JAEA AVF cyclotron for focusing heavy-ion beams with energies of hundreds of MeV

倉島 俊; 宮脇 信正; 奥村 進; 及川 将一*; 吉田 健一; 神谷 富裕; 福田 光宏*; 佐藤 隆博; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 260(1), p.65 - 70, 2007/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:34.69(Instruments & Instrumentation)

原子力機構におけるTIARAのサイクロトロン施設では、バイオ技術や材料科学の研究のために数百MeV級重イオンマイクロビームが必要とされている。サイクロトロンビームのエネルギー幅は0.1%程度と大きいので、集束レンズで1ミクロンまで絞ることは困難であった。そこで、サイクロトロンビームのエネルギー幅を0.02%まで小さくし、マイクロビームを形成するためにフラットトップ加速システムを開発した。フラットトップ加速とは、基本高周波電圧に高調波を重畳することにより加速電圧を均一化する方法であり、高調波を励振するための共振器を既存の基本波励振用共振器に付加した。本システムを用いて260MeV, Neのビーム高品位化を行っており、現在までにビームのエネルギー幅は0.05%まで減少し、2ミクロン程度のマイクロビーム形成に成功した。

論文

Focusing high-energy heavy ion microbeam system at the JAEA AVF cyclotron

及川 将一*; 佐藤 隆博; 酒井 卓郎; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 倉島 俊; 奥村 進; 福田 光宏*; 横田 渉; 神谷 富裕

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 260(1), p.85 - 90, 2007/07

 被引用回数:34 パーセンタイル:6.84(Instruments & Instrumentation)

高エネルギーの重イオンマイクロビームシステムがJAEA高崎のTIARAで開発された。これはAVFサイクロトロン加速器からの10MeV/n以上のエネルギーを持つ重イオンビームを集束する装置としては世界で最初の試みである。これまでTIARAで開発してきたマイクロビーム装置と同様に本装置は、4重極電磁石レンズ,多段のビームスリット、及びビームスキャナを装備し、各パラメータを最適化した。ここで、サイクロトロン加速器からのイオンビームは、静電加速器に比べ、より大きいエネルギー幅と、より大きいビーム電流不安定性を持つため、われわれはこれらのマイクロビーム形成で最も大きい問題である色収差の削減に取り組む必要があった。本論文は、今回開発した新しい集束システムについて概説して、二次電子マッピング法とシングルイオンヒット実験から、真空中で1$$mu$$mの空間分解能を達成した結果について報告する。

論文

Focused microbeam formation for heavy ion beam from AVF cyclotron, 2

横田 渉; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 酒井 卓郎; 奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 神谷 富裕; 福田 光宏*

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 185, 2007/02

バイオ技術及び宇宙用半導体の研究開発のためにTIARAのサイクロトロンで進めている重イオンマイクロビーム形成技術の開発の、2005年度における進捗状況を報告する。260MeV-$$^{20}$$Ne$$^{7+}$$ビームを用いて直径が約2$$mu$$mのマイクロビームを形成することに2004年度に成功した。2005年度には定常的に平均で1.7$$mu$$mのマイクロビームを得た。これにより2$$mu$$m程度のマイクロビームを数時間の照射実験に提供できる見通しが立ったため、マイクロビームを大気に取出して照射する実験を初めて試みた。また、集束レンズが0.6$$mu$$m程度の振幅で振動していることをレーザー変位計による測定で確認したため、振動がビーム径に及ぼす影響を低減する方法を検討した。

論文

1-D crosslinked polymer nanowires prepared by single particle nanofabrication techniques

関 修平*; 佃 諭志*; 田川 精一*; 杉本 雅樹; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 酒井 卓郎

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 145, 2007/02

種々の分子量のポリスチレン(PS)薄膜にイオンビームを照射したときに得られたナノワイヤーの長さや太さを原子間力顕微鏡で観測し、その結果をイオントラックのエネルギー付与モデルと高分子ゲル化理論から考察した。得られたナノワイヤーの直径は、イオンビームのLET、及びPS薄膜の分子量に比例して増大した。また、その形状は、PS薄膜の分子量が大きい場合にはロッド状に、小さい場合には縮れたワーム状となることが明らかになった。薄膜の分子量の違いを積極的に利用することで、個々のイオンビームから、異なった形態を有するナノ構造物を形成できる可能性のあることがわかった。

論文

Decrease in charge collection efficiency obtained for 6H-SiC n$$^{+}$$p diodes by Ni ion incidence

大島 武; 小野田 忍; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 平尾 敏雄; 神谷 富裕; 伊藤 久義

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 13, 2007/02

炭化ケイ素(SiC)を用いた耐放射線性半導体素子開発の一環として、六方晶(6H)SiC n$$^{+}$$pダイオードへ18MeVニッケル(Ni)イオンを入射し、イオン誘起過渡電流(TIBIC)により電荷収集量を評価した。n$$^{+}$$pダイオードはp型エピタキシャル膜へ800$$^{circ}$$Cでの燐イオン注入及びアルゴン中1650$$^{circ}$$C、5分間の熱処理によりn$$^{+}$$領域を形成することで作製した。18MeV-Ni入射によるTIBIC測定を行い、電荷収集量を求めたところ0.275pCであると求められた。一方、理想的な電荷収集量は0.339pCであることが見積もられており、電荷収集効率(CCE)として80%程度であることが判明した。イオン入射による電子-正孔対密度を見積もったところ100%のCCEが観測されている酸素及びシリコンイオンに比べNiの場合は約100倍程度高濃度であることが見積もられ、このことから、高濃度電子-正孔対内での再結合がCCE低下の原因であることが示唆された。

論文

Degradation of charge collection efficiency obtained for 6H-SiC n$$^{+}$$p diodes irradiated with gold ions

大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一; 小野田 忍; 菱木 繁臣; 平尾 敏雄; 神谷 富裕; 横山 琢郎*; 坂本 愛理*; 田中 礼三郎*; et al.

Materials Science Forum, 556-557, p.913 - 916, 2007/00

炭化ケイ素(SiC)を耐放射線性の粒子検出器へ応用する研究の一環として、六方晶SiC(6H-SiC)n$$^{+}$$pダイオード中に金(Au)イオンが入射したときの電荷収集効率(CCE)を調べた。試料には、p型エピタキシャル膜上にリン注入によりn$$^{+}$$層を作製したn$$^{+}$$pダイオードを用い、12MeV-Auイオン入射によるイオン誘起過渡電流(TIBIC)測定を行った。TIBICシグナルを時間積分することで収集電荷量を求めたところ0.10pCであった。一方、Auイオン入射により発生する電荷量を見積もったところ0.195pCと求められ、CCEが約50%であることが明らかとなった。イオン入射によりSiC中に発生する電子-正孔対の濃度を計算したところ、CCEが100%となる酸素やシリコンイオン入射の場合に比べ約二桁高濃度であることが見いだされた。このことより、Auイオン入射では非常に高濃度の電子-正孔対(プラズマ)が発生するためにプラズマ中で電子-正孔対が再結合してしまい、その結果、CCEが低下することが推測される。

論文

Developments at JAEA AVF cyclotron facility for heavy-ion microbeam

倉島 俊; 奥村 進; 宮脇 信正; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 佐藤 隆博; 柏木 啓次; 百合 庸介; 上松 敬; 奈良 孝幸; et al.

Proceedings of 18th International Conference on Cyclotrons and Their Applications (CYCLOTRONS 2007), p.131 - 133, 2007/00

集束方式による数百MeV級重イオンマイクロビーム形成のために、原子力機構サイクロトロンビームの高品位化を行っている。サイクロトロンでは、基本波のみの通常の加速電圧波形を用いた場合はビームエネルギー幅が10$$^{-3}$$台と大きいため、集束レンズにおける色収差が顕著となって1ミクロンのマイクロビーム形成は困難である。そこで、エネルギー幅を10$$^{-4}$$台に減らすために第5高調波を用いたフラットトップ加速システムを導入するとともに、ビームの位相幅をフラットトップ加速電圧波の位相幅に合わせるための中心領域,高効率バンチャーなどの開発を行った。ネオン260MeVのフラットトップ加速を行って、エネルギー幅が0.05%まで縮小されたことを確認し、このビームを用いてマイクロビーム形成装置により数百MeV級の重イオンビームでは世界で初めて1ミクロンのスポット径を得た。

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