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論文

New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC

上野 恭裕*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 238(1), p.14_1 - 14_6, 2017/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:90.77

MuSEUM is an international collaboration aiming at a new precise measurement of the muonium hyperfine structure at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). Utilizing its intense pulsed muon beam, we expect a ten-fold improvement for both measurements at high magnetic field and zero magnetic field. We have developed a sophisticated monitoring system, including a beam profile monitor to measure the 3D distribution of muonium atoms to suppress the systematic uncertainty.

論文

New muonium HFS measurements at J-PARC/MUSE

Strasser, P.*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 237(1), p.124_1 - 124_9, 2016/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:92.96

At the Muon Science Facility (MUSE) of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex), the MuSEUM collaboration is planning new measurements of the ground state hyperfine structure (HFS) of muonium both at zero field and at high magnetic field. The previous measurements were performed both at LAMPF (Los Alamos Meson Physics Facility) with experimental uncertainties mostly dominated by statistical errors. The new high intensity muon beam that will soon be available at MUSE H-Line will provide an opportunity to improve the precision of these measurements by one order of magnitude. An overview of the different aspects of these new muonium HFS measurements, the current status of the preparation, and the results of a first commissioning test experiment at zero field are presented.

論文

環境試料中ストロンチウム-90分析用自動化システムの性能試験

藤田 博喜; 野島 健大; 永岡 美佳; 大澤 崇人; 横山 裕也; 小野 洋伸*

KEK Proceedings 2016-8, p.168 - 172, 2016/10

平成25年1月から平成27年3月までの期間において、復興促進プログラム(マッチング促進)として、「環境試料中ストロンチウム-90($$^{90}$$Sr)分析用自動化システムの開発」に取り組んだ。灰試料(農畜産物及び海水産物)を対象としてストロンチウムを単離するまでの工程を自動化することはできたが、実際の試料中$$^{90}$$Sr濃度測定を行うことができていなかったため、本システムによる分析を実施し、作業者による分析・測定結果と比較することにした。また、システムを改良し、各分析工程における装置の性能を向上させることができたので、その内容についても報告する。

論文

Non-destructive depth analysis of the surface oxide layer on Mg$$_{2}$$Si with XPS and XAS

江坂 文孝; 野島 健大; 鵜殿 治彦*; 間柄 正明; 山本 博之

Surface and Interface Analysis, 48(7), p.432 - 435, 2016/07

 被引用回数:7 パーセンタイル:24.92(Chemistry, Physical)

X線光電子分光法(XPS)は、固体試料の非破壊化学状態分析に広く用いられている。この方法では、イオンビームスパッタリングを併用することにより深さ方向分析が可能である。しかし、スパッタリングはしばしば偏析や選択的な原子の放出を引き起こし、正確な情報が得らえない場合がある。一方、放射光からのエネルギー可変X線の利用は、スパッタリングなしでの深さ方向分析を可能とする。本研究では、放射光X線を励起源としたXPSおよびX線吸収分光法(XAS)による深さ方向分析法について、Mg$$_{2}$$Si単結晶の表面酸化層の分析を例に、検討を行った。その結果、本法により非破壊での深さ方向分析が可能であり、Mg$$_{2}$$Si単結晶の表面酸化層としてSi-OあるいはSi-O-Mg層が形成されることがわかった。

論文

Development of real-time rotating waveplate Stokes polarimeter using multi-order retardation for ITER poloidal polarimeter

今澤 良太; 河野 康則; 小野 武博; 伊丹 潔

Review of Scientific Instruments, 87(1), p.013503_1 - 013503_7, 2016/01

AA2015-0219.pdf:1.34MB

 被引用回数:2 パーセンタイル:14.5(Instruments & Instrumentation)

ITERポロイダル偏光計のために回転波長板Stokes偏光計を開発した。本手法のための一般化された解析モデル及びFPGA(プログラマブルロジックデバイスの一種)に適した実時間解析アルゴリズムを提案する。一般化された解析モデルは、波長板の回転に同期した任意の現象を考慮できるため、波長板の位相遅延が一様で無くても高精度な測定が可能となる。可視光線を用い、波長板の品質が悪い条件で実験した結果、最大測定誤差及び確度はそれぞれ3.5%及び1.2%であった。このときの波長板の回転速度は20,000rpmであり、Stokesパラメタ-測定の時間分解能は3.3msである。また、解析にあたっては提案した解析アルゴリズムを使用した。次に、ソフトウェアエミュレーションによって、提案した解析アルゴリズムが実時間(時間分解の10ms)で測定可能であることを確認した。以上により、ITERポロイダル偏光計で目標としている、遠赤外光レーザーを用いた実時間高精度回転波長板Stokes偏光計の開発に見通しを得た。

論文

環境試料中ストロンチウム-90分析用自動化システムの開発

野島 健大; 藤田 博喜; 永岡 美佳; 大澤 崇人; 横山 裕也; 小野 洋伸*

KEK Proceedings 2015-4, p.111 - 115, 2015/11

$$^{90}$$Sr分析を放射性ストロンチウム分析法(文部科学省、放射能測定法シリーズ2)に従って、環境レベルの$$^{90}$$Sr濃度を自動で分析するシステムを開発したので、その成果を報告する。本研究では、この分析における湿式灰化、化学分離、イオン交換に係るそれぞれの工程を、ロボットや自動加熱装置等を組み合わせて、自作の制御プログラムにより、自動で分析できるようになった。

論文

Development of a YAG laser system for the edge Thomson scattering system in ITER

波多江 仰紀; 谷塚 英一; 林 利光; 吉田 英次*; 小野 武博; 草間 義紀

Review of Scientific Instruments, 83(10), p.10E344_1 - 10E344_3, 2012/10

 被引用回数:11 パーセンタイル:51.68(Instruments & Instrumentation)

ITERの周辺トムソン散乱計測装置で用いるYAGレーザー装置の開発の進展について発表する。ITERの計測要求を満たすためには、繰り返し100Hzで出力エネルギー5JのYAGレーザー装置が必要である。これを実現するために、レーザー発振器から出力されるビームを2分岐し、それぞれのビームを口径14mmのレーザーロッド4本で増幅するレーザーシステムを設計し、レーザー増幅器をはじめとする主要機器の製作と、組立てを行った。レーザー増幅器では、フラッシュランプによる強い励起によって、レーザー結晶内で発生するASEやフラッシュランプ光中のレーザー波長と同じ波長の光が増幅率を低下させる原因となるが、サマリウムを添加したガラスを用いたフローチューブで増幅器内のそれらの光を選択的に吸収させることによって、小信号利得が最大2.8倍向上することを明らかにした。結果として、2つのビームラインを同時運転することにより、ITERの要求性能を越える、100Hz,最大7.66Jのレーザー光を発射できるレーザー装置の開発に成功した。

論文

Thermal and optical analyses of retro-reflector for poloidal polarimeter on ITER

今澤 良太; 河野 康則; 小野 武博; 草間 義紀

Plasma and Fusion Research (Internet), 6(Sp.1), p.2402032_1 - 2402032_5, 2011/08

ITERにおけるポロイダル偏光計測では、プラズマに入射したレーザー光を計測室に戻すために、真空容器内のブランケットモジュール(BM)にレトロリフレクター(RR)を設置する。プラズマからRRへの熱負荷が非常に大きいにもかかわらず、RR専用の冷却配管の設置は困難な状況にあり、BMへの熱伝導による受動的な冷却が計画されている。本研究では初めてRRにおける熱,静構造及び光学解析を統合的に行い、通常のRRとテラス型レトロリフレクターアレイ(TERRA)の2つのタイプについて、計測室に戻るレーザー光の光量,位相及び偏光角の変化を定量的に評価した。本研究では、BMを簡略化したステンレス鋼の構造体として模擬し、RRを冷却配管から10mmだけ離して設置した。その結果、通常のRRの場合、入射光パワーの69%の光パワーが計測室に戻り、その位相分布には$$pi/4$$ rad程度のバラつきが、偏光角には0.06$$^{circ}$$程度の変化が発生することを明らかにした。またTERRAの場合、入射光パワーの49%の光パワーが戻り、その位相分布には$$pi/5$$ rad程度のバラつきが、偏光角には0.06$$^{circ}$$程度の変化が発生することを明らかにした。以上より、RRに関する統合的な解析・評価手法を確立した。

論文

Terrace retro-reflector array for poloidal polarimeter on ITER

今澤 良太; 河野 康則; 小野 武博; 草間 義紀

Review of Scientific Instruments, 82(2), p.023116_1 - 023116_5, 2011/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:7.72(Instruments & Instrumentation)

A new concept for a terrace retro-reflector array (TERRA) as part of the poloidal polarimeter for ITER is proposed in this paper. TERRA reflects a laser light even from a high incident angle in the direction of the incident-light path, while a conventional retro-reflector array can not. Besides, TERRA can be installed in a smaller space than a corner-cube retro-reflector. TERRA is equivalent to a Littrow grating in an optical sense, and the reflected light generates a bright and dark fringe. Conditions for the propagation of the bright fringe in the direction of the incident light have been obtained using the Littrow grating model and have been confirmed in a simulation. Finally, we have designed laser transmission optics using TERRA for the ITER poloidal polarimeter. The optical design obtains a high transmission efficiency, with 88.6% of the incident power returned. These results demonstrate the feasibility of applying TERRA to the ITER poloidal polarimeter.

論文

Development of prototype YAG laser amplifier for the edge Thomson scattering system in ITER

波多江 仰紀; 林 利光; 谷塚 英一; 梶田 信*; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 矢作 鎌一*; 信夫 克也*; 小野 武博; et al.

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.253 - 258, 2010/08

An edge Thomson scattering system for ITER is a diagnostic system which measures electron temperature and density at the peripheral region in the plasma (r/a $$>$$ 0.85). Required measurement ranges for the electron temperature and density are 50 eV $$<$$ T$$_{e}$$ $$<$$ 10 keV and 5$$times$$10$$^{18}$$ $$<$$ n$$_{e}$$ $$<$$ 3$$times$$10$$^{20}$$ m$$^{-3}$$, respectively. The spatial and the temporal resolutions are 5 mm and 10 ms, respectively. A high-energy (5 J) and high repetition-rate (100 Hz) Q-switch Nd:YAG laser system is necessary to satisfy measurement requirements above. We have been developing the YAG laser system for ITER. We have developed a prototype high-power laser amplifier. Since the laser efficiency of solid-state laser is low in generally ($$sim$$ 2%), heat removal from the amplifier is crucial. In the amplifier design, we carried out heat analysis to optimize the cooling design. To realize 5 J of output energy, more than 1.6 J of energy needs to be extracted from one laser rod. In the initial laser amplification test, the extracted energy was limited $$sim$$1.4 J by a lateral depumping effect. We have changed a cooling flow tube for the laser rod made by borosilicate glass to samarium-doped glass in order to deplete an infrared light emission. The Sm-doped flow tube was successfully suppressed the lateral depumping, and consequently the extracted energy reached up to 1.76 J. We have obtained a prospect of the real laser amplifier production from the results.

論文

Evaluation of dependence of current decay time on electron temperature measured by He I line intensity ratios in JT-60U tokamak

岡本 征晃*; 平石 剛大*; 大野 哲靖*; 高村 秀一*; 仲野 友英; 河野 康則; 小関 隆久; 杉原 正芳

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 31F, 4 Pages, 2007/00

トカマクプラズマのディスラプション時に真空容器にかかる電磁力を推定するにはプラズマ電流の減衰時間を正確に定めることが重要で、L/Rモデルによるとそれは電子温度の3/2乗に比例する。ディスラプション発生時には莫大な熱負荷がかかるためラングミュアプローブを挿入して電子温度を定めることは困難である。そこでわれわれは電子温度に敏感な中性ヘリウムの発光線を高時間分解で測定する方法を提案する。分光器では観測光を3分岐しそれぞれバンドパスフィルターを用いて分光し光電子増倍管を用いて計数する。この3本の発光線の強度比を衝突放射モデルによって解析する。この手法を幾つかのプラズマ装置で試し、ラングミュアプローブによる測定値と比較することで妥当性が確認された。ここではJT-60Uのディスラプション発生時の電子温度の時間変化を測定する。

報告書

大強度陽子加速器施設(J-PARC)3GeV陽子ビーム輸送施設(3NBT)技術設計書

坂元 眞一; 明午 伸一郎; 今野 力; 甲斐 哲也; 春日井 好己; 原田 正英; 藤森 寛*; 金子 直勝*; 武藤 豪*; 小野 武博*; et al.

JAERI-Tech 2004-020, 332 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-020.pdf:17.93MB

日本原子力研究所と高エネルギー加速器研究機構が共同で建設する大強度陽子加速器施設(J-PARC)には、中性子ビーム及びミューオンビームを用いて、おもに物質科学,生命科学の研究が繰り広げられる物質・生命科学実験施設が建設される。この実験施設では、3GeVシンクロトロンで加速された大強度陽子ビームにより、中性子,ミューオンを生成する。3GeVシンクロトロンから物質・生命科学実験施設までの陽子ビームを効率よく輸送し、中性子生成標的,ミューオン標的へ的確にビーム照射を行う陽子ビーム輸送施設(3NBT)の設計全体をまとめる。

報告書

大強度陽子加速器計画物質・生命科学実験施設内の陽子ビームライントンネル技術課題の検討

坂元 眞一; 明午 伸一郎; 今野 力; 原田 正英; 三宅 康博*; 春日井 好己; 武藤 豪*; 藤森 寛*; 小野 武博; 池田 裕二郎

JAERI-Tech 2001-075, 168 Pages, 2001/12

JAERI-Tech-2001-075.pdf:12.78MB

大強度陽子加速器計画の中で重要な施設である物質・生命科学実験施設に共存するミュオンターゲットと核破砕中性子源の設計では、いかに上流に置かれるミュオン標的で生ずるビームロスによる影響を低減できるかが課題である。本レポートは、1年間かけて検討してきた技術課題の定量評価とその対応の仕方について得られた結果をまとめたものである。

口頭

ダイバータ模擬装置NAGDIS-IIにおけるヘリウム線強度比を用いた電子温度・密度計測法の検証実験

梶田 信*; 大野 哲靖*; 平石 剛大*; 仲野 友英; 高村 秀一*

no journal, , 

静電プローブを用いたプラズマ計測では、特に低温プラズマで電流-電圧特性に異常がみられ、電子温度・密度の評価が難しくなる場合がある。一方、電子温度・密度は分光計測(中性ヘリウムの発光線の強度比を用いる)からも評価することができる。この2つの計測法で得られた電子温度・密度を比較するため、名古屋大学のダイバータシミュレータでヘリウムプラズマを用いて実験を行った。その結果、電子温度・密度ともに分光計測から得られた値の方がわずかに大きかった。この理由を放射輸送などの効果を取り入れた解析コードにより議論する。

口頭

He I線強度比を用いたトカマクプラズマの電子温度,電子密度の評価

平石 剛大*; 岡本 征晃*; 梶田 信*; 長谷部 優*; 大野 哲靖*; 高村 秀一*; 仲野 友英

no journal, , 

He I線強度比を用いて電子温度・密度を高速で計測する方法を開発した。その手法を初めてJT-60トカマクプラズマに対して適用した結果を報告する。主プラズマ周辺部で発生したモードによる熱・粒子の吐き出しに伴い、ダイバータプラズマの電子温度が減少し、少し遅れて密度が増加する様子が観測された。この電子温度と密度の波形は、ダイバータ板に熱・粒子パルスが到達し、中性粒子が放出され、それが電離される際にプラズマがエネルギーを失い、また電離によってプラズマ密度が上昇した、と解釈される。

口頭

J-PARC 1MWパルス核破砕中性子源の完成陽子ビーム輸送施設

明午 伸一郎; 藤森 寛*; 甲斐 哲也; 春日井 好己; 大井 元貴; 小野 武博; 池崎 清美; 四宮 健司; 坂元 眞一

no journal, , 

J-PARCの1MW核破砕中性子源が完成した。本講演では、3GeVシンクロトロンから出射した3GeVの陽子ビームを核破砕中性子源及びミュオン源に供給する3GeV陽子ビーム輸送施設の概要について報告する。

口頭

J-PARC 3GeV陽子ビーム輸送施設における陽子ビームダンプまでの輸送

大井 元貴; 甲斐 哲也; 小野 武博; 池崎 清美; 原口 哲也; 藤森 寛*; 坂元 眞一; 明午 伸一郎

no journal, , 

J-PARC RCSシンクロトロンから3GeV陽子ビームを取り出し、ビームダンプに入射することを成功した。陽子ビームモニターの概要,輸送ラインのビームオプティクス及びビームロスの現状について報告する。また、本年5月に予定されている陽子ビームの中性子源に受入れ計画について報告する。

口頭

J-PARC中性子源(JSNS)における初中性子発生,3; 中性子源(JSNS)への陽子ビームコミッショニング

明午 伸一郎; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 原田 正英; 池崎 清美; 原口 哲也; 藤森 寛*; 坂元 眞一; 小野 武博

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)では、シンクロトロン(3GeV)から出射した1MWの大強度の陽子ビームを水銀ターゲットやその上流に設置した薄い炭素ターゲット(厚さ2cm)に入射し核破砕中性子やミュオンを利用したさまざまな実験を行う。本年5月に陽子ビームを水銀ターゲットに入射して、中性子源からの中性子ビームの生成に成功した。本報では、陽子ビームに関するコミッショニングについて報告する。

口頭

J-PARC核破砕中性子源(JSNS)のビームコミッショニング

明午 伸一郎; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 小野 武博; 池崎 清美; 原口 哲也; 圷 敦; 坂元 眞一; 藤森 寛*

no journal, , 

J-PARCの核破砕中性子源(JSNS)のビームコミッショニングが開始された。2008年5月30日10時15分に、わずかの1ショットのビームで中性子ターゲットまでビームを輸送することに成功した。その後に19ショットで陽子ビームの軌道調整を行った後に、わずか1ショットのビームで中性子ビームの生成を確認できた(14時25分)。中性子ターゲットにおける陽子ビームのプロファイルを得るために、アルミフォイルを水銀ターゲット上に設置し、放射化法により測定を行った。アルミフォイルは人が直接取り外すために、2000ショットに制限を行った。放射化法を行うためには、ビームの安定性が重要な鍵となるが、加速器からのビームは非常によく安定しており、ビームのふらつきの問題がないことが確認された。測定で得られたビームの広がりは、上流側のプロファイルモニターの結果から予想される値とよい一致を示した。これにより、陽子ビーム輸送系は、ほぼ設計通りとなっていることが確認された。現在までは4kWの運転を行っているが、将来のコミッショニング計画に関しても簡単に報告する予定である。

口頭

ITER周辺トムソン散乱計測用YAGレーザーの開発

波多江 仰紀; 林 利光; 梶田 信*; 吉田 英次*; 藤田 尚徳*; 中塚 正大*; 矢作 鎌一*; 信夫 克也*; 小野 武博; 草間 義紀

no journal, , 

ITERの周辺トムソン散乱計測装置では、プローブ光として、波長1064nm,エネルギー5J,パルス幅10ns,繰り返し率100HzのYAGレーザーが必要である。高平均出力レーザーで特に問題となるのは、レーザーロッドの熱レンズ効果による出力制限,熱複屈折効果による偏光解消によるビーム品質の低下,多段配置の高利得増幅器による寄生発振である。これらの問題を解決するために液体フレオン系化合物を媒質とする誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を利用したレーザーシステムを設計し、構成要素の試作と試験を開始した。LD励起の単一縦モードYAGレーザー発振器のビームは、シリンドリカルレンズ構成のビーム拡大器で楕円形にし、横2連セレーテッドアパーチャーで、ビーム分割とプロファイル整形後、各ビームは2台の増幅器に入る。増幅器を通過したビームは位相共役鏡で反射され、再度増幅器を通過し、ダブルパス増幅された後、各ビームは偏光器で取り出される。それぞれのビームは50Hz, 5Jで出力され、互い違いに出力することにより100Hz, 5Jを実現する。増幅器には直径14mm,長さ100mmのNd:YAGロッドが2本搭載される。それぞれのロッドは、2本のフラッシュランプで励起する。フラッシュランプに投入する電気エネルギーは、ロッド1本あたり100Jであり、50Hzで点灯させる。このような増幅器を試作し、性能試験を行った結果、ロッド1本から1.76J程度のエネルギーを引き出せ、要求性能を達成できる見通しを得た。

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