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論文

Catalog of gamma-ray glows during four winter seasons in Japan

和田 有希*; 松本 崇弘*; 榎戸 輝揚*; 中澤 知洋*; 湯浅 孝行*; 古田 禄大*; 米徳 大輔*; 澤野 達哉*; 岡田 豪*; 南戸 秀仁*; et al.

Physical Review Research (Internet), 3(4), p.043117_1 - 043117_31, 2021/12

In 2015 the Gamma-Ray Observation of Winter Thunderstorms (GROWTH) collaboration launched a mapping observation campaign for high-energy atmospheric phenomena related to thunderstorms and lightning discharges. This campaign has developed a detection network of gamma rays with up to 10 radiation monitors installed in Kanazawa and Komatsu cities, Ishikawa Prefecture, Japan, where low-charge-center winter thunderstorms frequently occur. During four winter seasons from October 2016 to April 2020, in total 70 gamma-ray glows, minute-lasting bursts of gamma rays originating from thunderclouds, were detected. Their average duration is 58.9 sec. Among the detected events, 77% were observed in nighttime. The gamma-ray glows can be classified into temporally-symmetric, temporally-asymmetric, and lightning-terminated types based on their count-rate histories. An averaged energy spectrum of the gamma-ray glows is well fitted with a power-law function with an exponential cutoff, whose photon index, cutoff energy, and flux are 0.613 $$pm$$ 0.009, 4.68 $$pm$$ 0.04 MeV, and (1.013 $$pm$$ 0.003) $$times$$ 10$$^{-5}$$ erg cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$ (0.2-20.0 MeV), respectively. The present paper provides the first catalog of gamma-ray glows and their statistical analysis detected during winter thunderstorms in the Kanazawa and Komatsu areas.

論文

Meteorological aspects of gamma-ray glows in winter thunderstorms

和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 久保 守*; 中澤 知洋*; 篠田 太郎*; 米徳 大輔*; 澤野 達哉*; 湯浅 孝行*; 牛尾 知雄*; 佐藤 陽祐*; et al.

Geophysical Research Letters, 48(7), 11 Pages, 2021/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:0(Geosciences, Multidisciplinary)

graupels

論文

Gamma-ray glow preceding downward terrestrial gamma-ray flash

和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 中村 佳敬*; 古田 禄大; 湯浅 孝行*; 中澤 知洋*; 森本 健志*; 佐藤 光輝*; 松元 崇弘*; 米徳 大輔*; et al.

Communications Physics (Internet), 2(1), p.67_1 - 67_9, 2019/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:89.5(Physics, Multidisciplinary)

Two types of high-energy events have been detected from thunderstorms. One is "terrestrial gamma-ray flashes" (TGFs), sub-millisecond emissions coinciding with lightning discharges. The other is minute-lasting "gamma-ray glows". Although both phenomena are thought to originate from relativistic runaway electron avalanches in strong electric fields, the connection between them is not well understood. Here we report unequivocal simultaneous detection of a gamma-ray glow termination and a downward TGF, observed from the ground. During a winter thunderstorm in Japan on 9 January 2018, our detectors caught a gamma-ray glow, which moved for $$/sim$$ 100 s with ambient wind, and then abruptly ceased with a lightning discharge. Simultaneously, the detectors observed photonuclear reactions triggered by a downward TGF, whose radio pulse was located within $$sim$$ 1 km from where the glow ceased. It is suggested that the highly-electrified region producing the glow was related to the initiation of the downward TGF.

論文

Quantitative measurements of element distributions using the neutron-transmission resonance-absorption method

原田 正英; Parker, J. D.*; 澤野 達哉*; 窪 秀利*; 谷森 達*; 篠原 武尚; 前川 藤夫; 酒井 健二

Physics Procedia, 43, p.314 - 322, 2013/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:56.8

研究の目的は、$$mu$$PIC検出器を用いて、中性子共鳴吸収のテスト実験を行い、その定量性を確認することである。検出器は、NOBORUの分光器室内のモデレータから14.5mに設置した。試料は、厚さ5, 10, 20, 100$$mu$$mのタンタル箔を用い、検出器の15cm上流に設置した。実験では、試料の有り無しでの透過スペクトルを測定した。この測定では、バックグランド成分は小さくない。そこで、中性子輸送計算より、バックグランド成分の源は、分光器室内の散乱中性子であることを確認した。そこで、測定データから、バックグランド成分を差し引いた。最終的に、実験値と核データとの差は、7%程度であることがわかった。

口頭

透過中性子共鳴吸収法による材料の二次元分布測定

原田 正英; Parker, J.*; 澤野 達哉*; 窪 秀利*; 谷森 達*; 篠原 武尚; 前川 藤夫

no journal, , 

本研究は、透過性が高くエネルギー弁別が可能なパルス中性子の特性を活かし、共鳴吸収に着目して、二次元的に材料分析を行うことを目的とした。二次元検出器としては、京都大学で開発が進められている$$mu$$PICを用い、J-PARCのNOBORUにて、実験を行った。共鳴吸収の妥当性をみるために、厚さの既知のタンタル試料を用いて、中性子の透過スペクトルを測定し、核データからの予測値と比較した。その結果、測定値は、予測値とほぼ良い一致を示した。なお、関連する研究も含め、現状の$$mu$$PICの性能としては、空間分解能で200$$mu$$m程度、時間分解能で約1$$mu$$秒、最大計数率で約1MHzまで期待できることがわかった。さらに、ビスマスやインジウム,タンタルなど、共鳴吸収断面積の大きな物質を測定し、二次元分布を測定することができた。

口頭

透過中性子共鳴吸収法による材料分布定量測定

原田 正英; Parker, J.*; 澤野 達哉*; 窪 秀利*; 谷森 達*; 篠原 武尚; 前川 藤夫

no journal, , 

本研究は、透過性が高くエネルギー弁別が可能なパルス中性子の特性を活かし、共鳴吸収に着目して、二次元的に材料組成分析を行うことを目的とした。二次元検出器としては、京都大学で開発が進められている$$mu$$PICを用い、J-PARCのNOBORUにて実験を行った。共鳴吸収の定量性を確認するために、タンタル試料(厚さ20$$mu$$mと100$$mu$$m)を用いて、中性子の透過スペクトルを測定し、核データからの予測値と比較した。バックグランド成分を除去した後、核データと実測値を比較した場合、Ta20$$mu$$mで、約7%の精度で一致することを確認できた。

口頭

Quantitative measurements of element distributions using neutron-transmission resonance-absorption method

原田 正英; Parker, J.*; 澤野 達哉*; 窪 秀利*; 谷森 達*; 篠原 武尚; 前川 藤夫

no journal, , 

Neutron Resonance Absorption method (NRA) which is one of the imaging methods is very suitable for nondestructive analysis of element distributions in a sample. In this study, the NRA test experiments used by Micro Pixel Chamber ($$mu$$PIC) developed by Kyoto University as a detector were done at NOBORU in J-PARC to confirm the quantitativity. The detector was located at 14.5 m from the moderator. A sample was located at 15 cm upstream from the detector. Neutron intensity, neutron irradiation field size and $$gamma$$-ray intensity were controlled by a rotary collimator, slits and a filter exchange device. Thin tantalum foils of 20 $$mu$$m and 100 $$mu$$m in thickness were used as a sample. Transmittance spectra were obtained from the measured transmission spectra with and without the samples. It was found that the measurement error in case of the tantalum sample of 100$$mu$$m in thickness was within about 7% compared with nuclear data.

口頭

The Performance evaluation of electron tracking Compton camera for medical imaging

園田 真也*; 鍋谷 明*; 木村 博之*; 株木 重人*; 高田 篤史*; 久保 英俊*; 木村 正太郎*; 澤野 達也*; 谷森 達*; 松岡 義弘*; et al.

no journal, , 

京都大学において開発されたコンプトンカメラの医療用撮像への性能評価実験を行った。線源としては京都大学薬学部で作られたF-18および原子力機構において生成されたTc-95mを用いた。新しく開発されたコンプトンカメラにおいてF-18およびTc-95mを用いた撮像に成功した。

口頭

宇宙$$gamma$$線望遠鏡の社会応用 電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)の医療応用

園田 真也*; 奈部谷 章*; 木村 博之*; 株木 重人*; 高田 淳史*; 窪 秀利*; 古村 翔太郎*; 谷森 達*; 松岡 佳大*; 水村 好貴*; et al.

no journal, , 

SPECTやPETのような既存の核医学イメージング装置では測定可能な$$gamma$$線のエネルギーが限られているため使用できる薬剤に制限がある。電子飛跡検出型コンプトカメラ(ETCC)にはこのような制限は無いため新しい薬剤開発の促進が期待できる。本研究では医療用$$gamma$$線カメラを開発し医療機能イメージングの可能性を広げ、医療に貢献すること目指している。

口頭

Application of Electron Tracking Compton Camera (ETCC) in medical imaging

園田 真也*; 鍋谷 明*; 木村 寛之*; 株木 重人*; 高田 淳史*; 久保 英俊*; 古村 翔太郎*; 澤野 達哉*; 谷森 達*; 松岡 義弘*; et al.

no journal, , 

F-18による点線源および棒状ファントムをもちいた新しく開発したETCCカメラによる撮像および原子力機構において生成したTc-95mから発せられる204, 583, and 835keVの$$gamma$$線による多重エネルギー撮像を行った。この開発により位置分解能を10度から8度に改善することができた。さらにシンチレーターの厚みを1radから2radに増加させ、ガス圧を1気圧から3気圧に増すことにより検出効率を5倍程度改善することにより新たなETCCの開発を行い、数時間要していたマウスのイメージングを0.1-2.0MeVの多種類のRIから発せられる多種の$$gamma$$線に対して20分以内での撮像が期待できる。

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