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-ray beam measurementsOmer, M.; 静間 俊行*; 小泉 光生; 平 義隆*; Zen, H.*; 大垣 英明*; 羽島 良一*
Radiation Physics and Chemistry, 240, p.113467_1 - 113467_8, 2026/03
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)Coaxial high-purity germanium detectors are widely used in applications requiring high-resolution -ray spectroscopy. However, the internal structure of these detectors, particularly the geometry of the inactive volumes inside the detector core, can significantly influence their performance in beam detection configurations. This study investigates the impact of detector structure on the spectral response to pencil-like -ray beams, based on a comparison of -ray spectra measured with two coaxial high-purity germanium detectors that have similar active volumes but distinct internal geometries. Experimental measurements were conducted at the UVSOR synchrotron facility using collimated laser Compton scattered -ray beams with an energy of 
MeV. Monte Carlo simulations using the Geant4 toolkit were performed to refine the detector models and replicate experimental results. The results reveal that the front layer thickness and the presence of structural elements such as the cold finger strongly affect the spectral features, particularly the appearance of a coincidence sum peak of the annihilation radiation at 1.022 MeV. Off-axis irradiation significantly improves the detection efficiency and reduces undesired induced interactions within inactive volumes. Additionally, the observed pair production signatures are validated through the available theoretical cross section data, confirming the dominant role of internal structures in shaping the detector response under beam geometry. These findings are essential for optimizing detector configurations in precision -ray beam experiments. This work is a contribution of the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) to the International Atomic Energy Agency (IAEA) under the agreement of the coordinated research program (CRP), J02015 (Facilitation of Safe and Secure Trade Using Nuclear Detection Technology - Detection of RN and Other Contraband). A part of this work was conducted at the BL1U of UVSOR Synchrotron Facility, Institute for Molecular Science (IMS program 23IMS6602).
Yang, Y.*; 平 義隆*; 静間 俊行*; Omer, M.
Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.194 - 196, 2025/11
Highly polarized MeV gamma-rays, produced by Laser Compton Scattered (LCS) of a polarized laser with an electron beam, offer a unique probe for basic and applied physics research. As the polarization characteristics of these gamma-rays vary with the position of the beam cross section, it is essential to understand the polarization properties when using polarized gamma-rays. However, detailed measurements of the two-dimensional spatial polarization distribution have not yet been conducted. In the UVSOR synchrotron facility, a polarimeter was developed to measure the spatial polarization distribution of linearly polarized gamma-rays. The polarimeter is based on asymmetry measurements of the Compton scattering cross section. In this conference, we will report on measurement results of the spatial polarization distribution of linearly and circularly polarized LCS gamma-rays. The polarization axis of the polarized gamma-rays was clearly measured to vary with scattering and azimuth angle. In the near future, we plan to use the developed polarimeter to also measure the spatial polarization distribution of gamma-rays generated by an axially symmetric polarized laser.
平 義隆*; Yang, Y.*; 静間 俊行*; Omer, M.
Physical Review Research (Internet), 7(3), p.033130_1 - 033130_17, 2025/08
Highly polarized gamma rays with linear or circular polarization are essential light sources for nuclear and particle physics experiments, astronomical detector evaluations, and relativistic electron beam diagnostics. In this study, we demonstrate gamma-ray generation via Compton scattering with unique polarization states, termed axially symmetric polarization. To investigate this, we developed a polarimeter for Compton gamma-ray sources to measure their two-dimensional polarization distribution. We found two methods to generate gamma rays whose polarization axis follows the azimuthal direction. The first method exploits the inherent azimuthal polarization of gamma rays produced using a circularly polarized laser. In this configuration, the gamma rays along the central axis are circularly polarized, while the linear polarization components in the outer region of the beam cross section are aligned azimuthally. The second method utilizes azimuthal polarization that arises in the outer region of the beam due to the incoherent superposition of multiple linearly polarized gamma rays with varying polarization axes, generated by an axially symmetric polarized laser. Additionally, our calculations indicate the feasibility of generating gamma rays with polarization axes oriented along the radial direction. This radial polarization, observed near the beam axis, results from the incoherent superposition of second harmonic gamma rays produced through nonlinear interactions induced by an intense axially symmetric polarized laser.
遠藤 駿典; 安部 亮太*; 藤岡 宏之*; 猪野 隆*; 岩本 修; 岩本 信之; 河村 しほり*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 小林 龍珠*; et al.
European Physical Journal A, 60(8), p.166_1 - 166_10, 2024/08
被引用回数：5 パーセンタイル：75.23(Physics, Nuclear)Measurements of -ray circular polarization emitted from neutron capture reactions provide valuable information for nuclear physics studies. The spin and parity of excited states can be determined by measuring the circular polarization from polarized neutron capture reactions. Furthermore, the -ray circular polarization in a neutron capture resonance is crucial for studying the enhancement effect of parity nonconservation in compound nuclei. The -ray circular polarization can be measured using a polarimeter based on magnetic Compton scattering. A polarimeter was constructed, and its performance indicators were evaluated using a circularly polarized -ray beam. Furthermore, as a demonstration, the -ray circular polarization was measured in 
S(n,)
S reactions with polarized neutrons.
Omer, M.; 静間 俊行*; 小泉 光生; 平 義隆*; Zen, H.*; 大垣 英明*; 羽島 良一
UVSOR-50, P. 37, 2023/08
核共鳴蛍光(NRF)を用いた非破壊分析において、試料温度によるドップラー効果による影響を調べることを目的とした研究を開始した。今回は、波長1980nmのファイバーレーザーを加速エネルギー746MeVの電子ビームと衝突させて生成した最大エネルギー5.54MeVのレーザーコンプトンガンマ線を
Pb標的に照射し、共鳴散乱ガンマ線を3台の高純度ゲルマニウム検出器を用いて測定した。その結果、レーザーコンプトンガンマ線最大エネルギーよりも高いエネルギーで、複数のガンマ線ピークが観測された。これらのガンマ線は、実験室内の制動放射線によって発生した中性子が測定装置の周囲の物質と反応した後に放出された中性子捕獲即発ガンマ線であると考えられる。そのため、バックグラウンドガンマ線の低減のため、ゲルマニウム検出器の周囲を厚さ10cmの鉛を用いて遮蔽した。その結果、即発ガンマ線のバックグラウンドは抑制され、Pbの共鳴散乱ガンマ線を観測することができた。
平 義隆*; 遠藤 駿典; 河村 しほり*; 南部 太郎*; 奥泉 舞桜*; 静間 俊行*; Omer, M.; Zen, H.*; 岡野 泰彬*; 北口 雅暁*
Physical Review A, 107(6), p.063503_1 - 063503_10, 2023/06
被引用回数：10 パーセンタイル：72.95(Optics)偏光レーザーと電子による逆コンプトン散乱は偏光ガンマ線を生成する手法の一つであり、100%偏光のレーザーを用いることで100%の偏光ガンマ線を得ることができる。しかしながら、偏光具合はガンマ線の散乱角度に依存して変化する。本研究ではMeVのエネルギーのガンマ線の円偏光度を測定することが可能である磁化鉄を用いて、ガンマ線の円偏光度の空間分布を実験的に測定した。ガンマ線の磁化鉄の透過率の非対称性が確認され、中心軸付近において円偏光しているガンマ線が、散乱角度が大きくなると円偏光から直線偏光に変化することが確認された。
遠藤 駿典; 静間 俊行*; Zen, H.*; 平 義隆*; Omer, M.; 河村 しほり*; 安部 亮太*; 奥平 琢也*; 北口 雅暁*; 清水 裕彦*
UVSOR-49, P. 38, 2022/08
To measure the circular polarization of gamma-rays, the gamma-ray polarimeter was developed. The analyzing power of the polarimeter was measured using circularly polarized gamma-rays in UVSOR BL1U. Magnetic hysteresis of the polarimeter was also observed. The analyzing power was obtained as 2.12
0.04%.
Al
GaO
scintillators by gamma-ray-induced positron annihilation lifetime spectroscopy藤森 公佑*; 北浦 守*; 平 義隆*; 藤本 將輝*; Zen, H.*; 渡邊 真太*; 鎌田 圭*; 岡野 泰彬*; 加藤 政博*; 保坂 将人*; et al.
Applied Physics Express, 13(8), p.085505_1 - 085505_4, 2020/08
被引用回数：7 パーセンタイル：30.05(Physics, Applied)CeドープGdAlGaO(Ce:GAGG)シンチレーターにおける陽イオン空孔の存在を明らかにするために、ガンマ線誘起陽電子消滅寿命測定(GiPALS)法による測定を行った。GAGGおよびCe:GAGGのGiPALSスペクトルに現れる成分は、バルク中と欠陥に捕獲された状態の陽電子消滅であり、その結果2つの指数減衰成分で構成されている。Ce:YAl
Oに関する研究から、欠陥に関連する構造はAl/Ga-Oの複空孔に起因するものであることが示唆された。この成分は、Ce, Mg:GAGGの方が小さくなり、その傾向はリン光の原因である浅い電子トラップの抑制と相関していた。酸素空孔は、Al/Ga空孔の電荷を補う役割をしている。欠陥に関連した構造における寿命は、Mg共ドーピングによって大幅に変化し、これは、酸素空孔とともに、Al/GaサイトでのMg
イオンとの集合体を考慮することで理解され、その結果、空孔クラスターが形成された。
AlGaO結晶の燐光成分の起源藤森 公佑*; 北浦 守*; 平 義隆*; 藤本 將輝*; Zen, H.*; 平出 哲也; 鎌田 圭*; 渡邊 真太*; 大西 彰正*
no journal, ,
超短パルスレーザーと電子ビームの垂直衝突によって高エネルギーパルスガンマ線を発生させた。本研究では、その高エネルギーガンマ線を用いた陽電子消滅寿命分光によってGAGG(GdAlGaO)、CeドープGAGGおよびCe, MgドープGAGGの結晶中に存在する空孔型欠陥の研究を行った。欠陥に関連した構造における寿命は、Mg共ドーピングによって大幅に変化し、これは、Al/Ga空孔が消失することを示す。この事実は燐光成分が抑制されることとよく対応しており、Mgの共添加が浅い電子捕獲中心の抑制に有効であることを示す重要な結果である。
平 義隆*; 藤本 將輝*; 岡野 泰彬*; 北浦 守*; 平出 哲也
no journal, ,
レーザートムソン/コンプトン散乱は、準単色で調整可能なエネルギー,高偏光,低発散角,低バックグラウンドなどの特徴を備えたガンマ線を生成する独自の手法である。レーザートムソン散乱ガンマ線は、いくつかの電子加速施設で開発されてきた。我々は放射光施設UVSOR-IIIで発生する超短パルスガンマ線を利用したGiPALSを開発した。ガンマ線は、750MeVの電子ビームとTi:Saレーザーの間の90度衝突によるレーザートムソン散乱によって生成される。ガンマ線のパルス幅は5ps(FWHM)と計算されている。現在、ガンマ線誘起陽電子消滅寿命分光法(GiPALS)のユーザー利用が始まっている。GiPALSに加えて、消滅ガンマ線の寿命とドップラー幅を同時に測定するガンマ線誘起陽電子寿命-運動量相関(GiAMOC)を開発している。超短パルスガンマ線の発生方法とGiPALS, GiAMOCの詳細を紹介する。
山本 涼平*; 平 義隆*; 杉田 健人*; 平出 哲也; 高嶋 圭史*; 加藤 政博*
no journal, ,
陽電子消滅分光法は、結晶の単原子空孔型欠陥や絶縁材料中の微小空隙の測定を行える強力な分析手法である。分子科学研究所UVSOR-IIIでは、超短パルスガンマ線を用いたガンマ線誘起陽電子消滅分光法(Gamma-ray induced positron annihilation spectroscopy: GiPAS)の開発を行っている。具体的な測定手法として陽電子寿命測定と寿命運動量相関測定に成功しており、今回、ひずみを入れた鉄鋼材料の寿命運動量相関測定において、欠陥捕獲される過程の検出に成功した。
平 義隆*; 杉田 健人*; 岡野 泰彬*; 平出 哲也
no journal, ,
放射光施設UVSOR-IIIで、750MeVの電子ビームとTi:Saレーザーパルスを90度衝突させることにより、超短パルスガンマ線を開発した。ガンマ線の最大エネルギーは6.6MeVで、パルス幅はサブpsからpsの範囲と計算される。この超短パルスガンマ線を陽電子消滅分光法(PAS)に応用した。陽電子は、空孔,転位,クラスターなどの固体の原子スケールの欠陥や、ポリマーの自由体積の優れたプローブである。ガンマ誘起PAS(GiPAS)と呼ばれる高エネルギーガンマ線を使用するPASは、Na-22を使用するPASと比較していろいろな利点がある。超短パルスガンマ線の発生方法とGiPASの詳細を紹介する。
薮内 敦*; 平出 哲也; 藤浪 真紀*; 淡路 亮*; 大島 永康*; 高井 健一*; 平 義隆*; 杉田 健人*
no journal, ,
UVSOR放射光施設でガンマ線誘起陽電子消滅分光法(GiPAS)技術を用いて、純鉄の引張変形中に形成される欠陥評価のため陽電子消滅寿命をその場測定した。ダンベル型の試験片を小型引張試験機に取り付け、ひずみ速度2.2
10
/sで、公称ひずみ7以上まで延伸した。直径3mmの66MeVガンマ線パルスビームを引張変形中の試料中心部に照射して試料内で生成させた陽電子を用いて、純鉄試験片の引張変形中の陽電子寿命変化を観察した。従来報告されている変形後に取り外した状態での測定結果と異なり、特に変形初期の寿命変化が非常に少なく、その場測定の重要性が明らかとなった。
平 義隆*; 岡野 泰彬*; 平出 哲也; 薮内 敦*
no journal, ,
UVSORにおいて逆トムソン/コンプトン散乱により得られる高エネルギー超短パルスガンマ線を、ガンマ線誘起陽電子消滅分光法(GiPALS)に応用した。GiPALSでは、8台のBaFシンチレーション検出器と2台のデジタルオシロスコープを用いて、半値幅140psの時間分解能を有する陽電子寿命測定システムを開発した。GiPALSは現在外部ユーザーが利用可能であり、例えば、応力負荷下での陽電子寿命その場測定が行われている。また、Ge半導体検出器を導入したガンマ線誘起陽電子消滅寿命-運動量相関(GiAMOC)測定装置の開発も行っている。さらに、パルスガンマ線の散乱が陽電子寿命スペクトルに及ぼす影響を、モンテカルロシミュレーション コードEGS5を使用して計算で評価し、手法の高度化を行っている。今後、円偏光ガンマ線を用いたスピン偏光陽電子消滅分光法の開発なども計画されている。
薮内 敦*; 淡路 亮*; 平出 哲也; 藤浪 真紀*; 大島 永康*; 高井 健一*; 平 義隆*
no journal, ,
UVSOR放射光施設でガンマ線誘起陽電子消滅分光法技術を用いて純鉄の引張変形中に形成される欠陥評価のため陽電子消滅寿命をその場測定した。ひずみ速度2.210/sで公称ひずみ7以上まで延伸しながら、直径3mmの66MeVガンマ線パルスビームを試料中心部に照射して試料内で生成させた陽電子を用いて、純鉄試験片の引張変形中の陽電子寿命変化を観察した。今までは試料の変形後に陽電子寿命測定が行われることが多く、これらの結果と異なり、今回のその場測定実験では特に変形初期の寿命変化が非常に小さいことが明らかとなった。
平 義隆*; 藤本 將輝*; 藤森 公佑*; 北浦 守*; Zen, H.*; 岡野 泰彬*; 保坂 将人*; 山崎 潤一郎*; 加藤 政博*; 平出 哲也; et al.
no journal, ,
一般的な陽電子源には
Naなどの放射性核種が利用されるが、厚さ1mm以上の金属材料を透過できないといった問題がある。厚さ数cmのバルク試料及び圧力炉や高温炉など容器に入れられた試料に陽電子を発生させる方法として、高エネルギーガンマ線を利用するガンマ線誘起陽電子消滅寿命測定法(Gamma-ray induced positron annihilation lifetime spectroscopy: GiPALS)がある。陽電子の消滅寿命は、金属材料では200ps程度であるため陽電子寿命を正確に測定するためにはそれよりもパルス幅の短いガンマ線をGiPALSに利用することが重要である。我々は、UVSORにおいて90
衝突レーザーコンプトン散乱を用いて独自に開発してきたパルス幅2psの超短パルスガンマ線のGiPALSへの原理実証実験に成功した。
平 義隆*; 杉田 健人*; 山本 涼平*; 岡野 泰彬*; 平出 哲也
no journal, ,
UVSOR-IIIにおいて、ガンマ線誘起陽電子消滅分光法を開発している。本手法では、従来の陽電子線源を用いた方法では測定が困難であった厚さ数cmのバルク試料全体の欠陥分析が可能となる。現在、陽電子寿命測定法のユーザー利用を展開し、それと並行して同時計数ドップラー拡がり法,寿命運動量相関測定法,スピン偏極陽電子分光法の開発を行っている。本討論会ではそれらの開発状況について述べる。
遠藤 駿典; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 奥 隆之; 奥平 琢也*; Omer, M.; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; et al.
no journal, ,
複合核を介する過程では、空間反転対称性の破れが基本的な粒子同士の反応である陽子陽子散乱に比べ、最大で約
倍増幅することが実験的に確認されており、この現象はs-p混合モデルで説明できるとされている。s-p混合モデルに基づけば時間反転対称性も複合核過程を介すことで増幅されることが示唆されており、複合核過程は素粒子標準模型を超える時間反転対称性の破れ探索のプローブとなりうる。しかしながらs-p混合モデルは未だ実験的に検証されていないため、我々はs-p混合モデルにより予言される中性子捕獲反応により生じるガンマ線の角相関項の測定を行い、モデルとの比較を通じて検証を行うことを目指している。角相関項の一つに、捕獲反応で生じるガンマ線の円偏光度に依存する項があり、この項の測定をJ-PARC・MLFで行うことを目的として、ガンマ線円偏光度解析のためのガンマ線ポラリメータを製作した。そして分子科学研究所・UVSORにて円偏光ガンマ線を使用して、偏極分解能の評価を進めている。またJ-PARC・MLFの偏極中性子ビームを用いて、実際の測定体系と同体系での偏極分解能の測定を進めている。本講演ではポラリメータの詳細及び今後の展望について議論する。
平 義隆*; 杉田 健人*; 岡野 泰彬*; 平出 哲也; 遠藤 駿典; Zen, H.*; 静間 俊行*
no journal, ,
分子科学研究所の放射光施設であるUVSORでは、逆トムソン散乱によってガンマ線を発生している。放射性同位元素から発生するガンマ線や制動放射ガンマ線と比較して、エネルギー可変かつ準単色,低バックグラウンド,高い指向性といった優れた特徴がある。また、偏光レーザーを使う事で偏光ガンマ線を発生することが可能である。このガンマ線を用いて原子核共鳴蛍光散乱による同位体イメージングなどの原子核物理実験やガンマ線検出器の評価およびガンマ線誘起陽電子消滅分光法による材料分析の研究が実施されている。陽電子消滅分光法は、単原子空孔などsub-nm
数nmの欠陥分析を行える強力な手法である。陽電子は対生成によってガンマ線からも発生することができる。ガンマ線を試料に照射することで試料内部で陽電子を発生させ、厚さ数cmのバルク試料の欠陥分析が可能である。本年会では、UVSORにおけるガンマ線源開発、円偏光ガンマ線の磁気コンプトン散乱実験、ガンマ線誘起陽電子消滅分光の開発、円偏光ガンマ線を用いたスピン偏極陽電子の計測技術開発について発表する。
平 義隆*; 杉田 健人*; 岡野 泰彬*; 平出 哲也
no journal, ,
陽電子消滅分光法は、結晶の単原子空孔型欠陥や絶縁材料中の微小空隙の測定を行える強力な分析手法である。分子科学研究所UVSOR-IIIでは、超短パルスガンマ線を用いたガンマ線誘起陽電子消滅分光法の開発を行っている。具体的には、陽電子消滅寿命(PAL)測定と寿命運動量相関(AMOC)測定に成功している。PALでは試料のみのスペクトルを直接測定することに成功している。また、AMOCにおいても、欠陥の状態の異なる試料において、試料中のみの陽電子消滅について、異なる状態から消滅していく運動量分布を捕えることに成功した。現在、同時計数ドップラー広がり(CDB)測定も実現しており、新規開発する解析プログラムによって、試料内部での陽電子消滅のみのCDBスペクトルが得られる予定である。
