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論文

放射線防護と放射線生物のお見合い; 若手研同士の合同勉強会

片岡 憲昭*; 中嶌 純也; 三輪 一爾; 廣田 誠子*; 坪田 陽一; 山田 椋平; 藤通 有希*; 石川 純也*; 砂押 正章*

保健物理(インターネット), 54(2), p.140 - 145, 2019/06

2018年12月1日に日本保健物理学会若手研究会と若手放射線生物学研究会が開催した合同勉強会(東京大学本郷キャンパス)について報告するものである。

論文

Criteria for performance evaluation and numerical verification to shock-resistant design of buildings

西田 明美; 向井 洋一*; 濱本 卓司*; 櫛部 敦道*; 小室 雅人*; 大橋 泰裕*; 小尾 博俊*; 坪田 張二

Proceedings of 12th International Conference on Shock and Impact Loads on Structures (SI 2017) (USB Flash Drive), p.379 - 388, 2017/06

本論文では、AIJガイドラインの設計基準の適用性を確認するために、対象建物の耐衝撃性能を評価するためのいくつかの設計事例を示す。動的解析は、衝撃荷重が作用している個々の部材のSDOFモデルを用いて行われる。さらに有限要素モデルを使用した分析も行い、SDOFモデルの妥当性が示されている。例として、交差点近くの敷地隅角部に位置するフレーム構造の建物の検討例を示す。建物が道路車両の衝突を受けた場合について、動的応答とそれに対応する損傷状態が示されている。非構造部材の例としては、ガス爆発による窓ガラス破壊の例が示されている。

論文

Performance comparison of scintillators for alpha particle detectors

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 764, p.383 - 386, 2014/11

 被引用回数:23 パーセンタイル:6.08(Instruments & Instrumentation)

Scintillation detectors for alpha particles are often used in nuclear fuel facilities. Alpha particle detectors have also become important in the research field of radionuclide therapy using alpha emitters. We tested a new ceramic scintillator, a cerium-doped Gd$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$: GPS scintillator for an alpha particle detector and compared it with three other scintillators: ZnS(Ag), GAGG, and a plastic scintillator. We optically coupled them to two photodetectors with different types (photomultiplier tube: PMT and silicon photomultiplier: Si-PM) and measured the performance of each scintillator used as the alpha detectors. GPS and GAGG are the most promising alpha particle detectors among the four scintillators because their energy resolutions are good ($$sim$$10% with PMT and $$sim$$14% with Si-PM). From the relation between the quantum efficiency (QE) distribution of the photodetectors and the emission wavelengths of scintillators, the best combinations were coupling GPS to PMT and GAGG to Si-PM.

論文

Development of a Si-PM based alpha camera for plutonium detection in nuclear fuel facilities

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 747, p.81 - 86, 2014/05

 被引用回数:29 パーセンタイル:4.29(Instruments & Instrumentation)

核燃料施設では核燃料物質の検知のため、$$alpha$$線が測定される。本研究では、Si-PMアレイとGAGGシンチレータ接合した新たな$$alpha$$線イメージング装置を開発し、開発した装置の基本性能を評価した。シンチレータは0.1mm厚、ライトガイドは3.0mm厚のものを用いた。$$^{241}$$Am線源をすべての測定に用いた。空間分解能の評価では、1.6lp/mmのスリットが完全に識別でき、ここから空間分解能は0.6mm FWHM以下であると評価された。エネルギー分解能は13% FWHMであった。画像にはわずかなゆがみが確認されたが、中心付近の均一性は24%以内であった。これらの評価結果より、構築した$$alpha$$線イメージング装置は、核燃料施設におけるプルトニウム検知に有用であることが示された。

論文

Momentum-resolved charge excitations in high-$$T$$$$_{rm c}$$ cuprates studied by resonant inelastic X-ray scattering

石井 賢司; Hoesch, M.*; 稲見 俊哉; 葛下 かおり*; 大和田 謙二; 坪田 雅己; 村上 洋一; 水木 純一郎; 遠藤 康夫; 筒井 健二*; et al.

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 69(12), p.3118 - 3124, 2008/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:80.14(Chemistry, Multidisciplinary)

Resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) in the hard X-ray regime is a new spectroscopic technique to measure electronic excitations utilizing brilliant synchrotron radiation. It has the great advantage that the momentum dependence can be measured unlike conventional optical methods. As inelastic neutron scattering gives spin or lattice dynamics, inelastic X-ray scattering can be a tool to measure charge dynamics in solids through the coupling of photon to the charge of the electron. Here, I would like to present our RIXS studies on high-$$T_c$$ cuprates and related materials which were performed in close collaboration with theorists. In doped Mott insulators, an interband excitation across the Mott gap and an intraband excitation below the gap are observed in the low energy region of RIXS spectra. Momentum and carrier-doping dependence of the excitations will be discussed.

論文

Resonant X-ray scattering of PrRu$$_4$$P$$_{12}$$

石井 賢司; 筒井 智嗣*; Hao, L.*; 長谷川 朋生*; 岩佐 和晃*; 坪田 雅己; 稲見 俊哉; 村上 洋一*; Saha, S. R.*; 菅原 仁*; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.e178 - e180, 2007/03

充填スクッテルダイトPrRu$$_4$$P$$_{12}$$は、$$T_{MI}$$=62Kで構造相転移を伴った金属絶縁体転移を示す。$$4f$$電子のないLaRu$$_4$$P$$_{12}$$が転移を示さないことから、Prの$$4f$$電子が転移に重要な役割を果たしていると考えられており、このようなPrの電子状態に関する知見を得るために、Prの$$L_2$$, $$L_3$$吸収端での共鳴X線散乱実験を行った。$$T_{MI}$$において、$$vec{q}=(1,0,0)$$に対応する超格子反射でエネルギーに依存しない格子ひずみに加えて共鳴散乱成分が観測された。したがって、単位胞内の2つのPr原子は、確かに異なる電子状態になっているといえる。さらに、散乱光の偏光を分離した実験を行ったところ、両吸収端とも偏光が変わるような散乱は非常に小さいことがわかった。これは、2つのPrの散乱テンソル(つまり、共鳴散乱の中間状態であるPrの$$5d$$電子状態)の差が等方的であることを意味している。

論文

Doping Momentum dependence of charge dynamics in Nd$$_{2-x}$$Ce$$_{x}$$CuO$$_4$$ (x=0, 0.075, and 0.15) studied by Resonant inelastic X-ray scattering

石井 賢司; 筒井 健二*; 遠藤 康夫*; 遠山 貴己*; 前川 禎通*; Hoesch, M.; 葛下 かおり; 稲見 俊哉; 坪田 雅己; 山田 和芳*; et al.

AIP Conference Proceedings 850, p.403 - 404, 2006/09

共鳴非弾性X線散乱(RIXS)による電子ドープ型高温超伝導体Nd$$_{1.85}$$Ce$$_{0.15}$$CuO$$_4$$の電荷励起の研究について報告する。低エネルギーにある電荷励起を観測できるように実験条件を適切にあわせることで、フェルミエネルギーを越えるバンド内励起とバンド間励起を初めて分離することができた。バンド内励起では幅に運動量($${mathbf q}$$)依存があるような分散関係が現れるのに対し、バンド間励起では強度がゾーン中央で2eV付近に集中する。これらの実験結果は、ハバードモデルに基づくRIXSスペクトルの理論的な計算と一致している。

論文

Induced orbital polarization of Ga ligand atoms in U$$T$$Ga$$_5$$ ($$T$$=Ni, Pd, and Pt)

葛下 かおり*; 石井 賢司; Wilkins, S. B.*; Janousova, B.*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 坪田 雅己; 村上 洋一; 金子 耕士; 目時 直人; et al.

Physical Review B, 73(10), p.104431_1 - 104431_5, 2006/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:62.56(Materials Science, Multidisciplinary)

反強磁性ウラン化合物U$$T$$Ga$$_5$$($$T$$=Ni, Pd, and Pt)について、Gaの$$K$$吸収端で行った共鳴X線散乱について報告する。ネール温度以下で大きな共鳴シグナルが観測された。$$pi$$-$$pi'$$及び$$pi$$-$$sigma'$$偏光に対するアジマス依存性から共鳴シグナルは磁気双極子の対称性を持っていることがわかった。このバンド電子の共鳴はUの$$5f$$電子との強い混成によりGaの$$4p$$状態の軌道偏極が誘起されたとする半局在モデルで解釈できる。以上の結果は、陰イオンでの共鳴磁気X線散乱は、対称性の議論からUの$$5f$$モーメントの配置を決定でき、混成に関する情報を与えることを示している。

論文

Quest for the high-filed phase of CdCr$$_2$$O$$_4$$ using an X-ray diffraction technique

稲見 俊哉; 大和田 謙二; 坪田 雅己; 村田 悠人*; 松田 康弘*; 野尻 浩之*; 植田 浩明*; 村上 洋一*

Journal of Physics; Conference Series, 51, p.502 - 505, 2006/00

 被引用回数:14 パーセンタイル:2.56

幾何学的フラストレーションのある立方晶スピネルCdCr$$_2$$O$$_4$$の31Tまでのパルス強磁場下単結晶X線回折実験を行った。この化合物は8Kで反強磁性秩序を示すと同時に正方晶への構造変化を起こし、これにより部分的にフラストレーションを解消する。28T以上で飽和磁化の半分の磁化を示す磁化プラトー相が実現し、ここでは、磁気構造に対応して結晶構造が菱面体晶か立方晶になると予想されている。この28Tでの構造変化を観測するためにSPring-8のBL22XUでX線回折実験を実行した。広大な逆空間で何処に現れるかわからない鋭いBraggピークを探すのは簡単な仕事ではない。われわれはこの目的に2次元検出器が有用であることを見いだした。X線シャッターとチョッパーで生成した短いX線パルスと磁場を同期させることにより、高磁場相の逆空間のみを観測した。これによりCdCr$$_2$$O$$_4$$の28Tでの磁場誘起構造変化を観測することに成功した。

論文

Magnetic-field-induced transition in the lattice modulation of colossal magnetoelectric GdMnO$$_3$$ and TbMnO$$_3$$ compounds

有馬 孝尚*; 後藤 剛史*; 山崎 裕一*; 宮坂 茂樹*; 石井 賢司; 坪田 雅己; 稲見 俊哉; 村上 洋一*; 十倉 好紀*

Physical Review B, 72(10), p.100102_1 - 100102_4, 2005/09

 被引用回数:112 パーセンタイル:4.74(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁場下での単結晶放射光X線回折実験を磁気誘電化合物GdMnO$$_3$$とTbMnO$$_3$$で行った。低温で磁場の印加によって誘起される${bf P}$//aの強誘電相は斜方晶のb軸方向へのq=1/2と1/4の整合な格子変調によって特徴づけられる。この格子変調は変調ベクトル(0 1/4 1)の反強磁性スピン配列によるものである。スピン構造の変化は直接磁場誘起誘電相転移と関係づけられる。なぜなら、いかなる(0 1/4 1)の整合スピン変調はPbnm空間群を持つ歪んだペルブスカイトの${it a}$軸に垂直な映心面を壊すからである。

論文

Momentum dependence of charge excitations in the electron-doped superconductor Nd$$_{1.85}$$Ce$$_{0.15}$$CuO$$_4$$; A Resonant inelastic X-ray scattering study

石井 賢司; 筒井 健二*; 遠藤 康夫*; 遠山 貴己*; 前川 禎通*; Hoesch, M.; 葛下 かおり; 坪田 雅己; 稲見 俊哉; 水木 純一郎; et al.

Physical Review Letters, 94(20), p.207003_1 - 207003_4, 2005/05

 被引用回数:65 パーセンタイル:10.81(Physics, Multidisciplinary)

共鳴非弾性X線散乱(RIXS)による電子ドープ型高温超伝導体Nd$$_{1.85}$$Ce$$_{0.15}$$CuO$$_4$$の電荷励起の研究について報告する。低エネルギーにある電荷励起を観測できるように実験条件を適切にあわせることで、フェルミエネルギーを越えるバンド内励起とバンド間励起を初めて分離することができた。バンド内励起では幅に運動量($${mathbf q}$$)依存があるような分散関係が現れるのに対し、バンド間励起では強度がゾーン中央で2eV付近に集中する。これらの実験結果は、ハバードモデルに基づくRIXSスペクトルの理論的な計算と一致している。

口頭

強相関電子系の共鳴非弾性X線散乱測定

石井 賢司; 筒井 健二*; 遠藤 康夫*; 遠山 貴己*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 葛下 かおり*; Hoesch, M.; 坪田 雅己; 水木 純一郎; et al.

no journal, , 

これまでに測定を行ってきた高温超伝導体Nd$$_{2-x}$$Ce$$_x$$CuO$$_4$$とYBa$$_2$$Cu$$_3$$O$$_{6+x}$$について発表する。モット絶縁体であるNd$$_2$$CuO$$_4$$、YBa$$_2$$Cu$$_3$$O$$_6$$では、2eV付近にMottギャップを越える励起(正確には、Zhang-RiceバンドからCuの上部Hubbardバンドへの励起)に対応するピークが見られた。この励起の重心は、ゾーン中心からゾーン端に向けて高エネルギー側にシフトしていき、$$[pi,0]$$方向の分散に比べて$$[pi,pi]$$方向の分散が大きい。電子ドープされたNd$$_{1.85}$$Ce$$_{0.15}$$CuO$$_4$$では、ギャップ間に上部Hubbardバンドでのバンド内励起と考えられる新たな励起が現れ、直線的な分散を持ちゾーン端で幅が広がる。一方、ホールドープされたYBa$$_2$$Cu$$_3$$O$$_7$$には2種類のCuサイトが存在し、それぞれCuO$$_2$$面,CuO鎖を形成している。励起の運動量依存性から両者のモットギャップを越える励起を分離し、その定量的な解析からCuO鎖のギャップの大きさがCuO$$_2$$面に比べて小さいことを明らかにすることができた。

口頭

PrRu$$_4$$P$$_{12}$$の共鳴X線散乱

石井 賢司; 坪田 雅己; 稲見 俊哉; 筒井 智嗣*; Hao, L.*; 長谷川 朋生*; 岩佐 和晃*; 村上 洋一; 菅原 仁*; Saha, S. R.*; et al.

no journal, , 

充填スクッテルダイトPrRu$$_4$$P$$_{12}$$は、$$T_{mathrm MI}$$=62Kで構造相転移を伴った金属絶縁体転移を示す。$$4f$$電子のないLaRu$$_4$$P$$_{12}$$が転移を示さないことから、Prの$$4f$$電子が転移に重要な役割を果たしていると考えられており、このようなPrの電子状態に関する知見を得るために、Prの$$L_2$$, $$L_3$$吸収端での共鳴X線散乱実験を行った。$$T_{mathrm MI}$$において、$$vec{q}=(1,0,0)$$に対応する超格子反射でエネルギーに依存しない格子ひずみに加えて共鳴散乱成分が観測された。したがって、単位胞内の2つのPr原子は、確かに異なる電子状態になっているといえる。さらに、散乱光の偏光を分離した実験を行ったところ、両吸収端とも偏光が変わるような散乱は非常に小さいことがわかった。これは、2つのPrの散乱テンソル(つまり、共鳴散乱の中間状態であるPrの$$5d$$電子状態)の差が等方的であることを意味している。

口頭

L吸収端におけるCrの共鳴X線散乱

坪田 雅己; 稲見 俊哉; Smadici, S.*; Abbamonte, P.*; 村上 洋一*; 水木 純一郎

no journal, , 

近年、吸収端近傍エネルギーのX線を用いた共鳴X線散乱(RXS)実験が盛んに発達しており、電荷や軌道秩序の観測に成功してきた。しかし、3d, 4f電子系においてはそれぞれ1s$$rightarrow$$4p, 2p$$rightarrow$$5d遷移のため、間接的な観測であるとの議論が絶えない。本研究では電荷密度波(CDW)を有するCrについて、直接遷移である2p$$rightarrow$$3d遷移エネルギーの軟X線を用いてRXS実験を行い、CDWに起因すると考えられる回折シグナルを直接観測したので報告する。

口頭

GPS:Ceシンチレータを用いた$$alpha$$線計測の試み

金子 純一*; 近藤 香織*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*; 藤田 文行*; 井崎 賢二

no journal, , 

JAEAと北海道大学は先行基礎工学研究制度を利用し、エネルギー弁別が可能な$$alpha$$線用シンチレータを開発している。GPS:Ceシンチレータは北海道大学と日立化成がおもに中性子イメージング用として共同開発された日本独自の高性能シンチレータであるが、薄型化することで$$alpha$$線測定への適正も確認されていた。北海道大学は$$alpha$$線応答の最適化を目的としてCe濃度の異なるGPSシンチレータ(数cm大の単結晶を含む多結晶体)の合成に成功し、$$alpha$$線に対してCe2.5%で最も高い発光強度となり、そのときのエネルギー分解能が5.7%となることを確認した。今後は$$alpha$$線用シンチレータへの適正評価として、JAEAが中心となってラドン子孫核種の弁別試験等を実施する計画である。

口頭

GPSシンチレータプレートの$$alpha$$線ダストモニタ適用試験

東井 宏平*; 嶋岡 毅紘*; 金子 純一*; 井崎 賢二; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*; 西山 修輔*

no journal, , 

高エネルギー分解能を持つGPSシンチレータを粒径100$$sim$$600$$mu$$m程度に粉砕し、ガラス基板上に固定、機械研磨することで、エネルギー分解能を維持したまま大面積化することに成功した。実用化に向けダストモニタ適用試験を行った結果、ZnS:Agシンチレータと比較してRn子孫核種除去率を20%程度向上できる見込みを得た。

口頭

エネルギー弁別・位置検出技術を利用したプルトニウム弁別技術の検討

森下 祐樹; 井崎 賢二; 水庭 春美; 金子 純一*; 嶋岡 毅紘*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*; 東井 宏平*

no journal, , 

プルトニウムの汚染管理($$alpha$$線計測)では、天然放射性核種(Rn子孫核種)がバックグラウンドとして存在しているため、プルトニウムの弁別技術として、エネルギー弁別や放射能強度分布測定を取り入れてきた。今回、両技術を取り入れた合理的な弁別手法を検討したので報告する。

口頭

Development of a Si-PM based alpha camera for plutonium detection in nuclear fuel facilities

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*

no journal, , 

Monitoring of alpha-ray is used for detecting a nuclear fuel material (i.e. plutonium and uranium) in nuclear fuel facilities. Currently for monitoring of airborne contamination of nuclear fuel, only energy information measured by Si semiconductor detector is used to distinguish nuclear fuel material from radon daughters. In some cases, however, it is difficult to distinguish when the radon concentration is high (e.g. ventilation of rooms is poor). In addition Si semiconductor detector is generally sensitive to noise. In this study, we developed new alpha-ray imaging system by combining Si-PM array, which is insensitive to noise, with Ce-doped Gd$$_{3}$$Al$$_{2}$$Ga$$_{3}$$O$$_{12}$$ (GAGG:Ce) scintillator and evaluated basic performance of the developed system. Thickness of the scintillator was 0.1 mm and the light guide was 3.0 mm. An $$^{241}$$Am source was used for all measurement. The spatial resolution was evaluated by taking an image of a resolution chart.

口頭

Performance comparison of scintillators for alpha particle detectors

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*

no journal, , 

Scintillation detectors for alpha particles are often used in nuclear fuel facilities. Alpha particle detectors have also become important in the research field of radionuclide therapy using alpha emitters. We tested a new ceramic scintillator, a cerium-doped Gd$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$: GPS scintillator for an alpha particle detector and compared it with three other scintillators: ZnS(Ag), GAGG, and a plastic scintillator. We optically coupled them to two photodetectors with different types (photomultiplier tube: PMT and silicon photomultiplier: Si-PM) and measured the performance of each scintillator used as the alpha detectors. GPS and GAGG are the most promising alpha particle detectors among the four scintillators because their energy resolutions are good ($$sim$$10% with PMT and $$sim$$14% with Si-PM). From the relation between the quantum efficiency (QE) distribution of the photodetectors and the emission wavelengths of scintillators, the best combinations were coupling GPS to PMT and GAGG to Si-PM.

口頭

Light yield maximization of triclinic La-GPS scintillator by optimizing La and Ce concentration

坪田 陽一; 和氣 嵩暁*; 金子 純一*; 樋口 幹雄*; 石橋 浩之*

no journal, , 

Gd$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$:Ce(GPS)はNaI:Tlを超える大発光量を持ち、523Kを超える高温環境下でも使用可能な希土類ケイ酸塩シンチレータである。GPSのGdの一部をLaで置換した三斜晶La-GPSもNaI:Tlに匹敵する発光量を有し、複数の単結晶合成例が報告されている。しかしLa-GPSの発光量に関する系統的な研究はいまだ報告されていない。本研究においてはLa-GPSシンチレータの発光量最大化を目指し、発光量のLa及びCe濃度依存性を調査した。(LaxGd1-x-yCey)$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$(x=0.1, y=0-0.16)および(x=0-0.15, y=0.025)の組成の調整したLa-GPS焼結体をガラス基板に固定、研磨することで厚み100$$mu$$m程度のプレートを作製した。$$^{241}$$Amからの$$alpha$$線応答測定の結果、Ce濃度2.5%でLa濃度を変化させた場合、La濃度5-6.7%程度で発光量が最大となり、La濃度増加とともに発光量は減少した。La濃度を10%とし、Ce濃度を変化させた場合、Ce濃度0-2.5%の領域では濃度増加に伴い、発光量が増加し、Ce濃度4%より高い領域では濃度消光により発光量が減少した。

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