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論文

U-Pb dating of calcite using LA-ICP-MS; Instrumental setup for non-matrix-matched age dating and determination of analytical areas using elemental imaging

横山 立憲; 木村 純一*; 三ツ口 丈裕; 檀原 徹*; 平田 岳史*; 坂田 周平*; 岩野 英樹*; 丸山 誠史*; Chang, Q.*; 宮崎 隆*; et al.

Geochemical Journal, 52(6), p.531 - 540, 2018/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:70.49(Geochemistry & Geophysics)

We developed a non-matrix matched U-Pb dating method for calcite by using LA-ICP-MS. The excimer LA was set to generate a low-aspect-ratio crater to minimize downhole U-Pb fractionation. We used He sample ablation gas mixed with Ar carrier gas and additional trace N$$_{2}$$ gas to create a robust plasma setup. The use of N$$_{2}$$ additional gas allowed for low oxide molecular yield for high-sensitivity interface cones with the ICP shield electrode disconnected. Moreover, this resulted in robust ICP plasma against different matrixes in LA aerosols owing to efficient dissociation-ionization of the aerosols by increased plasma temperature. The above setup helped accomplish accurate U-Pb dating of calcite samples by using SRM 612 glass as the standard. We applied this method to the following calcite samples: (1) recently-proposed reference material named WC-1 with a determined U-Pb age of 254.6$$pm$$3.2 Ma and (2) a well-preserved fossil specimen of blastoid $$Pentremites$$ sp. with an estimated age of $$sim$$339-318 Ma. The resultant U-Pb ages of the WC-1 and $$Pentremites$$ samples were 260.0$$pm$$6.7 Ma and 332$$pm$$12 Ma, respectively, which indicate accurate U-Pb dating by this method. Before this U-Pb dating, quantitative distribution maps of the U, Th, and Pb isotopes of each sample were obtained using the LA-ICP-MS imaging technique to select suitable areas for dating.

論文

放射性廃棄物中のU-235濃縮度の定量手法の検証

横山 薫; 佐藤 克典*; 山中 貴志*; 石森 有

Radioisotopes, 65(11), p.441 - 450, 2016/11

ウラン燃料を製造する加工メーカでは、測定によるU-235量や濃縮度の定量が重要になる。本研究では、U-235から放出された186keVの$$gamma$$線の測定から評価したU-235の含有量は、U-238の不均一な分布を定量化した遮蔽因子Xgeometryで補正できることを示す。Xgeometryは、Pa-234mから放出される1001keVの$$gamma$$線と、1001keVに由来する散乱$$gamma$$線を用いて定量化した。Xgeometryは、もともとU-238の測定のために導入した。U-235はU-238と共存するので、この因子は、U-235の測定値に適用することも可能である。模擬充填物や線源をセットしたドラム缶を用いた試験で、U-235の含有量および濃縮の定量誤差は遮蔽因子を考慮することで低減することを実証した。

論文

Hydrogen-bond network and pH sensitivity in human transthyretin

横山 武司*; 水口 峰之*; 鍋島 裕子*; 日下 勝弘*; 山田 太郎*; 細谷 孝明*; 大原 高志; 栗原 和男; 田中 伊知朗*; 新村 信雄*

Journal of Synchrotron Radiation, 20(6), p.834 - 837, 2013/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.56(Instruments & Instrumentation)

トランスサイレチン(TTR)は4量体で形成されるタンパク質である。TTRの誤った折り畳みや凝集はヒトのアミロイド疾患と関連がある。また、TTR四量体の解離はアミロイド線維形成カスケードの律速段階であると信じられている。さらに、低いpHは単量体への解離とアミロイド線維の形成を促進すると知られている。これらTTRのpH感受性と立体構造安定性に内在する分子機構を明らかにするために、茨城県生命物質構造解析装置を用いた飛行時間法による中性子回折実験を行った。本実験では、2.5mm$$^{3}$$の体積を持つ結晶(育成期間: 4か月)を使用した。2.0${AA}$分解能での中性子結晶構造解析の結果から、ヒスチジン88番残基のプロトン化状態とその状態に依存する水素結合ネットワークの詳細が明らかになった。この水素結合ネットワークは単量体・単量体間と二量体・二量体間の相互作用に関わっており、この結果から、酸性化によるヒスチジン88番残基の二重プロトン化がその水素結合ネットワークを破壊しTTR四量体の解離を引き起こすことが示唆された。また、酸性pHでのX線結晶構造との比較から、TTRのpH感受性の要因となる3つのアミノ酸残基が同定された。我々の中性子結晶構造モデルは、アミロイド症に関連する分子構造安定性を理解する上での手掛かりとなる。

論文

Generation of radioisotopes with accelerator neutrons by deuterons

永井 泰樹; 橋本 和幸; 初川 雄一; 佐伯 秀也; 本石 章司; 園田 望; 川端 方子; 原田 秀郎; 金 政浩*; 塚田 和明; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 82(6), p.064201_1 - 064201_7, 2013/06

 被引用回数:28 パーセンタイル:15.17(Physics, Multidisciplinary)

A new system proposed for the generation of radioisotopes with accelerator neutrons by deuterons (GRAND) is described by mainly discussing the production of $$^{99}$$Mo used for nuclear medicine diagnosis. A prototype facility of this system consists of a cyclotron to produce intense accelerator neutrons from the $$^{nat}$$C(d,n) reaction with 40 MeV 2 mA deuteron beams, and a sublimation system to separate $$^{99m}$$Tc from an irradiated $$^{100}$$MoO$$_{3}$$ sample. About 9.7 TBq/week of $$^{99}$$Mo is produced by repeating irradiation on an enriched $$^{100}$$Mo sample (251g) with accelerator neutrons three times for two days. It meets about 10% of the $$^{99}$$Mo demand in Japan. The characteristic feature of the system lies in its capability to reliably produce a wide range of high-quality, carrier-free, carrier-added radioisotopes with a minimum level of radioactive wastes without using uranium. The system is compact in size, and easy to operate; therefore it could be used worldwide to produce radioisotopes for medical, research, and industrial applications.

論文

Hydrogen-bond network and pH sensitivity in transthyretin; Neutron crystal structure of human transthyretin

横山 武司*; 水口 峰之*; 鍋島 裕子*; 日下 勝弘*; 山田 太郎*; 細谷 孝明*; 大原 高志*; 栗原 和男; 友寄 克亮*; 田中 伊知朗*; et al.

Journal of Structural Biology, 177(2), p.283 - 290, 2012/02

 被引用回数:31 パーセンタイル:19.28(Biochemistry & Molecular Biology)

Transthyretin (TTR) is a tetrameric protein associated with human amyloidosis. In vitro, the formation of amyloid fibrils by TTR is known to be promoted by low pH. Here we show the neutron structure of TTR, focusing on the hydrogen bonds, protonation states and pH sensitivities. A large crystal was prepared at pD 7.4 for neutron protein crystallography. Neutron diffraction studies were conducted using the IBARAKI Biological Crystal Diffractometer with the time-of-flight method. The neutron structure solved at 2.0 ${AA}$ resolution revealed the protonation states of His88 and the detailed hydrogen-bond network depending on the protonation states of His88. This hydrogen-bond network is composed of Thr75, Trp79, His88, Ser112, Pro113, Thr118-B and four water molecules, and is involved in both monomer-monomer and dimer-dimer interactions, suggesting that the double protonation of His88 by acidification breaks the hydrogen-bond network and causes the destabilization of the TTR tetramer. In addition, the comparison with X-ray structure at pH 4.0 indicated that the protonation occurred to Asp74, His88 and Glu89 at pH 4.0. Our neutron model provides insights into the molecular stability of TTR related to the hydrogen-bond network, the pH sensitivity and the CH...O weak hydrogen bond.

論文

Development of beam generation and irradiation technology for electrostatic accelerators

横山 彰人; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 上松 敬

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 158, 2012/01

TIARA静電加速器において平成22年度に行ったビーム発生及び照射技術の開発結果を報告する。タンデム加速器では、クラスターイオンの荷電変換ガスとの衝突による解離により、加速後のビーム電流量が単原子イオンのそれと比べて小さくなる。これを改善するために、クラスターイオンの荷電変換と解離機構を研究してきた。平成22年度は2.5MeVの炭素クラスターイオンと、ネオンガスとの衝突における解離断面積を調べた。その結果、解離断面積は10$$^{-15}$$cm$$^{-2}$$台であること、及びクラスターイオンの構成原子数に比例して大きくなることがわかった。イオン注入装置では、低エネルギー重イオンビームの形状をモニターする発光体に充分な発光強度,照射耐性を有するものがなかったため、ビーム調整が難しかった。そこで2次元のビーム強度分布を測定するために、マルチファラデーカップ(MFC)を開発し、ビーム電流量を正確に測定できるように改良を重ねてきた。平成22年度は性能試験を行い、30keVのフラーレンビームの強度分布を7.7秒の測定時間で得ることができた。シングルエンド加速器では、ナノビーム形成に必要な高輝度イオン源を開発するために、加速後のビームエミッタンスを発光体を利用して測定するエミッタンスモニターを開発したが、ビーム照射による発光体の劣化や発光量の飽和など問題があった。今後はワイヤー走査によるビーム電流値測定でエミッタンスを求め、発光体による測定結果と比較し、信頼性を確認する。

論文

Operation of the electrostatic accelerators

上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横田 渉; et al.

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 173, 2012/01

平成22年度にTIARA3台の静電加速器は順調に稼動し、計画されたイオン照射実験はユーザーの都合で中止及び東日本大震災(2011年3月11日)の影響による中止を除いてすべて実施した。10月以降に国際原子力人材育成イニシアチブ事業による土曜日運転を実施したため、年間運転時間は平年並みで、タンデム加速器,シングルエンド加速器,イオン注入装置についてそれぞれ2116, 2367, 1800時間であった。整備では、シングルエンド加速器タンク内の高電圧ターミナルの発電機の交換を行った。また、イオン注入装置では新規ビームラインの増設を決定し、これに必要なビーム振分け電磁石を設置した。新ビーム開発においては、タンデム加速器でInイオンについて500nA程度の生成が可能となった。

論文

原子力機構TIARA施設の現状

山田 圭介; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; et al.

Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), 3 Pages, 2011/08

原子力機構のイオン照射研究施設TIARAが有するAVFサイクロトロン(K110),3MVタンデム加速器,3MVシングルエンド加速器,400kVイオン注入装置の2010年度の運転状況,保守・整備及び技術開発の概要を報告する。年間運転時間はサイクロトロン3343時間,タンデム加速器2115時間,シングルエンド加速器2367時間,イオン注入装置1800時間であった。サイクロトロンについてはイオン種・エネルギー変更回数234回,加速モードの変更回数55回であった。東北地方太平洋沖地震後の運転を点検及び東京電力の計画停電の影響のために中止した。地震により、サイクロトロンでは遮蔽扉のロックピンが破損した他、入射系のターボ分子ポンプが故障した。全加速器について点検後の調整運転でビーム加速・輸送に問題がないことを確認した。技術開発では、多重極磁場による大面積均一照射技術の開発を進めるために専用の照射チャンバーをサイクロトロンのビームラインに設置した。また、2009年に設置したサイクロトロンのアクセプタンス測定装置の性能試験を開始するとともに、主磁場の迅速切替え技術の開発をほぼ完了した。イオン注入装置ではクラスターイオン専用のビームラインを増設するために偏向電磁石の入れ替えを行った。新ビーム開発では、サイクロトロンで190MeV $$^{14}$$N$$^{5+}$$, 490MeV $$^{129}$$Xe$$^{4+}$$を、タンデム加速器でIn$$^{3+}$$、イオン注入装置でGd$$^{+}$$及びC$$_{70}$$$$^{+}$$をそれぞれ加速した。

論文

TIARA静電加速器の現状

宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 上松 敬; 北野 敏彦*; 高山 輝充*; 織茂 貴雄*; 金井 信二*; 青木 勇希*; et al.

第24回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.125 - 128, 2011/07

高崎量子応用研究所イオン照射研究施設(TIARA)の3台の静電加速器の年間運転時間は、平成12年以降からタンデム加速器で約2000時間、イオン注入装置で約1900時間、シングルエンド加速器で約2500時間の水準を保っており、平成23年3月末までの総運転時間は、各32995時間,30675時間,39231時間である。2011年3月の東日本大震災では、3台の加速器に損傷はなかったが、その後の東京電力による計画停電により通常運転が不可能となったため、平成22年度のマシンタイムは約9日間を中止した。タンデム加速器では、インジウム(In)の加速試験を行い、500nAのビーム電流が安定に発生できることを確認した。また、イオン注入装置では、ガドリニウム(Gd)の生成試験を行い、最大400nAビーム電流が得られることを確認して実験利用を開始した。

論文

ナトリウム冷却高速炉に用いる改良9Cr-1Mo鋼製品の製作性と強度特性,2; 長尺薄肉小径伝熱管

若井 隆純; 鬼澤 高志; 小原 智史; 中島 崇*; 横山 哲夫*; 伊勢田 敦朗*; 小雲 信哉*; 二神 敏*

耐熱金属材料第123委員会研究報告, 52(2), p.171 - 181, 2011/07

先進ループ型ナトリウム冷却高速炉(JSFR)の蒸気発生器に適用予定の密着型2重伝熱管の製作性見通しを得ることを目的として、過去に製造実績のない改良9Cr-1Mo鋼製薄肉小径伝熱管の製作性見通しを、国内メーカーの有する既存の工業規模製造設備を用いた試作によって得るとともに、試作管に対する機械的試験や金属組織観察を通じて、所要の性能が具備されていることを確認した。また、試作管を用いて密着2重伝熱管を試作し、長さ15mまでの製作性見通しを得た。さらに、密着2重伝熱管に求められる内外管間の空隙幅,面圧及び等価熱伝導率を測定し、種々の製作パラメータについて検討するとともに、今後の課題を抽出した。

論文

Development of beam generation and irradiation technology for electrostatic accelerators

横山 彰人; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 上松 敬

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 175, 2011/01

TIARA静電加速器において平成21年度に行ったビーム発生及び照射技術の開発結果を報告する。タンデム加速器では、荷電変換ガスにヘリウムガスあるいは窒素ガスを使用したときのクラスターイオンの生成及び解離断面積を調べた。その結果、生成断面積は両ガスで大きな差はなかったが、解離断面積はヘリウムガスの方が小さく、ヘリウムガスは荷電変換ガスとして有効であることがわかった。イオン注入装置では、これまで低エネルギーの重イオン及びクラスターイオンの形状をモニタする発光体に十分な発光強度、照射耐性を有するものがないため、ビーム調整が難しかった。そこで、2次元のビーム強度分布を測定できるよう、深さと底面の角度が変えられる筒状の33個のFCユニットで構成されたMFC(マルチファラデーカップ)を開発した。底面の角度と深さを変えてビーム電流値を測定した結果、深さが15mm以上であれば、底面の角度に依存せず、正確にビーム電流値を測定できることがわかった。シングルエンド加速器では、ナノビーム形成に必要な高輝度イオン源を開発するために、加速後のビームエミッタンスを発光体を用いて測定するエミッタンスモニターを開発した。従来のSi0$$_{2}$$発光体では水素ビームでも損傷が激しく、発光強度分布に欠損が見られた。そこで損傷が小さく、発光量とビーム電流量に直線性のあるYAG:Ceを使用した結果、損傷は見られなかった。

論文

Operation of the electrostatic accelerators

上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横田 渉; et al.

JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 181, 2011/01

平成21年度にTIARA3台の静電加速器は順調に稼動し、計画されたイオン照射実験はユーザーの都合で中止したものを除いてすべて実施した。年間運転時間は、タンデム加速器,シングルエンド加速器,イオン注入装置についてそれぞれ2100, 2416, 1866時間と例年並であった。整備では、シングルエンド加速器の高電圧ターミナルのイオン源用発信管とSBライン制御用シーケンサが故障し新品に交換した。また、イオン注入装置ではフリーマンイオン源のオーブンコントローラの更新を行った。新ビーム開発においては、タンデム加速器でMnイオンについて150nA程度の生成が可能となった。

論文

Neutron structure analysis using the IBARAKI biological crystal diffractometer (iBIX) at J-PARC

田中 伊知朗*; 日下 勝弘*; 細谷 孝明*; 新村 信雄*; 大原 高志*; 栗原 和男; 山田 太郎*; 大西 裕季*; 友寄 克亮*; 横山 武司*

Acta Crystallographica Section D, 66(11), p.1194 - 1197, 2010/11

 被引用回数:34 パーセンタイル:7.08(Biochemical Research Methods)

次世代中性子線源であるJ-PARCに建設された茨城県生命物質構造解析装置(iBIX)は、2008年12月から運転を開始した。有機化合物結晶を用いた予備的な測定及び構造解析の結果、iBIXはJ-PARCの最終出力の1/8にあたる120kWでも十分な測定効率を発揮しており、タンパク質結晶の構造解析にも十分対応できることが明らかとなった。

論文

TIARA静電加速器の現状

千葉 敦也; 宇野 定則; 山田 圭介; 横山 彰人; 上松 敬; 横田 渉; 北野 敏彦*; 高山 輝充*; 金井 信二*; 織茂 貴雄*; et al.

第23回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.119 - 122, 2010/11

各加速器のこの10年の年間運転時間は、タンデム加速器が約2000時間,シングルエンド加速器が約2500時間,イオン注入装置が約1900時間の水準を保っており、平成22年3月末までの積算運転時間は、各32,422時間, 36,864時間, 28,875時間となっている。21年度の主な整備内容は、タンデム加速器では、コロナプローブニードルをスチール材質のものからタングステン製(NPS)に交換した。これにより、ターミナル電圧は高い安定度を長時間維持できるようになった。イオン注入装置では、フリーマン型イオン源のオーブンコントロールシステムが製造中止になり、修理が困難になったため更新した。21年度はマシンタイムに影響するようなトラブルはなく、予定していた実験をすべてこなすことができた。

論文

原子力機構TIARA施設の現状

吉田 健一; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; et al.

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.23 - 26, 2010/08

原子力機構のイオン照射研究施設TIARAが有する各加速器の2009年度の運転状況と近年の技術開発の概要を報告する。2009年度はいずれの加速器においても大きなトラブルはなく、サイクロトロン:3148時間,タンデム加速器:2100時間,シングルエンド加速器:2416時間,イオン注入装置:1866時間の運転を行った。技術開発については、サイクロトロンのビーム引き出し効率の向上等を図るため、加速周波数を上下にスキャンしたときの引き出し前のビーム電流の変化からビームの加速位相を算出し、その結果をもとに中心領域の磁場分布を調整することでビームの加速位相を制御する方法を開発した。またタンデム加速器では、負イオンの荷電変換効率を高めるために重要なパラメータであるガスセル内のガス圧力を加速管の出口後の真空度から算出する方法を確立した。イオン注入装置では、フラーレンビーム形状を正確に測定するためのマルチファラデーカップを開発した。

論文

シンチレータを利用したMeV級プロトンビームのエミッタンス

横山 彰人; 石井 保行; 千葉 敦也; 宇野 定則; 上松 敬; 高山 輝充*; 北野 敏彦*

第23回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.147 - 150, 2010/07

原子力機構高崎量子応用研究所の3MVシングルエンド加速器のビームラインの一つに軽イオンマイクロビーム形成装置が設置されている。本装置による直径1$$mu$$m程度のマイクロビームはPIXE(Particle Induced X-ray Emission)やPBW(Proton Beam Writing)などの分析や加工に利用可能であり、生物細胞内の微量元素分析や高アスペクト比の3次元微細加工技術の開発が行われている。近年、PIXE分析の空間分解能向上やPBWの加工精度向上の要求に伴い、十分なビーム量を有するナノビーム形成が望まれている。これをビームの高輝度化によって実現するために、イオン源から引き出されるビームのエミッタンスを、シンチレータを利用して測定する装置の開発を進めている。これまで使用してきたシンチレータであるSiO$$_{2}$$は、ビーム照射によるダメージを受けやすいため、繰り返し使用することが困難であった。そこで照射によるダメージが小さいYAG:Ceを使用した結果、繰り返し照射を行っても良好な計測が可能となった。

報告書

テストブランケット側壁の冷却水流量配分特性

吉河 朗; 谷川 尚; 関 洋治; 廣瀬 貴規; 鶴 大悟; 江里 幸一郎; 横山 堅二; 西 宏; 鈴木 哲; 丹澤 貞光; et al.

JAEA-Technology 2009-077, 23 Pages, 2010/03

JAEA-Technology-2009-077.pdf:2.62MB

固体増殖水冷却方式のテストブランケットモジュール(TBM)における側壁内の冷却流路は、2本の母管の間を複数の枝管で平行に接続する管路網(平行多流路)としているため、各枝管を流れる冷却水には流量の分布が生じると予想される。本研究では、平行多流路における流量分布を予測し、TBMの使用条件において構造材料を使用制限温度以下に保持するために必要となる管路網を設計することを目的とした。1次元熱計算により、必要となる冷却流量を評価した。また、圧力損失計算に基づく簡易評価により、必要な流量が得られるような管路網を設計した。塩化ビニル管を用いた試験体を用いて流量分布を測定し、設計の妥当性を確認した。この設計に基づき、F82H製の実規模試験体を製作し、流量分布と圧力損失とを計測したところ、枝管における流量の低下は最大でも平均流量の12%であり、除熱の観点からは十分に余裕があることを確認した。また、圧力損失についても計算値と実測値でよく一致した。以上の結果から、TBMの側壁における冷却管路網について、除熱の観点から必要となる流量を確保するための設計を確立することができた。

論文

TIARA静電加速器の現状

千葉 敦也; 宇野 定則; 山田 圭介; 横山 彰人; 上松 敬; 北野 敏彦*; 高山 輝充*; 織茂 貴雄*; 江夏 昌志*; 青木 勇希*; et al.

第22回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.104 - 106, 2010/01

原子力機構高崎量子応用研究所イオン照射研究施設(TIARA)の3MVタンデム加速器は平成3年11月に、400kVイオン注入装置と3MVシングルエンド加速器は平成6年1月に利用運転が開始された。各加速器のこの10年の年間運転時間は、タンデム加速器が約2000時間、イオン注入装置が約1900時間、シングルエンド加速器が約2500時間の水準を保っており、平成21年3月末までの積算運転時間は、各30,322時間,26,857時間,34,448時間となっている。タンデム加速器では、近年、通信エラーが原因と考えられる制御系のトラブルが頻繁に発生していたため、制御用コンピュータやインターフェイスといったハードウエアを中心に制御系の更新を行った。シングルエンド加速器では、1998年のSF$$_{6}$$ガス交換以来初めてのSF$$_{6}$$ガスの精製作業を実施した。イオン注入装置は真空配管内部の汚れにより分析マグネットやレンズ系機器に不具合が生じていたため1995年以来実施していなかった日新電機による総合点検整備を行った。

論文

MeV級プロトンビームによる発光を利用したエミッタンス測定,2

横山 彰人; 石井 保行; 千葉 敦也; 宇野 定則; 上松 敬; 高山 輝充*; 江夏 昌志*

第22回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.136 - 139, 2010/01

原子力機構高崎量子応用研究所のシングルエンド加速器のビームラインの一つにマイクロビーム形成装置が設置されており、直径数$$mu$$mのマイクロビームをPIXEやPBWなどの分析・加工技術に利用してさまざまな研究が行われている。近年のPIXEやPBWなどの技術の向上に伴い、十分なビーム量を有するナノオーダーのビーム径での実験が望まれている。これをビームの高輝度化によって実現するために、イオン源から引き出されるビームのエミッタンスの縮小化を進めている。2007年度に高角度分解能エミッタンスモニターの開発に着手し、0.02mradの角度分解能を得た。2008年度にはエミッタンスモニターに入射するビームのアライメントの修正を行うとともに、発光点数を増やすためにスリット穴の間隔を1.5mmから0.5mmに変更した。これにより空間分解能が従来の3倍に向上し、正確なエミッタンス値が測れるようになった。ビームの輝度は0.77A$$cdot$$m$$^{-2}$$$$cdot$$sr$$^{-1}$$$$cdot$$eV$$^{-1}$$であり、ナノオーダー径のビーム形成には数十倍の増強が必要であることがわかった。

論文

Development of beam generation and irradiation techniques for electrostatic accelerators

山田 圭介; 宇野 定則; 千葉 敦也; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 上松 敬

JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 168, 2009/12

TIARA静電加速器において平成20年度に行ったビーム発生及び照射技術の開発の結果を報告する。タンデム加速器では、直接測定することが困難な高電圧デッキ内ガスセルのストリッパーガス圧力(P$$_{cell}$$)を求めるため、タンクを出た後のビームラインの圧力(P$$_{ccg}$$)とP$$_{cell}$$の関係式を0.5MeV水素負イオンがガスセルを透過する割合を用いて求めた。その結果、P$$_{cell}$$=2.54$$times$$10$$^{4}$$P$$_{ccg}$$の関係があることがわかった。シングルエンド加速器では、直径が数百nm以下のビームを形成するために高輝度化を進めているRFイオン源のエミッタンスをより高精度に測定するために、発光体を利用したエミッタンスモニターの角度分解能を、発光像を得る2点間の距離を長くしビームの発散による2点の発光像の違いを大きくすることにより向上させた。イオン注入装置では、ビーム電流分布を計測するために小型のファラデーカップ(FC)を2次元的に配置したマルチファラデーカップ(MFC)に最適なFC形状を調べるため、深さ及び底の角度を変えられる33個のFCからなるMFCを試作した。

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