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論文

Development of a three-dimensional computed tomography system using high-speed camera at a pulsed neutron source

瀬川 麻里子; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 篠原 武尚; 佐藤 博隆*; 呉田 昌俊

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036006_1 - 036006_6, 2015/09

A neutron energy resolved three-dimensional (3D) imaging system with a high-speed video camera (CMOS, 1300 k frame/sec) and time-of-flight technique has been newly developed and installed at Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The aim is to investigate a spatial distribution of several elements and crystals in various kinds of materials or substances more rapidly. The system allows to obtain TOF images consecutively resolved into narrow energy ranges in the pulsed neutron energy region from 0.01 to a few keV. The camera system was successfully demonstrated to obtain the reconstructed 3D images for Cu, Fe, Pb, and Polyethylene samples and the neutron energy dependence of the CT values, which are proportional to the total neutron cross sections. With use of the energy dependence of each CT values, it is possible to emphasize the selected materials, even if materials such as Cu and Fe have similar energy dependence of CT values. The results showed that this technique has the possibility to visualize material alternatively by choosing neutron energy and emphasize materials with use of the energy dependence of CT values.

論文

Measurement of transient photo-induced changes in thin films at J-PARC; Time-resolved neutron reflectivity measurements of silver photo-diffusion into Ge-chalcogenide films

坂口 佳史*; 朝岡 秀人; 魚住 雄輝; 川北 至信; 伊藤 崇芳*; 久保田 正人; 山崎 大; 曽山 和彦; Ailavajhala, M.*; Wolf, K.*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.031023_1 - 031023_6, 2015/09

アモルファスGeカルコゲナイド/銀の界面において光を照射すると拡散が促進される。非破壊かつ時間分解で観測できるJ-PARC(写楽)の中性子反射率測定を用いて、光照射によってAgが、初期の急速な拡散によるAg-richな層の形成と、緩やかな拡散によるAg-poorな層の形成と、2段階のプロセスを経て拡散が進行していることを明らかにした。

論文

Custom-made shutter block for imaging instrument "RADEN" at J-PARC

及川 健一; 原田 正英; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 大井 元貴; 鬼柳 善明*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036002_1 - 036002_5, 2015/09

日本の伝統工芸から名付けられたRADENは、J-PARCのMLFに提案されたエネルギー分析型のイメージング実験装置である。この装置では、従来型のラジオグラフィやトモグラフィに加え、TOF法による中性子波長解析を利用することで、ブラッグエッジや共鳴吸収、偏極中性子を用いたイメージング実験が可能になる。装置建設は2013年1月に開始され、オンビームコミッショニングは2014年11月より開始の予定である。本装置における中性子強度や分解能やビーム視野の柔軟性を最大限に高めるため、中性子シャッターを新規に設計・製作を行い、インストールを行った。

論文

Microstructure and residual strain distribution in cast duplex stainless steel studied by neutron imaging

Su, Y.; 及川 健一; 川崎 卓郎; 甲斐 哲也; 塩田 佳徳*; 佐藤 博隆*; 篠原 武尚; 友田 陽*; 原田 正英; 鬼柳 亮嗣; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.031015_1 - 031015_5, 2015/09

J-PARC/MLFの中性子イメージング及び回折装置は、鉄鋼材料などの実用材のミクロスコピックな特性評価に非常に有用であると期待されている。本研究では、MLFのBL10(NOBORU)において、2次元検出器を用いて鉄鋼材料の透過イメージング測定を行った。四種類の異なる条件で鋳込みを行ったフェライト($$alpha$$)-オーステナイト($$gamma$$)の二相ステンレス鋼を試料として用いた。得られた2次元の透過スペクトルに含まれるブラッグエッジ情報を、解析プログラムRITSを用いて検証し、試料の集合組織,相分布,粒径や、相応力分布の検証を行った。

論文

Online monitoring of negative muon beam profiles at J-PARC MUSE using a gated image intensifier

伊藤 孝; 髭本 亘; 二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036014_1 - 036014_5, 2015/09

We report on negative muon beam imaging at J-PARC MUSE using a newly-developed online muon beam profile monitor. A beam spot of a 3.8-MeV pulsed negative muon beam was clearly visualized in a few minutes. Decay electron background was significantly reduced owing to high-speed gating capability of a gated image intensifier installed in the muon beam profile monitor. A 3D map of negative muon intensity distribution was obtained at around the beam exit in the D2 experimental area, using a movable feature of this instrument.

論文

Background caused by continuously emitted high-energy neutrons at the chopper spectrometer 4SEASONS

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 石角 元志*; 中島 健次; 原田 正英; 新井 正敏

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036001_1 - 036001_6, 2015/09

The background that appears in spectra acquired by the chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC was investigated. A continuous background that oscillates in synch with the rotation of the Fermi chopper was observed even when neutrons should be suppressed. The characteristics of the background strongly suggest that high-energy delayed neutrons continuously emitted from the mercury target are its cause.

論文

Inner observation of canning Cadmium by energy-selective neutron imaging at NOBORU

原田 正英; Parker, J. D.*; 及川 健一; 甲斐 哲也; 篠原 武尚

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.035002_1 - 035002_5, 2015/09

これまでの研究から、カドミウム(Cd)は、核破砕中性子源のポイズン材として適しているだけでなく、大強度中性子源において、少ない中性子強度減で、寿命を長くできる材質であることがわかった。したがって、JSNS/J-PARCの最初のモデレータのポイズン材として、Cdを使うことに決めた。JSNSの開発時期には、冷間等方圧加圧法(CIP)による、アルミニウム合金によるCd板の封入化が失敗し、アルミニウム合金が破損した。製造プロセスを見直すため、サンプルの内部を観察しなければならず、エネルギー選択中性子イメージング方法を適用することとした。JSNSのNOBORU(BL10)で、マイクロ・ピクセルガス二次元中性子検出器($$mu$$PIC)により、アルミニウム合金に内封されたCd板を測定した。その結果、いくつかのボイドが見つかった。

論文

Dislocation characteristics of martensitic steel studied by ${it in situ}$ neutron diffraction experiment

川崎 卓郎; Harjo, S.; Gong, W.; 相澤 一也; 岩橋 孝明; Shi, Z.*; Li, J.*; 友田 陽*; Ung$'a$r, T.*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.031009_1 - 031009_5, 2015/09

鉄鋼材料に代表される金属材料の力学的特性を理解するためには、弾性ひずみだけでなく、転位の密度や配列状態など微細構造を評価することが重要である。これらの情報はX線や中性子回折パターンに表れるBraggピークの形状を詳しく解析することで得ることができる。透過能の高い中性子を用いることでバルク状態の材料内部の微細構造に関する情報を得ることができるが、これまで中性子(特にパルス中性子)はあまり適用されてこなかった。我々はJ-PARC物質生命科学実験施設BL19に設置された工学材料回折装置 匠を用いてマルテンサイト鋼の引張り試験その場中性子回折測定を行い、CMWP法と呼ばれる解析法を用いてこの材料の微細構造を調べた。その結果、巨視的なひずみの増加に伴う転位密度の増加は比較的小さく、転位配列の顕著な規則化が観測された。

論文

Application of Trigger counter board for synchronized data

高橋 博樹; 川瀬 雅人; 大内 伸夫

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.012020_1 - 012020_6, 2015/09

Two types of data, synchronized data and non-synchronized data, are utilized on J-PARC Linac and RCS. A synchronized data with beam information (beam tag) is also utilized on SNS, SACLA and other accelerators as the standard data type, recently. To perform J-PARC upgrade toward 1MW beam power, it will become the higher necessity and importance to utilize the synchronized data in the years ahead. At the present, the synchronized data is designed to be provided by Reflective Memory (RM) system and Wave Endless Recorder (WER) system, in J-PARC Linac and RCS. However, the function of synchronization between RM system and WER system has not yet been implemented, and the data synchronization is applied for each accelerator subsystem independently. Therefore, the synchronization has not realized neither between each WER system nor between each accelerator subsystem. In order to synchronize between each WER system and between each accelerator subsystem, Trigger Counter Board (TCB) was designed and developed. This article presents the details of the function of TCB and the synchronization method, and the development status of synchronized function between RCS RM system and WER system.

論文

Neutron scattering study of spin fluctuations in La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ by four-dimensional mapping of neutron cross-sections using the 4SEASONS chopper spectrometer

脇本 秀一; 池内 和彦*; 新井 正敏; 藤田 全基*; 梶本 亮一; 川村 奨*; 松浦 直人*; 中島 健次; 山田 和芳*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034013_1 - 034013_6, 2015/09

Previous neutron results of La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ (LSCO) by TOF measurements revealed that magnetic dynamical structure factor has a maximum at $$sim$$ 18 meV. To clarify the origin of the maximum, we carried out 4 dimensional mapping of dynamical structure factor $$S(Q, omega)$$ to see details of both magnons and phonons. We found that $$x$$ = 0 shows ordinary spin waves while $$x$$ = 0.08 shows a maximum at $$sim$$ 18 meV where $$Q$$-independent phonon branch crosses. This imply that in superconducting compositions phonon may also indirectly related to the superconductivity.

論文

Upgrade of monitoring and operation systems for the MLF-GCS base on EPICS and CSS

大井 元貴; 酒井 健二; 渡辺 聡彦; 圷 敦; 明午 伸一郎; 高田 弘

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036007_1 - 036007_5, 2015/09

J-PARC物質生命科学実験施設(MLF)では、PLC,操作端末(OPI),インターロックシステム,サーバー等で構成されるMLF統括制御システム(MLF-GCS)によって、MLFを構成する様々な機器を統括制御しているが、OPIに使用しているSCADAソフト(iFiX)のOS依存性やバージョン互換性に欠点があった。そこで、これらの問題を解決するため、EPICSをベースに使用したシステムへ更新した。OPIにはControl System Studioを採用し、データベースにPostgreSQLを採用した。新システムは2014年1月から既存のMLF統括制御システムに接続し運用を開始した。7月まで施設運転に供しながら不具合の修正を行い、特に問題なく動作することを確認した。本件では、約7000点のデータと130画面を有する新システムおよびその性能について報告する。

論文

Neutron diffraction study of 1D quantum spin system Li$$_{2}$$ZrCuO$$_{4}$$ with incommensurate magnetic structure

安井 幸夫*; 井川 直樹; 加倉井 和久

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034012_1 - 034012_6, 2015/09

CuO$$_{2}$$リボン鎖を持つ擬一次元量子スピン系Li$$_{2}$$ZrCuO$$_{4}$$の磁気構造を中性子回折によって調べた。本物質は、およそ7Kにて反強磁性転移を示すが、この転移に伴って強誘電性が誘起されないという特徴を持つ。中性子粉末回折実験の結果、3KにてQ=(0, k, l$$pm$$0.488)および(h, 0, l$$pm$$0.488) (h, k and l=偶数)の超格子磁気反射が観測された。本報ではこれら中性子回折と磁性データから磁気構造を提案し、さらに本物質の反強磁性転移において強誘電性が誘起されない理由について議論する。

論文

Thermal strain in superconducting Nb$$_{3}$$Sn strand at cryogenic temperature

Harjo, S.; 川崎 卓郎; 辺見 努; 伊藤 崇芳*; 中本 建志*; 相澤 一也

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.031001_1 - 031001_5, 2015/09

Measurements of thermal strains in the superconducting constituent (Nb$$_{3}$$Sn phase) in Nb$$_{3}$$Sn strand were performed using BL19 Takumi of MLF, J-PARC. Lattice parameters of Nb$$_{3}$$Sn phase change continuously with increasing temperature. To avoid the thermal expansion effect, lattice parameters of the filaments (extracted from the strand) measured at the same temperatures were used to estimate the thermal strains in Nb$$_{3}$$Sn phase. As results, thermal strains for axial direction below 50 K are kept roughly constant at large compressive values, while the values are much lower (the difference is $$sim$$0.13%) than that measured at room temperature.

論文

Operation status of the J-PARC ion source

小栗 英知; 大越 清紀; 池上 清*; 山崎 宰春; 高木 昭*; 小泉 勲; 上野 彰

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.011009_1 - 011009_6, 2015/09

A cesium-free negative hydrogen ion source driven with a LaB6 filament is being operated for J-PARC. The ion source has been providing a beam for approximately eight years without any serious troubles. The source plasma is produced by an arc discharge and confined by a multi-cusp magnetic field produced by permanent magnets surrounding the chamber wall. The ion source has been operated in two different modes such as low current mode of 19 mA and high current mode of 32 mA. Continuous operation for about six weeks and about one week was achieved in low and high current mode, respectively. After the operation, we replace the filament by a brand-new one to prevent the filament from failing during the operation. The required time for the replacement including the filament degassing process, the vacuuming and the conditioning operation is about 15 hours.

論文

Analytical estimation of the field modulation during the injection period of the 3 GeV RCS in J-PARC

菖蒲田 義博; 入江 吉郎*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.012003_1 - 012003_6, 2015/09

Ceramic chambers are utilized at the 3GeV rapid cycling synchrotron in Japan Proton Accelerator Research Complex. The chambers are surrounded by copper stripes, shielding the beam-associated electromagnetic fields from radiating to the outside of the chambers. Capacitors are attached on either side of the respective stripes. The working capacitors block the eddy currents and suppress the modulations of external magnetic fields. In 2007, the capacitors on the chambers at the injection area were burned out due to the shortage of their voltage resistance. Consequently, significant beam losses were observed at a special tune. This report provides a theoretical method estimating such field modulations.

論文

The Residual gas ionization profile monitor in the J-PARC 3-GeV Rapid Cycling Synchrotron

原田 寛之; 加藤 新一*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.012011_1 - 012011_6, 2015/09

残留ガスプロファイルモニタ(IPM)がJ-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)で開発されている。そのIPMは、加速器リングを周回するビームの分布を観測するための非破壊型のビームプロファイルモニタである。加速器のビーム出力は、加速器機器の残留放射能の観点からビームロスによって制限される。そのため、ビームロスやビームサイズの拡大の期限を同定するためにも加速器リングを周回するビームプロファイルの時間変化を観測することはとても重要な研究課題となる。今回の発表では、開発されたIPMシステムを紹介し、最新のビーム試験の結果を報告する。

論文

Design of injection and extraction at an 8-GeV booster ring and the J-PARC Main Ring for Multi-MW output beam power

原田 寛之; 發知 英明; 五十嵐 進*; 佐藤 洋一*; 小関 忠

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.012012_1 - 012012_6, 2015/09

J-PARC 50GeV MRでは、30GeVのビームエネルギー、繰り返し2.48秒サイクル、上段の加速器であるRCSから380kW相当の粒子数入射によって、240kWのビーム出力を達成している。繰り返しを速くし、RCSから600kW相当の粒子数を入射することによって、MRから750kWのビーム出力を目標としている。その目標に向けて、新タイプの電磁石電源や高いインピーダンス特性を持つコアの開発を進めている。RCSでは、2014年夏のメンテナンス作業後の10月より設計出力である1MWのビーム出力の調整を開始する。MRにおけるより高いビーム出力に向けて、現在いくつかの選択肢を検討している。その一つとして、RCSとMRの間に新たに8GeVシンクロトロンを設置する案である。8GeVシンクロトロンでさらに加速させ、MRへの入射エネルギーを増大させる。それにより、ビーム出力を制限するビームロスの低減へとつながる空間電荷効果の緩和や小ビームサイズ化を実現させる。本発表では、MRにおける数MWのさらに高いビーム出力を達成するために新たに設計された8GeVシンクロトロンのビーム入射・出射システムを報告する。

論文

Introducing an 8-GeV booster synchrotron between RCS and MR at J-PARC; One possible option toward a multi-MW output beam power from MR

發知 英明; 原田 寛之; 山本 昌亘; 五十嵐 進*; 小関 忠*; 佐藤 洋一*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.012008_1 - 012008_6, 2015/09

J-PARC加速器(Linac, 3GeV RCS, 50GeV MR)は、現在、ビーム増強の最終段階にある。RCSでは、2014年10月より、設計出力1MWのビーム調整を開始予定であり、また、MRも、主電磁石の繰り返しを速めることで今後3年以内に設計出力0.75MWの実現を目指している。こうしたJ-PARC加速器の現状を踏まえ、我々は、更なるJ-PARC加速器の出力増強(数MW)を目指した検討を始めたところである。本稿では、RCSの2MW出力の可能性を検討するとともに、RCSとMRの間に新たな8-GeVブースターシンクロトロンを導入し、後段のMRからの出力を数MW領域へ引き上げる可能性を検討する。

論文

Optics tuning for beam collimation in the J-PARC 3-50 beam transport line

原田 寛之; 明午 伸一郎; 白形 政司*; 佐藤 洋一*; 田村 文彦; 手島 昌己*; 橋本 義徳*; 五十嵐 進*; 小関 忠

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.012010_1 - 012010_6, 2015/09

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、1MWのビーム出力を目指している。ビームロスの起源となり得る空間電荷効果などは、ビーム出力が増大するにつれて増大する。それは、制御不能なビームサイズの増大を引き起こし、最終的に制御不能なビームロスへとつながる。3GeVシンクロトロンの下段の加速器である主リング(MR)へのビーム輸送ラインにおいて、ビームコリメータを設置して、それらを活用し、不要に増大したビームを排除することが、MRのビーム出力増強に向けて必須となる。そのコリメータの能力を十二分に発揮させるためには、コリメータが設置している領域において、ビーム光学系を測定し、高精度に調整することが求められる。特に、ビーム運動量の広がりに対してビームサイズが変化する分散関数やビーム巾を決めるベータ関数のような光学系の調整はとても重要である。本発表では、ビーム輸送ラインにおける光学測定の手法を紹介し、シミュレーションに基づく、ビーム光学系の測定ならびに調整結果を報告する。

論文

Beam monitors for the commissioning of energy upgraded linac

三浦 昭彦; 丸田 朋史*; Liu, Y.*; 宮尾 智章*; 川根 祐輔; 大内 伸夫; 小栗 英知; 池上 雅紀*; 長谷川 和男

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.011002_1 - 011002_6, 2015/09

BB2014-1017.pdf:0.51MB

J-PARCリニアックでは、2009年より新しく設置されたACS(Annular-ring Coupled Structure)空洞を用いて、ビームエネルギーを400MeVに増強するプロジェクトを進め、2013年度には、リニアックで400MeVの利用運転を開始した。ビームエネルギーの増加に伴い、新しい加速空洞を設置する部位に対し、リニアックのチューニングに使用するビームモニタを製作し、設置した。また、2013年12月より実施した加速器のチューニングにおいて、製作したビームモニタを用いてTOF(Time Of Flight)法などによるビームエネルギー測定、ビームを用いた位置モニタの設置位置校正などの性能確認を実施した。ここでは、ビームモニタの製作において得られた知見、ビームモニタを用いた加速器のチューニングの方法を説明するとともに、ビーム運転で得られた成果のうち、ビームモニタの性能を示す結果を紹介する。

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