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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

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

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。

論文

Bunch shape measurement of 181 MeV beam in J-PARC linac

三浦 昭彦; Feschenko, A. V.*; Mirzojan, A. N.*; 宮尾 智章*; 大内 伸夫; 丸田 朋史*; Liu, Y.*; 小栗 英知; 池上 雅紀*; 長谷川 和男

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.011003_1 - 011003_6, 2015/09

BB2014-1018.pdf:0.45MB

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。J-PARCリニアックの加速空洞で使用する加速周波数は324MHzであるが、ACS加速空洞の加速周波数は972MHzであり、位相方向に3倍の力を受けるため、ACS空洞に入射する部分でのマッチングをとる必要がある。このため、縦方向のビーム長を観測するバンチシェイプモニタを製作し、181MeVに加速したビームのバンチ長の測定を行った。ここでは、製作したバンチシェイプモニタの測定原理、構造について報告する。合わせて、ビーム運転におけるバンチ長測定、および解析結果との比較について報告するとともに、運転の際に発生した真空の悪化現象とその対策について報告する。

論文

Measurement system of the background proton in DeeMe experiment at J-PARC

山本 風海; Saha, P. K.; 青木 正治*; 三原 智*; 中津川 洋平*; 清水 宏祐*; 金正 倫計

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.012004_1 - 012004_5, 2015/09

ミュオン電子転換過程は、標準理論を超えた多くの理論ではその存在が自然と考えられているが、発生確率は非常に小さく、未だ発見されていない。DeeME実験では、このミュオン電子転換過程を探索するが、信号とノイズの識別のためには10$$^{-14}$$のバックグラウンドプロトンを検出する必要がある。そこで、このような微小の陽子がターゲットに入射しているかどうか検出する測定システムの検討を行い、評価した結果測定可能であることを確認した。

論文

Local lattice distortion caused by short-range charge ordering in transition metal oxides

樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 池田 一貴*; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 大友 季哉*; 鈴谷 賢太郎; 星川 晃範*; 石垣 徹*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034002_1 - 034002_6, 2015/09

Cubic spinel compound LiMn$$_2$$O$$_4$$ with the mixed valence of Mn$$^{3.5+}$$ has non-metallic conductivity. The local structure determined by the PDF analysis has an orthorhombic lattice distortion and includes inequivalent Mn$$^{3+}$$ and Mn$$^{4+}$$ sites. YBaCo$$_2$$O$$_5$$ also exhibits non-metallic conductivity although the Co has the mixed valence of +2.5 above 220 K which corresponds with charge ordering temperature. The PDF obtained at 450 K is not reproduced by the PDF calculated for the averaged structure and can be reproduced by the PDF calculated for the structure model corresponding to the charge ordering state. These results suggest that the valence electrons are localized with short-range periodicity, resulting in the non-metallic conductivities in these materials.

論文

Double hypernuclei experiment with hybrid emulsion method at J-PARC

江川 弘行; J-PARC E07 Collaboration*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.021019_1 - 021019_6, 2015/09

ダブルハイパー核はストレンジネス$$S=$$-2の物理の研究において重要な要素である。これまでに核種が同定されたダブルハイパー核はKEK E373実験で観測された$${}^{6}_{LambdaLambda}$$Heのみである。J-PARC E07実験ではハイブリッドエマルジョン法を用いてダブルハイパー核の実験を行う。この実験では、K1.8ビームラインに設置されたKURAMAスペクトロメータシステムを用いて、$$(K^-,K^+)$$反応により生成された$$Xi^-$$を検出する。ターゲットの上流と下流に置かれたSSDによって$$Xi^-$$の軌跡を記録し、エマルジョン内の軌跡と自動的に結びつけることで、大量のダブルハイパー核を探索する。E373実験の10倍の統計が得られると見積もられており、10個以上の新しい核種を発見することを目指す。また、Ge検出器による$$Xi^-$$原子の$$X$$線測定も同時に行なう。この測定は世界初の試みであり、$$Xi^-$$の原子核表面付近でのポテンシャルの情報が得られる。この発表では、E07実験の現状と物理的意義について述べる。

論文

TEF beam window design and evaluation of structural integrity

大林 寛生; 武井 早憲; Wan, T.; 粉川 広行; 岩元 大樹; 佐々 敏信

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.041002_1 - 041002_7, 2015/09

The objective of this study is to evaluate the feasibility of a designed target beam window (BW) of J-PARC Transmutation Experimental Facility by the numerical analysis with a 3D model. In the typical case, the peak current density and the profile of the proton beam were set to 20 $$mu$$A/cm$$^{2}$$ and a Gaussian shape, respectively. The flow rate of Lead Bismuth Eutectic (LBE) coolant and temperature at the inlet were 1 l/sec and 350 $$^{circ}$$C. In this case, the maximum velocity of LBE and the maximum temperature appeared at the top of the BW were about 1.2 m/sec and 477 $$^{circ}$$C. The maximum shear stress was 190 MPa, which was observed at the center on the outside surface of a beam window. The value was lower than the tolerance level of the stress strength of the material given by the legal limitation which is applied to the fast reactor. The repeated stress was evaluated to be below a permission level. Accordingly, the feasibility of a designed BW was confirmed in terms of structural design.

論文

Development status of the NMR system for the polarized $$^{3}$$He Neutron Spin Filter (NSF) in the MLF at J-PARC

酒井 健二; 奥 隆之; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 廣井 孝介; 猪野 隆*; 大山 研二*; 大河原 学*; 加倉井 和久; 篠原 武尚; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036015_1 - 036015_6, 2015/09

$$^{3}$$Heの中性子吸収断面積が強いスピン選択性を有することを利用した偏極$$^{3}$$Heフィルターは、ビーム調整が不要なため、ビームラインに設置すれば直ぐに使える簡便な中性子スピンフィルター(NSF)として利用できる。そのようなNSF実現のためには、NSFの$$^{3}$$He偏極度${it P}$を定常的にモニタするための核磁気共鳴(NMR)システムの開発が不可欠である。我々は断熱高速通過型(AFP)とパルス型NMRの特徴が相補的であることに着目して2つのシステムを併用した汎用性の高いNMRシステムを開発した。更に、J-PARCの中性子実験装置(BL10)での中性子透過率測定から得られた${it P}$で校正しながら、温度、パルスNMRの振動磁場の大きさや印可時間などの測定条件を変えて、AFPとパルスNMRの信号間の相関を測定した。例えば、パルスNMR測定に起因する減偏極率を0.1%以下になるまでパルスNMRの検出感度を小さくしても、2つのNMR信号間の線形性は確認できた。これらの結果から、我々は開発したNMRシステムが$$^{3}$$He偏極度モニタとして十分機能することを確認した。

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