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論文

Structure of nitride layer formed on titanium alloy surface by N$$_{2}$$-gas exposure at high temperatures

武田 裕介; 飯田 清*; 佐東 信司*; 松尾 忠利*; 長嶋 泰之*; 大久保 成彰; 近藤 啓悦; 平出 哲也

JPS Conference Proceedings (Internet), 25, p.011023_1 - 011023_3, 2019/03

今回、(1)810$$^{circ}$$C、600分、(2)850$$^{circ}$$C、720分のふたつの条件でチタン合金表面に窒化層を導入した。低速陽電子ビームを用いて、陽電子消滅$$gamma$$線ドップラー広がり測定により試料表面を測定した結果、表面近傍において陽電子は欠陥に捕まって消滅していることがわかった。TEM観察によると表面近傍には10nm程度の結晶粒が存在しており、ほとんどの陽電子は結晶中を拡散後、粒界の欠陥において消滅していることが明らかとなった。さらに、陽電子消滅ドップラー広がり測定の結果は、陽電子の消滅している部位における化学組成が深さに対して変化していることを示していたが、EDS観察においても、バナジウムなどの不純物に深さ依存性があることが示され、これらの測定結果は粒界における不純物濃度の変化を反映していると考えられる。

論文

Quantum beats on triplet-positronium reactions in water

平出 哲也

JPS Conference Proceedings (Internet), 25, p.011021_1 - 011021_2, 2019/03

水中の放射線分解では非常に強い反応性をもつOHラジカルなどが形成される。OHラジカルは水分子のイオン化直後にカチオンと水分子の反応で形成される。一方、水に陽電子を入射するとそのトラックの最後で水分子をイオン化し過剰電子を作り、その過剰電子と入射陽電子がポジトロニウム(Ps)を形成できる。ここで、OHラジカル中の不対電子とPs中の電子はイオン化前には同じ軌道にいた電子対であり、イオン化の時刻には一重項である。これらの電子は一方はOHラジカル上の超微細結合定数を、もう一方はPs上の超微細結合定数をもち、電子のスピン状態は変化していく。このスピンの相関から、PsとOHラジカルの反応において、スピン交換反応の収率が時間に依存することとなり、長寿命の三重項Psの反応では量子ビートが観測される。この量子ビートの周期からOHラジカルの超微細結合定数を見積もることができ、超微細結合定数はOHラジカルの周囲の環境、つまり、水分子が作り上げる構造に依存することとなる。これらの方法により、水の構造、構造の中のOHの反応などを議論できるようになりつつある。

論文

Development of compact high field pulsed magnet system for new sample environment equipment at MLF in J-PARC

渡辺 真朗; 野尻 浩之*; 伊藤 晋一*; 河村 聖子; 木原 工*; 益田 隆嗣*; 佐原 拓郎*; 左右田 稔*; 高橋 竜太

JPS Conference Proceedings (Internet), 25, p.011024_1 - 011024_5, 2019/03

近年、中性子や放射光をプローブとした数10T以上の強磁場下で行う実験・研究への要望が増えてきている。強磁場装置を用いた中性子散乱実験は、例えば、磁場誘起超伝導体などにおける強磁場中磁気相関の研究やマルチフェロイック物質などの新しい凝縮系の研究などが挙げられる。J-PARC MLFでは、強磁場パルスマグネットシステムの開発をおこなった。一般的に数10テスラ以上の強磁場装置は大規模になるが、開発する装置はMLFの既存のビームラインに対して設置可能な小型な装置でなければならない。そこで数ミリ秒程度磁場を発生させるパルスマグネットシステムを開発した。パルス磁場にすることで、強磁場を達成しつつエネルギー・パワーを抑えることで装置の小型化が可能である。30テスラを発生可能なパルスマグネットシステムを実現するためには、高電圧・大電流パルス電源および、強磁場に耐えられるコイルと試料スティックが必要である。本発表では、開発したパルスマグネットシステムの詳細およびMLFビームライン(HRC)にて行なった中性子ビーム利用実験でのパルスマグネットシステムの状況について報告する。

論文

Reaction between spin-correlated triplet positronium and OH radical in water

平出 哲也

JPS Conference Proceedings (Internet), 25, p.011022_1 - 011022_3, 2019/03

水中では放射線分解で反応性の大きいOHラジカルが形成する。OHラジカルの挙動は材料の腐食や生体中の反応において重要である。最近、陽電子を入射した際に陽電子トラックの末端で形成されるOHラジカルと、OHラジカル形成とともに形成した過剰電子が熱化陽電子と反応することで形成されたポジトロニウム(Ps)の間で起こる反応に、スピン相関により量子ビートが起こることを報告した。この量子ビートはOHラジカルの超微細結合定数に依存した周期をもっていると考えられる。量子ビートの周期と強さが温度に依存すると考えられ、これらの変化はOHラジカルの周囲の状態を反映していると考えられる。このスピン相関のあるOHラジカルと三重項ポジトロニウムの反応により検出される量子ビートの温度依存性から、液体構造についてどのような研究が可能になるか解説する。

論文

Determination of emission rates and spectra of neutrons from $$^{241}$$Am-Li sources

星 勝也; 西野 翔; 吉田 忠義; 辻村 憲雄

JPS Conference Proceedings (Internet), 24, p.011020_1 - 011020_6, 2019/01

核物質査察用装置に内蔵されていたAmLi線源を校正用線源として利用することを検討した。中性子放出率を決定するために可搬型ロングカウンタを用いてフルエンスの角度分布を取得した。中性子放出率は1.00$$times$$10$$^{6}$$n/s ($$pm$$4.1% (${it k}$=2)) (2015年10月23日時点)と決定された。また、ボナー球スペクトロメータを用いたエネルギースペクトル測定によって、線源から1.0mの周辺線量当量率は、7.5$$mu$$Sv/hと決定された。

論文

Testing of criticality accident alarm system detectors to pulsed radiation at TRACY

辻村 憲雄; 吉田 忠義; 眞田 幸尚

JPS Conference Proceedings (Internet), 24, p.011013_1 - 011013_6, 2019/01

The Japan Atomic Energy Agency used criticality accident alarm systems (CAAS) to monitor the occurrence of any accidental criticality at the Tokai Reprocessing Plant (TRP). A total of six plastic scintillator-based detector units, newly purchased or developed for the TRP, were tested by exposing them to pulsed radiation generated at TRACY, which is a pulse-type reactor that uses uranyl nitrate solution as fuel. All detector units tested responded properly to pulsed radiation that simulated an actual accidental criticality.

論文

Development of remote sensing technique using radiation resistant optical fibers under high-radiation environment

伊藤 主税; 内藤 裕之; 石川 高史; 伊藤 敬輔; 若井田 育夫

JPS Conference Proceedings (Internet), 24, p.011038_1 - 011038_6, 2019/01

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の原子炉圧力容器と格納容器の内部調査への適用を想定して、光ファイバーの耐放射線性を向上させた。原子炉圧力容器内の線量率として想定されている~1kGy/hレベルの放射線環境に適用できるよう、OH基を1000ppm含有した溶融石英コアとフッ素を4%含有した溶融石英クラッドからなるイメージ用光ファイバを開発し、光ファイバをリモートイメージング技術に応用することを試みた。イメージファイバの本数は先行研究時の2000本から実用レベルの22000本に増加させた。1MGyのガンマ線照射試験を行った結果、赤外線画像の透過率は照射による影響を受けず、視野範囲の空間分解能の変化も見られなかった。これらの結果、耐放射線性を向上させたイメージファイバを用いたプロービングシステムの適用性が確認できた。

論文

Spatial resolution test targets made of gadolinium and gold for conventional and resonance neutron imaging

瀬川 麻里子; 及川 健一; 甲斐 哲也; 篠原 武尚; 林田 洋寿*; 松本 吉弘*; Parker, J. D.*; 中谷 健; 廣井 孝介; Su, Y.; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 22, p.011028_1 - 011028_8, 2018/11

We have fabricated and utilized spatial resolution test targets made of gadolinium and gold for conventional and resonance neutron imaging performed at RADEN, located at beam line BL22 of the J-PARC Materials and Life Science Experimental Facility (MLF). RADEN covers a broad energy range from cold neutrons to high-energy neutrons with energy of several tens keV and was designed to perform energy-resolved neutron imaging utilizing two-dimensional detectors combined with the accurate measurement of neutron energy by the time-of-flight method. The test targets were designed to verify the spatial resolution and image uniformity of two kinds of neutron detectors, counting-type detectors and camera-type detectors. In this presentation, we report the details of these two-dimensional test targets, and the results of demonstrations using the test targets with our neutron imaging detectors. This work was supported in part by the Photon and Quantum Basic Research Coordinated Development Program from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Japan.

論文

Development of a polarization analysis method for visualization of the magnetic field distribution in a small electric transformer using pulsed polarized neutron imaging

廣井 孝介; 篠原 武尚; 林田 洋寿*; Parker, J. D.*; 及川 健一; Su, Y.; 甲斐 哲也; 鬼柳 善明*

JPS Conference Proceedings (Internet), 22, p.011030_1 - 011030_7, 2018/11

We have been developing magnetic imaging method for industrial products using polarized pulsed neutrons. In this presentation, we report observation results of magnetic field distribution in a small electric transformer as a demonstration of our magnetic imaging method. The polarized pulsed neutron imaging experiment was performed at BL22 RADEN at MLF of J-PARC. 9 polarization distribution images were obtained with changing incident polarization and analyzing direction in 3D. By analyzing wavelength dependent polarization position by position, distribution of field strength and direction around the core of the transformer were successfully visualized. Obtained field distribution images were well corresponded with that expected by the simulation and clearly demonstrated a leaked field from the gap of step lap.

論文

Effect of the interface roughness correlation on the reflectivity in a neutron multilayer mirror

丸山 龍治; 山崎 大; 曽山 和彦

JPS Conference Proceedings (Internet), 22, p.011011_1 - 011011_5, 2018/11

J-PARC MLFの中性子ビーム利用の高度化のため、高性能中性子スーパーミラーの開発を進めている。中性子源から試料位置まで中性子スーパーミラーガイドや集光スーパーミラー等による中性子ビーム輸送の高効率化には、スーパーミラーの反射率が高いことが重要である。これまで我々が進めてきた研究において、スーパーミラーの界面粗さの面内相関が小さく面間の相関が大きい多層膜により、集光系を構成する際に試料位置周辺でのバックグラウンドとなる散漫散乱が小さく抑えられることがわかった。本研究では、スーパーミラーを構成する多層膜界面の面内及び面間の相関が反射率に与える影響を歪曲波ボルン近似を用いた反射率シミュレーションにより調べた。その結果、異なる界面間で粗さの相関が大きい場合ブラッグ反射ピークにおいて反射率が減少することがわかり、多層膜からの反射率計算において界面粗さの面間の相関を考慮することの重要性が示された。

論文

Development of dynamic nuclear polarization system for spin-contrast-variation neutron reflectometry

熊田 高之; 他7名*

JPS Conference Proceedings (Internet), 22, p.011015_1 - 011015_5, 2018/11

Conventional deuterium contrast variation neutron reflectometry (NR) sometimes misleads when the deuterated SIMULATION samples fail to reproduce the structure of the REAL ones by delicate techniques such as spin-coating. On the other hand, the Spin contrast variation (SCV)-NR determines the structure from PH-dependent NR profiles of REAL samples. Therefore, the SCV-NR works not only as a technique which omits the cost of deuterium substitution, but also as a reliable technique to determine multi-layered surface and interface structure.

論文

Magnetic properties of one-dimensional quantum spin system Rb$$_2$$Cu$$_2$$Mo$$_3$$O$$_{12}$$ studied by muon spin relaxation

河村 聖子; 富安 啓輔*; 幸田 章宏*; Sari, D. P.*; Asih, R.*; Yoon, S.*; 渡邊 功雄*; 中島 健次

JPS Conference Proceedings (Internet), 21, p.011007_1 - 011007_5, 2018/03

Rb$$_2$$Cu$$_2$$Mo$$_3$$O$$_{12}$$は、スピンフラストレートしたS=1/2ジグザグ鎖をもつ量子スピン系である。この系の磁気基底状態は、非整合なスピン1重項であることが、理論研究から予想されている。また最近では、磁場中でこの系が強誘電性を示すことも報告されている。我々は、この系の磁気的性質を調べるため、ミュオンスピン緩和法を用いた実験を行った。測定した温度領域0.06K$$sim$$250Kにわたり、核双極子場による遅いミュオンスピン緩和が観測された。この結果は、この系の基底状態が非磁性であることを明確に示している。さらに、内部磁場の分布が、10K以下でわずかに増加していることがわかった。この温度変化は、磁場中の電気分極の振る舞いに似ていることから、局所的な磁気状態の変化あるいは分極が、零磁場中でも生じている可能性を示唆している。

論文

Studies of the QCD phase diagram with heavy-ion collisions at J-PARC

佐甲 博之

JPS Conference Proceedings (Internet), 20, p.011051_1 - 011051_5, 2018/01

At J-PARC, a future project with heavy-ion collisions to study high baryon density region of the QCD phase diagram is planned. In very high energy heavy-ion collisions at RHIC and LHC, quark-gluon plasma was discovered at high temperature but very low baryon density. On the other hand, little is known about properties of high baryon density matter which can be explored with lower-energy heavy-ion collisions at J-PARC. We will discuss physics to study QCD phase structures and an experimental plan at J-PARC.

論文

Spectroscopy of nuclei with multi-strangeness by using new S-2S spectrometer at J-PARC

後神 利志*; 江川 弘行; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 今井 憲一; 市川 裕大; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 18, p.011031_1 - 011031_6, 2017/11

The missing mass spectroscopy of $$Xi^-$$ hypernuclei is planned at the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) by using the $$(K^-,K^+)$$ reaction. We are constructing a new magnetic spectrometer, S-2S, which has a better momentum resolution [$$Delta p/p = 5 times 10^{-4}$$ (FHWM)] than that of an existing spectrometer (SKS) at J-PARC. S-2S would give us an opportunity to confirm the existence of $$Xi^-$$ hypernuclei as a peak structure owing to both the high momentum resolution and its reasonably large solid angle. Brief descriptions of our experiment and of its preparation status are presentedin this article.

論文

Study of baryon excited states in $$(pi,2pi)$$ reactions at J-PARC

佐甲 博之

JPS Conference Proceedings (Internet), 17, p.063004_1 - 063004_2, 2017/07

N*, $$Delta *$$のバリオン励起状態は長年研究されているが、依然として多くの高質量の励起状態が見つかっていない。最近の理論研究で$$pipi N$$が高質量バリオン励起状態の崩壊チャンネルとして大きな寄与を持っていることが分かってきた。このため、$$(pi,2pi)$$生成反応を測定する実験(J-PARC E45)を提案した。本発表ではこの実験の概要と検出器の開発状況について発表する。

論文

$$gamma$$-ray spectroscopy of hypernuclei; Recent results and prospect at J-PARC

田村 裕和*; 江川 弘行; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; Hwang, S.; 市川 裕大; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 17, p.011004_1 - 011004_11, 2017/07

The present status and future prospects of precision $$gamma$$-ray spectroscopy of $$Lambda$$ hypernuclei are described. A new experiment (J-PARC E13) has been performed at the J-PARC K1.8 line employing a newly-developed germanium (Ge) detector array, Hyperball-J, via the $$(K^-,pi^-)$$ reaction on $$^4$$He and $$^{19}$$F targets. This is the first study of $$s$$-shell and $$sd$$-shell $$Lambda$$ hypernuclei with Ge detectors. The $$^4$$He target spectrum exhibited a $$gamma$$-ray peak of $$^4_{Lambda}{rm He}(1^+to 0^+)$$ at $$1.406 pm 0.002 pm 0.002$$ MeV. Compared with the energy ($$1.09 pm 0.02$$ MeV) of the corresponding transition for the mirror hypernucleus, $$^4_{Lambda}{rm H}(1^+to 0^+)$$, the present result clearly indicates a large charge symmetry breaking (CSB) effect. This decisive data for CSB allows a stringent test of baryon-baryon interaction models. As for the $$^{19}$$F target run, a preliminary spectrum shows several $$gamma$$-ray peaks assigned to $$^{19}_{Lambda}{rm F}$$ transitions. Future plans of $$gamma$$-ray spectroscopy are also discussed.

論文

Search for excited state of $$Sigma$$ hypernucleus in the J-PARC E13 experiment

中川 真菜美*; 江川 弘行; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; Hwang, S.; 市川 裕大; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 17, p.012009_1 - 012009_4, 2017/07

One of the main items of the J-PARC E13 experiment is the search for excited states of the $$^4_{Sigma}$$He hypernucleus via the $$^4$$He$$(K^-,pi^-)$$ reaction at 1.5 GeV/c. The missing-mass spectrum of the $$^4$$He$$(K^-,pi^-)X$$ reaction was obtained in an angular range from 0 to 20 degrees. We show the count-base spectrum of the missing-mass in the angular range from 2 to 14 degrees. The ground state of $$^4_{Lambda}$$He and $$^4_{Sigma}$$He were clearly observed in the missing-mass spectrum. We also show three missing-mass spectra divided by the reaction angle.

論文

High statistics $$Sigma p$$ scattering experiment using high intensity pion beams at J-PARC

三輪 浩司*; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 今井 憲一; 近藤 恭弘; 成木 恵; 佐甲 博之; 佐藤 進; 杉村 仁志; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 17, p.041002_1 - 041002_6, 2017/07

In order to test theoretical frameworks of the Baryon-Baryon ($$BB$$) interactions and to confirm the "Pauli effect between quarks" for the first time, we have proposed an experiment (J-PARC E40) to measure low-energy hyperon-proton scattering cross sections of the $$Sigma^+ p$$, $$Sigma^- p$$ elastic scatterings and the $$Sigma^- p to Lambda n$$ inelastic scattering in the momentum range of $$400 < p ; ({rm MeV}/c) < 700$$ in the laboratory system. Experimentally, we detect two successive reactions of the $$Sigma$$ production $$(pi^{pm}p to K^+Sigma^{pm})$$ and the $$Sigma p$$ scattering ($$Sigma p to Sigma p$$) in the same liquid hydrogen target. The former is measured with two magnetic spectrometers, and the latter with a scattered proton detector (CATCH). By using a high intensity $$pi$$ beam, we estimate that more than 10000 scattering events can be identified. In this experiment, we aim to provide good quality scattering data to test the theoretical models of the $$BB$$ interaction.

論文

Kaonic-atom X-ray spectroscopy with superconducting microcalorimeters

橋本 直; 谷田 聖; 他45名*

JPS Conference Proceedings (Internet), 17, p.072001_1 - 072001_4, 2017/07

We will measure kaonic helium X-rays using transition-edge-sensor microcalorimeters, TES, in the JPARC hadron experimental facility. To demonstrate the feasibility of the experiment, we performed a measurement of pionic carbon X-rays at PSI, where an excellent FWHM energy resolution of 7 eV at 6.4 keV was achieved. We also evaluated the expected TES performance in the kaon beam at J-PARC. The simulation results show that the TES spectrometer would work with a good energy resolution, and clear peaks of kaonic helium X-rays would be observed on a reasonably suppressed background.

論文

Spectroscopic study of hyperon resonance below $$bar{K}N$$ threshold via the $$d(K^-,n)$$ reaction

井上 謙太郎*; 橋本 直; 谷田 聖; 他69名*

JPS Conference Proceedings (Internet), 17, p.072003_1 - 072003_4, 2017/07

We have taken the data of the $$(K^-,n)$$ reaction on the $$D_2$$ target in May, 2015. In this reaction, it is expected that the $$K^-$$ kicks a neutron and produces the $$Lambda(1405)$$ in a backward angle. We identify the final state of $$K^- d to npi^+pi^-n$$ by detecting the forward neutron, $$pi^+$$ and $$pi^-$$ and obtain the $$d(K^-,n)pi^{mp}Sigma^{pm}$$ spectrum excluded $$K^0$$ and forward-going $$Sigma$$ productions. We observed few hundred events in the region below the $$bar{K}N$$ threshold.

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