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論文

Design and beam dynamics studies of an ADS RFQ based on an equipartitioned beam scheme

Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 中野 敬太; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; Jameson, R. A.*

Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.499 - 502, 2023/01

日本原子力研究開発機構(JAEA)は、放射性廃棄物の有害度低減のため、30MWの陽子線形加速器(linac)を用いた加速器駆動未臨界システム(ADS)を検討している。ADSの大強度陽子加速器の開発おいて、極めて高い信頼性を有する高周波四重極加速器(RFQ)の開発が重要となる。本RFQは、20mAの陽子ビームを取り込み、空間電荷効果の厳しい35keVから2.5MeVのエネルギーまで加速させる。RFQの設計では、エミッタンスの増大とコンパクト化するために、等分割(EP)ビームスキームを採用した。その結果、ビームハローの発生を最小限に抑え、超伝導リニアック下流部の最適化を可能にした。低いKilpatrickファクター(1.2)の採用により、本RFQはベーン上における表面放電の可能性を抑え、高い安定性を達成した。本発表では、RFQの設計とその結果に関して議論する。

論文

Fine structure in the $$alpha$$ decay of $$^{223}$$U

Sun, M. D.*; Liu, Z.*; Huang, T. H.*; Zhang, W. Q.*; Andreyev, A. N.; Ding, B.*; Wang, J. G.*; Liu, X. Y.*; Lu, H. Y.*; Hou, D. S.*; et al.

Physics Letters B, 800, p.135096_1 - 135096_5, 2020/01

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2019.135096
 被引用回数：11 パーセンタイル：78.75(Astronomy & Astrophysics)

Fine structure in the $$alpha$$ decay of $$^{223}$$U was observed in the fusion-evaporation reaction $$^{187}$$Re($$^{40}$$Ar,p3n) by using fast digital pulse processing technique. Two $$alpha$$-decay branches of $$^{223}$$U feeding the ground state and 244 keV excited state of $$^{219}$$Th were identified by establishing the decay chain $$^{223}$$U$$rightarrow$$$$^{219}$$Th$$rightarrow$$$$^{215}$$Ra$$rightarrow$$$$^{211}$$Rn. The $$alpha$$-particle energy for the ground-state to ground-state transition of $$^{223}$$U was determined to be 8993(17) keV, 213 keV higher than the previous value, the half-life was updated to be 62$$^{+14}_{-10} mu$$s. Evolution of nuclear structure for $$N$$=131 even-$$Z$$ isotones from Po to U was discussed in the frameworks of nuclear mass and reduced $$alpha$$-decay width, a weakening octupole deformation in the ground state of $$^{223}$$U relative to its lighter isotones $$^{219}$$Ra and $$^{211}$$Th was suggested.

論文

Large ferroquadrupole moment induced in the octupole-ordered Ce$$_{0.7}$$La$$_{0.3}$$B$$_6$$ revealed by high-resolution X-ray diffraction

稲見 俊哉; 道村 真司*; 林 佑弥*; 松村 武*; 世良 正文*; 伊賀 文俊*

Physical Review B, 90(4), p.041108_1 - 041108_5, 2014/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.041108
 被引用回数：9 パーセンタイル：38.66(Materials Science, Multidisciplinary)

高分解能X線回折実験をCe$$_{0.7}$$La$$_{0.3}$$B$$_6$$に対して行った。この化合物は$$T_O$$=1.4K以下で反強八極子秩序(AFO)を示し、このAFO相では強四極子とそれに伴う菱面体歪みが誘起されることが理論的に示唆されている。我々は、$$T_O$$以下でのBragg反射の分裂を観測し、ユニットセルは[111]に伸びた菱面体であることを見出した。我々はさらに誘起四極子の大きさを得られた剪断歪みから評価し、AFO相で四極子は縮んでいないことを見出した。

論文

Multipole ordering in $$f$$-electron systems on the basis of a $$j$$-$$j$$ coupling scheme

久保 勝規; 堀田 貴嗣

Physical Review B, 72(14), p.144401_1 - 144401_12, 2005/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.144401
 被引用回数：30 パーセンタイル：72.75(Materials Science, Multidisciplinary)

$$f$$電子系の多極子秩序を格子構造に着目し、微視的な観点から調べた。そのために、まず$$j$$-$$j$$結合描像に基づいて、単純立方格子,体心立方格子,面心立方格子上の強束縛モデルを構築した。次に、これらのモデルの強結合極限での有効モデルを、$$f$$電子の跳び移り積分に対する2次摂動論によって導出した。これらの有効モデルに対して平均場近似を適用した結果、格子構造に依存して異なる多極子秩序状態が実現することがわかった。単純立方格子では$$Gamma_{3g}$$の反強四極子転移がある温度で起こり、さらに低温で強磁性転移が起こる。体心立方格子では$$Gamma_{2u}$$の反強八極子転移が最初に起こり、さらに強磁性転移が起こる。面心立方格子では縦型の三重変調した$$Gamma_{5u}$$の八極子転移が起こる。

論文

Direct observation of quadrupolar excitons in the heavy-fermion superconductor PrOs$$_4$$Sb$$_12$$

桑原 慶太郎*; 岩佐 和晃*; 神木 正史*; 金子 耕士; 目時 直人; Raymond, S.*; M$'e$asson, M.-A.*; Flouquet, J.*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; et al.

Physical Review Letters, 95(10), p.107003_1 - 107003_4, 2005/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.107003
 被引用回数：96 パーセンタイル：92.11(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$における低エネルギー磁気励起を調べる目的で、中性子非弾性散乱実験を行った。観測された磁気励起は、磁場誘起反強四極子秩序の秩序波数である$$Q$$=(1,0,0)で明瞭なソフト化を示し、かつその強度はゾーンセンターと比べて弱いことを明らかにした。この結果は、これらの励起スペクトルの振舞いが、非磁性の四極子相互作用に起因していることを示している。さらに、励起スペクトルの線幅が超伝導転移以下で狭くなることから、励起子と超伝導の間に強い相関があると考えられる。

論文

Multiple coulomb excitation experiment of $$^{68}$$Zn

小泉 光生; 関 暁之*; 藤 暢輔; 長 明彦; 宇都野 穣; 木村 敦; 大島 真澄; 早川 岳人; 初川 雄一; 片倉 純一; et al.

Nuclear Physics A, 730(1-2), p.46 - 58, 2004/01

https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2003.10.010
 被引用回数：20 パーセンタイル：72.49(Physics, Nuclear)

原研タンデム・ブースター加速器施設で$$^{68}$$Znビームのクーロン励起実験を行った。実験の結果、新たに2つの$$E2$$マトリックスエレメント及び2$$_{1}$$$$^{+}$$の四重極モーメントを得た。$$^{68}$$Znの構造を理解するために、Nilsson-Strutinskyモデルでポテンシャルエネルギー表面(PES)の計算を行った。その結果、PESは、2つの浅い極小値を持つことがわかった。1番目の極小値は、フェルミ面の下に$$1g_{9/2}$$軌道を含まず、2番目の極小値は、それを含むことがわかった。殻モデル計算との比較より、基底状態バンド及び侵入バンドは、それぞれEPSの1番目及び2番目に関係していると考えられる。基底バンドの励起エネルギーや$$B(E2)$$の実験値は、3軸非対称モデル及びO(6)限界のIBMによって、ある程度再現できることがわかった。また、PESの浅い極小は原子核の形状がソフトであることを示唆している。以上より、基底状態バンドは、ソフトな三軸非対称変形していると考えられる。

論文

Quadrupole and hexadecapole ordering in DyB$$_2$$C$$_2$$; Direct observation with resonant X-ray diffraction

田中 良和*; 稲見 俊哉; Lovesey, S. W.*; Knight, K. S.*; Yakhou, F.*; Mannix, D.*; 國分 淳*; 金澤 雅行*; 石田 興太郎*; 七尾 進*; et al.

Physical Review B, 69(2), p.024417_1 - 024417_11, 2004/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.024417
 被引用回数：36 パーセンタイル：79.54(Materials Science, Multidisciplinary)

Dy L$$_{III}$$吸収端における電気四重極遷移による共鳴X線回折を用いて、DyB$$_2$$C$$_2$$の4$$f$$四重極及び十六重極秩序の直接観測を行った。回折データは24.7KにおけるDyの点群の4/$$m$$から2/$$m$$への対称性の低下と時間に偶でA$$_{g}$$対称性を持ったDy多重極の秩序に伴う構造変化を示した。この温度以下では結晶構造は空間群$$P$$4$$_2$$/$$mnm$$で記述され、Dyイオンは4$$c$$サイトを占める。この温度ではBとCからなる格子の変形が起こり、これは2/$$m$$の2回軸に垂直なBC面のバックリングに等しい。Dyの低エネルギー状態のモデルを示し、比熱,われわれのX線回折データ,中性子回折による磁気秩序との関係を論じる。

論文

Multiple Coulomb Excitation Experiment of $$^{66}$$Zn

小泉 光生; 関 暁之*; 藤 暢輔; 大島 真澄; 長 明彦; 木村 敦; 初川 雄一; 静間 俊行; 早川 岳人; 松田 誠; et al.

European Physical Journal A, 18(1), p.87 - 92, 2003/10

https://doi.org/10.1140/epja/i2003-10063-9
 被引用回数：16 パーセンタイル：68.41(Physics, Nuclear)

$$^{nat}$$Pbターゲットに、原研タンデム・ブースターで加速された$$^{66}$$Znビームを照射して、多重クーロン励起実験を行った。実験結果を最小自乗検索プログラムGOSIAで解析した結果、4つの${it E2}$マトリックスエレメントと、2$$_{1}$$$$^{+}$$準位の静電四重極モーメントを得ることができた。得られた${it B(E2)}$より、基底バンドは準回転バンドと解釈できることがわかった。また、2$$_{1}$$$$^{+}$$準位が、正の静電4重極モーメントを持つことがわかった。実験結果、及び、Nilsson-Strutinskyモデルによる表面ポテンシャルエネルギーの計算結果より、基底バンドは、ソフトな三軸変形をしていると考えられる。

論文

Interference between thomson scattering and resonant scattering in X-ray diffraction from CeB$$_{6}$$

長尾 辰哉*; 五十嵐 潤一

Journal of the Physical Society of Japan, 72(9), p.2381 - 2384, 2003/09

https://doi.org/10.1143/JPSJ.72.2381
 被引用回数：10 パーセンタイル：54.95(Physics, Multidisciplinary)

CeB$$_{6}$$の反強四重極秩序相におけるL吸収端近傍の共鳴散乱とトムソン散乱の両方の過程を考慮してX線回折の機構を理論的に研究した。格子歪み無しで、4f状態の反強四重極秩序相での電荷の異方性から実験に対応するトムソン散乱強度を計算で得る事ができた。この大きさはL吸収端近傍で共鳴散乱強度と同程度になり、二つの項は干渉を示すことを見いだした。これは、実験事実とよく対応する。これらの結果から、共鳴散乱及びトムソン散乱の両方とも反強四重極秩序の直接の反映であると結論される。

論文

Design of a focusing high-energy heavy ion microbeam system at the JAERI AVF cyclotron

及川 将一*; 神谷 富裕; 福田 光宏; 奥村 進; 井上 博光*; 益野 真一*; 梅宮 伸介*; 押山 義文*; 平 豊*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210(1-4), p.54 - 58, 2003/09

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)01007-3
 被引用回数：25 パーセンタイル：82.86(Instruments & Instrumentation)

現在原研高崎TIARAでは、radio micro surgery等の生物医学への応用を目指して、AVFサイクロトロンの垂直ビームラインに設置する集束方式高エネルギー重イオンマイクロビーム装置の開発を進めている。レンズ集束における色収差の低減のため、AVFサイクロトロンは100MeV級重イオンビームのエネルギー幅を10$$^{-4}$$以下にする必要がある。このためサイクロトロンRFシステムにフラットトップ加速技術が導入された。ビームラインは生物試料照射に適した鉛直下向きであり、オブジェクトスリットと発散制限スリットの二段のスリット、集束レンズである四連四重極電磁石により構成される。これにより空間分解能1$$mu$$mの重イオンマイクロビーム形成が可能となり、薄膜を介して大気中の試料を細胞レベル以下の精度で照射することが可能となる。さらに、短時間に多数の細胞を狙い撃ちするため、高速自動照準シングルイオン照射システムとマイクロビーム二次元走査システムをリンクさせ、散在する培養細胞等の微小試料に対して毎分1000個以上の高速シングルイオン照射を実現する。このような高速シングルイオンヒットには照射位置を正確にリアルタイムで観測できる検出システムが必要になる。そのために試料直下にシンチレータプレートを設置して、単一イオンが入射した際の微弱なシンチレーション光を超高感度カメラによって観測し、照射試料の光学顕微鏡画像と合成することで、照射試料へのシングルイオン入射位置を正確に把握できるシステムを開発中である。

論文

Mechanism of resonant X-ray scattering in DyB$$_{2}$$C$$_{2}$$

長尾 辰哉*; 五十嵐 潤一

Physica B; Condensed Matter, 329-333(Part2), p.628 - 630, 2003/05

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(02)02531-0
 被引用回数：5 パーセンタイル：31.4(Physics, Condensed Matter)

共鳴X線散乱と軌道秩序の関係を明らかにするために、DyB$$_{2}$$C$$_{2}$$の反強四重極秩序相において、Dy L$$_{III}$$吸収端近傍でのスペクトルを計算した。Dyの4f軌道は原子的に、5d軌道はバンドを構成するとした微視的モデルに基づいた計算を行い、格子変形を仮定せずに、最近の実験とよく一致するスペクトルを得ることができた。このことは、この物質では、共鳴X線散乱スペクトルは5d-4fクーロン相互作用の異方的部分により5d軌道が分極することにより生じていることを強く示している。

論文

First measurement of the quadrupole moment in the 2$$_1^+$$ state of $$^{84}$$Kr

長 明彦; Czosnyka, T.*; 宇都野 穣; 水崎 高浩*; 藤 暢輔; 大島 真澄; 小泉 光生; 初川 雄一; 片倉 純一; 早川 岳人; et al.

Physics Letters B, 546(1-2), p.48 - 54, 2002/10

https://doi.org/10.1016/S0370-2693(02)02660-6
 被引用回数：10 パーセンタイル：51.1(Astronomy & Astrophysics)

$$^{84}$$Kr ビームを$$^{98}$$Mo, $$^{nat}$$Pb ターゲットに照射しクーロン励起実験を行った。最小自乗コードGOSIAを用いて$$^{84}$$Krの5つの低励起状態について6つの行列要素を求めた。2$$_1^+$$準位の四重極能率がはじめて得られた。実験で得られた四重極能率及びE2換算遷移確率は、N=50同中性子体の励起準位を系統的に再現した殻模型計算と良く一致している。

論文

高分解能四極子質量分析計の開発とセラミックス製四極子電極の試作

阿部 哲也; 廣木 成治

FC Report, 15(12), p.276 - 278, 1997/00

核融合研究において、D$$_{2}$$中の$$^{4}$$Heを検出できる真空計測器を開発する必要性は、(1)D-T反応の最適制御のため、(2)$$^{4}$$Heをプローブガスとして用いる真空リーク探知のため、である。しかしながら、D$$_{2}$$と$$^{4}$$Heの質量差は、0.0256amuと極めて小さいため、従来型の四極子質量分析計(QMS)では、両者を分別測定することは非常に難しかった。このため原研では、QMSの高分解能化にとりくみマシュー方程式の第2安定領域を計測原理としたQMSを開発してD$$_{2}$$,$$^{4}$$Heを分別測定することに成功した。本論文では、この開発した高分解能QMSの計測原理、実測シグナル例及びQMSの耐熱性向上を目指したセラミックス製四極子電極を有する高分解能QMSの性能等について述べる。

論文

Moessbauer spectroscopic study on Eu-Nb complex oxides

佐伯 正克; 中田 正美; 正木 信行; 中村 彰夫

SIF Conf. Proc., Vol. 50 (ICAME-95), 0, p.119 - 122, 1996/00

ペロブスカイト型Eu-Nb酸化物を合成し、$$^{151E}$$uメスバウア分光法及びXRD法でその特徴を調べた。Eu$$_{2}$$O$$_{3}$$とNbO又はNbとの混合物を高真空下で加熱する合成過程のEuの還元速度は、NbよりNbOの方が速いことが分かった。また、四極子分裂に対する電場勾配が一連の化合物中で、正、負ともに出現することを初めて見いだした。さらに、Eu$$^{3+}$$の異性体シフトの値としては、これまで報告された酸化物系化合物中で、飛びぬけて大きい値を見いだした。この値はEu-Oの結合距離と一次の相関があることが分かった。Eu-Oが短くなり、共有結合性が増しても4f電子は結合関与せず、5d、6s、6p軌道の関与があるためと考えられる。

論文

High-resolution mass spectrometric analysis of gases released from graphite during sequential helium and deuterium glow discharge cleanings

廣木 成治; 長谷川 靖洋*; 金子 一彦*; 阿部 哲也; 村上 義夫

Journal of Nuclear Materials, 224, p.293 - 298, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(95)00074-7
 被引用回数：7 パーセンタイル：59.15(Materials Science, Multidisciplinary)

黒鉛壁の表面清浄化のために行う、重水素とヘリウムの放電洗浄過程において、ヘリウムと重水素ガスの黒鉛壁への吸蔵量および壁からの放出量を高分解能四極子質量分析計で測定した。重水素とヘリウムの放電洗浄過程で多量の重水素が吸蔵、放出されるのに対し、ヘリウムはごく僅かしか放出されなかった。300$$^{circ}$$Cベーキングの状態で重水素とヘリウムの放電を行ったところ、重水素放電中のヘリウムの放出量は、重水素の吸蔵量の約1/70であった。室温で重水素とヘリウムの放電にさらした黒鉛試料の昇温脱離スペクトルを高分解能四極子質量分析計で調べたところ、ヘリウムは150$$^{circ}$$C前後に脱離のピークがあることがわかった。

論文

Applicability of the rf-only mode in a quadrupole mass spectrometer for direct analysis of keV ions

廣木 成治; 金子 一彦*; 村上 義夫

Vacuum, 46(12), p.1445 - 1447, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0042-207X(95)00168-9
 被引用回数：7 パーセンタイル：40.68(Materials Science, Multidisciplinary)

イオンの分離に高周波電圧のみを用いた四極子質量分析計(QMS)が、数keVのイオンの直接分析に適用可能かどうかを実験的に調べた。核融合装置の放電洗浄実験等では、数keV以下のイオンが壁に入射する。このため、放電洗浄機構の解明には数keVのイオンの分析が重要となる。しかしながら、イオンの分析に使われる通常のQMSで直接分析できるイオンのエネルギーは、高々数十eVであり、数keVのイオンの分析には複雑な減速電極が必要とされていた。これに対し本実験に用いたQMSは、マシュー線図の高次の安定領域を利用しており、減速電極は必要ない。このQMSを使って3kVに加速した空気のイオンを分析したところ、酸素(O$$_{2}$$:32amu)のピークの半値幅分解能で約48が得られ、このQMSが数keVのイオンの直接分析に使える可能性があることを示した。

論文

Detection of a 10$$^{-4}$$ helium peak in a deuterium atmosphere using a modified high-resolution quadrupole mass spectrometer

廣木 成治; 阿部 哲也; 村上 義夫

Review of Scientific Instruments, 65(6), p.1912 - 1917, 1994/06

https://doi.org/10.1063/1.1144842
 被引用回数：20 パーセンタイル：82.6(Instruments & Instrumentation)

核融合研究において重水素(D$$_{2}$$)中のヘリウム($$^{4}$$He)濃度測定は、D-T反応の最適制御やD$$_{2}$$使用機器のヘリウム漏れ試験等のために必須のものとなりつつある。しかしながらD$$_{2}$$と$$^{4}$$Heの質量数の差はきわめて小さいため、通常の四極子質量分析計ではD$$_{2}$$中の$$^{4}$$Heを検出することが困難とされていた。そこで四極子質量分析計の高分解能化の研究の一環としてイオン透過率の計算を行い、マシュー線図の第II安定領域の上側頂点付近が高分解能化に最も有利であることを明らかにした。そしてこの結果をもとに実験を行い、$$^{4}$$He$$^{+}$$とD$$_{2+}$$のピーク強度比が1:10$$^{4}$$程度まで測定可能なことを実証した。

論文

Development of a QMS with a ceramic single-piece quadrupole

廣木 成治; 阿部 哲也; 村上 義夫; 高野 由重*; 樋口 松夫*; 三宅 雅也*

Vacuum, 44(2), p.71 - 74, 1993/00

https://doi.org/10.1016/0042-207X(93)90350-J
 被引用回数：2 パーセンタイル：16.19(Materials Science, Multidisciplinary)

窒化珪素(Si$$_{3}$$N$$_{4}$$)製セラミック一体型四極子を用いた四極子質量分析計を開発した。4つの双曲線電極は10$$mu$$m厚の金属薄膜で被覆され、また、この電極の内接円の半径は4.3mm、長さは200mmとした。この四極子を用いた四極子質量分析計の評価試験を行ったところ、従来の金属製四極子を用いた場合とほぼ同等の感度と分解能を得ることができた。

論文

Development of a quadrupole mass spectrometer using the second stable zone in Mathieus stability diagram

廣木 成治; 阿部 哲也; 村上 義夫

Review of Scientific Instruments, 62(9), p.2121 - 2124, 1991/09

https://doi.org/10.1063/1.1142377
 被引用回数：15 パーセンタイル：81.27(Instruments & Instrumentation)

マシュー線図の第2安定領域を利用した四重極質量分析計を開発し、そのマススペクトルを従来の第1安定領域を使ったものと同一条件で比較、検討した。その結果、第2安定領域を利用した四重極質量分析計の特性として、四重極電極に加える直流+高周波電圧が高くなるため分析範囲が低質量数側に限定され、検出感度が約1桁低下するが、マススペクトルのピーク形状においてゼロレベル近傍でのピークの裾引きがほとんど見られず、従来型より高分解能となることが明らかとなった。

論文

Development of a movable quadrupole mass spectrometer for measuring gas density

廣木 成治; 阿部 哲也; 小原 建治郎; 村上 義夫

J. Vac. Sci. Technol., A, 9(1), p.154 - 157, 1991/01

真空容器内で分析管を移動させながら分圧を測定することが可能な四重極形真空分圧計を開発した。高周波同調検出回路をステンレス製の円筒形容器に入れて真空パックとし、分析管に組込んだ。また、分析管に指向性を持たせるため、ガス取込み口に細管を設けた。実験は、分析管を真空容器中央に回転導入端子を介して水平方向に$$pm$$30゜動かすことができるように取付けて行われた。ガス導入用ノズル先端から分析管まで125mmの距離に設定しノズルから1.9$$times$$10$$^{-5}$$Pam$$^{3}$$/sのアルゴンガスを噴出させたとき、分析管がノズルに正対した位置(0゜)でのAr$$^{+}$$出力に対する-30゜の位置での出力の比が1.09であった。また、真空容器全体を150$$^{circ}$$Cにベーキングしながらこの分圧計を作動させたが、m/e=1~50で正常なマススペクトルを得ることができた。

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