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奥 隆之; 鈴木 淳市; 笹尾 一*; 山田 悟; 古坂 道弘*; 安達 智宏*; 篠原 武尚*; 池田 一昭*; 清水 裕彦
Physica B; Condensed Matter, 356(1-4), p.126 - 130, 2005/02
被引用回数：11 パーセンタイル：45.47(Physics, Condensed Matter)われわれは、六極磁石に基づく中性子磁気レンズを開発した。中性子が六極磁場に入射すると、中性子のスピンが磁場と平行な場合、中性子は集光され、反平行な場合は発散される。角度分解能の向上や、高効率測定を目的とした集光型中性子小角散乱法が提案されている。中性子磁気レンズは、物質による中性子の吸収や散乱を引き起こさないため、集光型中性子散乱法で用いる中性子集光光学素子として、最適な素子であると考えられる。最近、われわれは集光型中性子小角散乱法にとって、十分な口径と中性子集光能力を有する中性子磁気レンズを開発した。本研究では、この中性子磁気レンズを用いて、集光型中性子小角散乱実験の検証実験を行ったので、その結果について報告する。
鈴木 淳市; 奥 隆之; 安達 智宏*; 清水 裕彦; 鬼柳 善明*; 加美山 隆*; 平賀 富士夫*; 岩佐 浩克*; 佐藤 孝一*; 古坂 道弘*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.120 - 124, 2004/08
被引用回数：11 パーセンタイル：58.51(Instruments & Instrumentation)中性子小角散乱法は、物質科学,生命科学研究にとって重要な手法である。しかし、その観測q
は、従来のピンホール型の小角散乱装置では、
10
nm
に限られていた。より小さなq領域の測定を行うためには、ILLにあるD11のように非常に長尺(80m)の装置を構成する必要があったが、この問題を克服するために、近年、集光レンズを用いた小角散乱法が提案され、建設されている。例えば、集光レンズにトロイダルミラーや両凹物質レンズを用いた装置である。最近、われわれは六極磁石に基づいた中性子磁気レンズを開発し、集光型小角散乱法の実証実験を行った。中性子磁気レンズは、レンズ材によるビームの吸収や散乱が一切なく、高精度の集光には理想的な素子であると言える。実際、われわれは、数ミクロンのシリカ粒子の散乱を2
10
nmまで観測することに成功した。われわれは、さらなる最適化によりqを110nmまで拡張できると考える。
奥 隆之; 鈴木 淳市; 笹尾 一*; 安達 智宏*; 篠原 武尚*; 池田 一昭*; 森嶋 隆裕*; 酒井 健二*; 鬼柳 善明*; 古坂 道弘*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.116 - 119, 2004/08
被引用回数：21 パーセンタイル：77.78(Instruments & Instrumentation)中性子の磁気モーメントと磁場との相互作用を利用することにより、中性子の吸収や散乱を受けることなく、中性子ビームを制御することができる。六極磁場は、中性子に対してレンズとして機能する。中性子は、そのスピンが磁場と平行な場合、六極磁場により集光され、反平行な場合は発散される。六極磁場のレンズ機能は、過去に6ピース型の永久六極磁石を用いて実験的に検証された。しかし、実際の中性子散乱実験に用いるためには、20mm
程度以上の大きな口径と十分な中性子集光能力を兼ね備えた六極磁石を開発する必要がある。そこで、現在、われわれは実用レベルの六極磁石として、超伝導六極電磁石,Halbach型六極永久磁石,パルス型六極電磁石の開発を行っている。今回、現在開発中の各六極磁石の性能と中性子散乱実験への応用方法について議論する。
奥 隆之*; 酒井 健二*; 安達 智宏*; 池田 一昭*; 清水 裕彦*; 丸山 龍治*; 日野 正裕*; 田崎 誠司*; 鬼柳 善明*; 加美山 隆*; et al.
Physica B; Condensed Matter, 335(1-4), p.226 - 229, 2003/07
被引用回数：7 パーセンタイル：39.38(Physics, Condensed Matter)中性子ビームを集束・偏極するための超伝導六極磁石への応用を目的として、正接な磁場勾配を与える高周波スピンフリッパーを開発した。このスピンフリッパーは、直径50mmの大きなビーム断面積を持つ4A以上の冷中性子ビームのスピンを制御することが可能である。偏極冷中性子ビームを用いた試験により、高いフリッピング特性が確認された。
西村 昭彦; 杉山 僚; 宇佐美 力; 大原 和夫*
Journal of Materials Science; Materials in Electronics, 14(1), p.1 - 3, 2003/01
超高出力レーザー媒質候補としてのイッテルビウムガラス材料の性能向上について報告する。高濃度にイッテルビウム3価イオンを含有させたレーザーガラスを製作し、その線膨張係数をサファイヤに一致させた。強励起され発熱するイッテルビウムガラスの表面に熱除去のためのサファイヤ板を密着させた。間隙には1-ブロモナフタレンを充填することで、界面からの反射損失の低減と熱伝達の改善に成功した。集光強度20kW/cm
の励起実験を行い、冷却特性の改善の確認及び界面の損傷が生じないことを確認した。イッテルビウムガラスとサファイヤの複合化により超高出力レーザーシステムの繰り返し動作の向上が可能である。
西村 昭彦; 赤岡 克昭; 大図 章; 宇佐美 力*
Journal of Nuclear Science and Technology, 38(12), p.1043 - 1047, 2001/12
小型高効率レーザー開発のために熱レンズ計測を行った。レーザー媒質には高い飽和フルエンス特性をもつイッテルビウム含有リン酸ガラスを使用した。強励起光源には開発したフラッシュランプ励起フリーランニングチタンサファイアレーザーを応用した。ガラス表面での励起強度は800kW/cmを超え、半導体レーザー歴の模擬照射に十分な強度を得た。Shack-Hartmann型の波面計測センサーを発展させ、強励起したイッテルビウム発振器の熱レンズ効果測定に適用した。強励起したイッテルビウムガラスの透過波面を100Hzの高繰り返しで計測し、この波面をZernike係数に展開した。冷却過程においてフォーカス成分の冷却特性は非定常1次元熱伝導方程式の予測と一致し、熱レンズ効果の時間変化を明らかにすることができた。
石井 保行; 磯矢 彰*; 荒川 和夫; 小嶋 拓治; 田中 隆一*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 181(1-4), p.71 - 77, 2001/07
被引用回数：14 パーセンタイル：68.97(Instruments & Instrumentation)デュオプラズマトロンタイプのイオン源と加速電極の単孔レンズ及び、ビーム加速機能を併せ持つ加速レンズを使用して超マイクロイオンビーム形成装置を設計及び、製作した。この装置を用いて予備実験を行い、ビームエネルギー30keV程度で、径0.43
m程度のマイクロビームを形成することができた。しかし、この径は軌道計算で得られた値より大きく、しかも集束点の移動が観測された。この問題を解決するため、2つの実験を行った。レンズ系に入射するビームの発散角を調整することによりビームエネルギー30keV程度で、径0.28m程度のマイクロビームを得ることができた。集束点の移動をわずかに低減できた。この結果から、0.1m級のビーム径で、安定なビームの形成に向けた研究の方向性を得ることができた。
西木 直己*; 目時 直人; 曽山 和彦; 小池 良浩; 鈴木 淳市; 藤原 悟; 芳賀 裕子*; 小泉 智
Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.480 - 482, 2001/05
中性子を用いた研究は、固体物理、材料等の工学、そして生命科学の領域に至るまで、ますますその裾野が広がりつつある。にもかかわらず中性子フラックスはここ数十年間増加してないことから、中性子光学素子による集光技術の開発、そしてそれらを用いて中性子によるイメージングを行い、研究に用いる要求が高まっている。そこでこの黎明研究では、松下電器が開発したトロイダル曲面状に湾曲した黒鉛結晶を用いて中性子集光及び中性子結像そして顕微鏡の開発の目的で、この湾曲結晶を用いたX線中性子集光素子の中性子集光特性を調べた。このグラファイト光学素子は、原材料のポリイミドシートから予備処理工程で作成されたグラファイトの前駆体の熱硬化性を利用してトロイダル形状に仕上げた。1mmの点光源から発生した1.54Åの中性子を、256mm離れた中性子イメージングプレート上に約1.4mmのサイズに集光させることができた。集光倍率は約150倍であった。結像実験は行えなかったが、冷中性子源と組み合わせた光学デバイスとしての可能性を考察した。
奥 隆之*; 森田 晋也*; 守安 精*; 山形 豊*; 大森 整*; 安達 智弘*; 清水 裕彦*; 佐々木 圭太*; 広田 智章*; 岩佐 浩克*; et al.
JAERI-Conf 2001-002, p.537 - 541, 2001/03
中性子利用効率を高めるために中性子レンズの開発を進めている。今回、われわれは冷中性子に対して透過率の高いフレネル型の物質レンズを開発し、集光特性を評価した。
石井 保行; 磯矢 彰*; 荒川 和夫; 田中 隆一*
JAERI-Conf 2000-019, p.117 - 120, 2001/02
ビームエネルギー100keV、径0.1m級のH
によるマイクロビームの形成を目指した、超マイクロビーム形成装置の研究開発を行ってきた。本装置の開発状況についてこれまでに本研究会においてビーム形成概念、イオン源の性能及びビーム径測定系について発表してきた。今回の発表では超マイクロビーム装置に対して行った種々の改良点のうち、ビーム径測定系と、0.5m程度まで集束できたビーム径の測定結果について発表する。また、このビームよりさらに小さなビーム径を安定に形成できない問題に加えて、遅い動きではあるが、ビーム移動の問題がある。この対策として、レンズ系へのビームの入射角度を小さく固定する電極系を設置したが、有効な対策にならなかった。この結果を踏まえて上記問題点の現在の解釈と今後の対策についても示す。
花島 進
JAERI-Conf 2000-019, P. 109, 2001/02
原研タンデム加速器の負イオン入射ラインで入射ビームの位相空間分布を測定する装置の基本設計を行った。この装置は、ビームの光軸に垂直な2つの方向の位置と傾き、計4つの次元の空間での密度分布を測定する。装置は上流から2つの偏向器、コリメータ、粒子検出器を配置し、2つの偏向器でビームの1区画をコリメータの軸上に移し、粒子検出器でその流量を測る。その場所を適互走査して、ビームの位相空間での分布を測る。偏向器は、ワイヤー電極と分圧抵抗によるシュラウド型偏向器を考案した。これは1つの偏向器で、2つの平行平板偏向器を合わせた役を果たせるため、装置空間を節約できる。シュラウド型偏向器の原理は、静電4重極レンズなどにも応用が効く。
上坂 充*; 木下 健一*; 渡部 貴宏*; 菅原 淳*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 小林 鉄也*; Halz, N.*; 中島 一久; 酒井 文雄*; et al.
IEEE Transactions on Plasma Science, 28(4), p.1133 - 1142, 2000/08
被引用回数：14 パーセンタイル：41.8(Physics, Fluids & Plasmas)レーザープラズマ加速の入射器として、フォトカソード高周波電子銃の研究を行った。16MeVの電子ビームエネルギー、6
mm.mradのエミッタンス、240フェムト秒のパルス幅、1バンチあたり350ピコクーロンの電荷を得ることができた。フェムト秒の電子パルス波形計測手法としては、フェムト秒ストリークカメラ、コヒーレント遷移放射干渉法、マイケルソン干渉計、遠赤外線ポリクロメーターを使用した。それにより、200フェムト秒以上のパルス幅においてはストリークカメラが最も信頼性が高く、短いパルス幅においてはポリクロメーターが一番よかった。フォトカソード高周波電子銃用のYLFレーザーと電子ビームとの同期においては、3.5ピコ秒を成し遂げた。これらに基づき、より同期のよい、カーレンズモードロックのTi:Sapphireレーザーを導入した。これにより、タイミングジッターは320フェムト秒まで下がった。
西村 昭彦; 赤岡 克昭; 大図 章; 杉山 僚; 宇佐美 力*; 的場 徹
Advanced High-power Lasers (Proceedings of SPIE Vol.3889), p.414 - 419, 2000/00
強励起したイッテルビウムガラス内部に生じる熱レンズ効果をシャックハートマン型波面センターを用いて測定した。ジュールレベルの高エネルギーパルス発生のためにフラッシュランプ励起チタンサファイヤレーザーを開発した。励起波長915nmにおいてパルスエネルギー1J、パルス時間160msの高エネルギーパルスを行い、イッテルビウムガラス発振器から最大330mJ、スロープ効率は53%を得た。励起強度800kW/cmにおいて強励起したイッテルビウムガラスは強い熱レンズ効果が現れたが、その内部及び表面には損傷は認められなかった。熱レンズ効果測定のため強励起下のガラスを透過するHe-Neレーザー光の波面計測を行った。計測した波面を展開しZernike係数を求めたところフォーカス成分が支配的であり、励起後300msで完全に消失することが判明した。
西村 昭彦; 大図 章; 赤岡 克昭; 宇佐美 力*; 杉山 僚*; 的場 徹
電気学会光・量子デバイス研究会資料OQD-99-1-6, p.25 - 28, 1999/03
強励起可能な高エネルギーパルス励起レーザーを開発した。ゲイン媒質には高品質チタンサファイアロッドを用いXeフラッシュランプ励起により高エネルギーパルスを発生させた。この励起レーザーを用いて半導体レーザー直接励起が可能なイッテルビウムガラスの強励起発振試験を行った。励起波長915nmにおいてパルスエネルギー1J、パルス時間160msの高エネルギーパルスを行い、イッテルビウムガラス発振器から最大330mJを得た。発振スロープ効率は53%を得た。励起強度800W/cmにおいて強励起したイッテルビウムガラスは強い熱レンズ効果が現れたが、その内部及び表面には損傷は認められなかった。さらに熱レンズ効果測定のため強励起下のガラスを透過するHe-Neレーザー光の波面計測を行った。計測した波面を展開しZernike係数を求めたところ、3次のフォーカス成分が支配的であり、励起後30msで消失することが判明した。
石井 保行; 磯矢 彰*; 田中 隆一
F-113-'98/NIES, p.105 - 108, 1998/00
超マイクロイオンビーム形成技術の開発ではビーム径0.1m以下を目標としたマイクロビーム形成装置を開発している。この装置はイオン源、加速レンズ及びビーム径測定系の三つの部分から構成されている。イオン源はデュオプラズマトロン型で、低エネルギー、かつエネルギー幅の狭いビームを発生する。加速レンズは電場の侵み出しによる単孔レンズ効果を利用したレンズで、これを二段階に組み合わせることで大きな縮小率を得る。ビーム系の測定には ナイフエッジ法を採用し、先端厚が0.1m以下のナイフエッジを製作した。これらの部分を一つにまとめることで超マイクロイオンビーム装置の組み立てはほぼ完了した。現在、イオン源及び初段のビーム加速実験を行っている。発表は超マイクロイオンビーム装置の概要、イオン源からの発生電流量及び初段加速レンズでのビーム加速実験について行う。
小原 建治郎; 角舘 聡; 岡 潔; 中平 昌隆; 伊藤 彰*; 森田 洋右; 木村 正信*; 佐々木 奈美*; 荻野 修司*; 坂田 重義*; et al.
Proc. of 1997 RADECS Conf. Data Workshop (RADECS 97), 0, p.69 - 74, 1997/00
核融合実験炉(ITER)の炉内・炉外観察装置への適用を目的に耐放射線性CCDカメラの開発を進めている。第1段階の照射試験の結果では、標準型カメラの耐放性は約2kGyで、レンズの透過率減少とカメラヘッドの電気的特性の劣化が確認された。これらの結果を基に、第2段階では耐放性を高めるための方策として、(1)耐放性レンズ (2)電気的特性の劣化を補償するための機能(感度アップ、黒基準レベルと波形補正)をカメラヘッドをカメラコントロールユニットに取り付けた。本カメラは、現在高崎研の照射施設でガンマ線照射中であり、その効果の一部が確認されている。本会議では、これらの結果について報告する。
石井 保行; 田中 隆一; 磯矢 彰*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 113(1-4), p.75 - 77, 1996/06
被引用回数：16 パーセンタイル：77.77(Instruments & Instrumentation)デバイスの内部構造の分析等に0.1m級のマイクロビームの要求が高まっている。しかし、現在広く用いられている磁気レンズを使ってビームを絞る方法は、球面収差および色収差の増大のために限界がある。この限界を高くして0.1m級のマイクロビームを発生する超マイクロビーム発生装置の研究開発を行っている。上記色収差の軽減のために、この収差の原因であるビームのエネルギー幅を減少させる研究を行った。ビームのエネルギー幅はイオン源から発生するため、ビームのエネルギーを減少させる専用のイオン源が必要である。この目的のためにイオン源を考案した。このイオン源からH
およびArイオンを小径の引き出し孔より発生させ、ビームのエネルギー幅の測定を行った。このイオン源と実験の結果を発表する。
石井 保行; 磯矢 彰*; 田中 隆一
第8回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.74 - 77, 1996/05
加速レンズを用いてイオンビームをビームサイズ0.1mオーダーに集束することを目的とした、超マイクロビーム発生装置の研究開発を行っている。ビームサイズ縮小の軌道計算からイオン源で発生するビームに対して条件が得られている。この条件を満足するビームを発生するイオン源は存在せず、新しいイオン源を研究開発しなければならない。要求されるビームの発生を目標とした、超マイクロビーム用イオン源を試作した。この試作機を用いて種々の条件でビーム形成実験を行っている。試作機にHガス、Arガスを使用して水素イオン、Arイオンビームを発生させ、各々のビームに対してビームの発散角、分布およびエネルギーの幅を求める実験を行った、この結果を発表する。
福田 光宏; S.Adam*
JAERI-Conf 95-021, 0, p.344 - 346, 1995/10
サイクロトロンにおけるビームシミュレーション計算コードに輸送行列を用いた新しい手法を導入した。計算にあたっては、サイクロトロンをいくつかのセクションに分割し、各セクションの境界における平衡軌道のデータテーブルを基にして粒子の運動を解くという手順を採用している。データテーブルには、ベータトロン振動の特性が含まれており、この新しい概念においては、1つのセクションが3つの薄レンズと2つのドリフト空間から構成され、輸送行列はその薄レンズの集束強度で表されている。この概念により輸送行列の4つの要素が物理的意味を持つ3つの独立変数で表されることになり、しかも常に行列式が1となることからリュービルの定理も完全に満たされるという利点も持っている。この概念を導入することにより輸送行列を用いた従来の軌道計算が、計算精度及び物理系意味の付加という点において格段に進歩した。
神谷 富裕; 須田 保*; 田中 隆一
第7回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, 0, p.55 - 58, 1994/00
MeV軽イオン用のサブミクロンマイクロビーム形成装置を製作し、TIARAの3MVシングルエンド型加速器のビームライン上に設置した。-RBS、-PIXEの他、新たなビーム応用の実現のため、電流100pA以上、ビームスポットサイズ0.25mのマイクロビーム形成を目標としている。レンズ系における色収差とターゲット電流の安定性を考慮し、加速電圧安定度
110
と曲率半径1.5mの90度分析電磁石による高エネルギー分解能を実現した。また、スリット、Qレンズ等のレンズ系の主要構成機器については、寄生収差を極小にするための高精度な工作、組立およびアライメントが行われた。2MeV Heイオンによるビーム計測実験において、テスト試料の二次電子マッピングを行い、ビームサイズを測定した。本報告では、マイクロビーム装置の概要とビーム計測実験について述べる。
