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中村 龍也; 藤 健太郎; 小泉 智克; 鬼柳 亮嗣; 大原 高志; 海老根 守澄; 坂佐井 馨
Proceedings of 2022 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference and Room Temperature Semiconductor Detector Conference (2022 IEEE NSS MIC RTSD) (Internet), 2 Pages, 2022/11
J-PARC物質・生命科学実験施設に設置されたSENJU回折計用として、新たに薄型の位置敏感シンチレータ中性子検出器を開発した。本検出器は既設のオリジナル検出器と同等の有感面積(256
256mm)とピクセル分解能(44mm)を保持しつつ、奥行きは12cm(オリジナルの40%)の薄型へと改良した。製作した6台の検出器はいずれも検出効率60%(2A)、計数均一性5-8%と良好な性能を示した。現在、これらの検出器はビームライン内の回折計に装填されており、数か月の安定動作が確認されている。
寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*
放射線(インターネット), 47(3), p.89 - 96, 2022/10
We developed a novel single-end readout type position-sensitive optical fiber radiation sensor. This sensor measures the radiation intensity distribution along the fiber with light readout only from single end of the optical fiber. To estimate the radiation intensity distribution, we analyzed the wavelength spectrum output at single end of the fiber, which contains information about the transmission distance of light inside the fiber. Based on the unfolding of the wavelength spectrum, the radiation intensity distribution along the fiber could be estimated. The effects of wavelength channel selection and signal-to-noise ratio of the wavelength spectrum on radiation distribution estimation were evaluated. In addition, we performed that our optical fiber sensor could estimate the radiation intensity distribution under the dose rate of 3 Gy/h. The dose rate detection limit was estimated to be 21 mGy/h for the irradiation range of 20 cm.
中村 龍也; 藤 健太郎; 坂佐井 馨
波紋, 27(1), p.4 - 7, 2017/01
J-PARC MLFにおける波長シフトファイバ光読み出し技術を用いたシンチレータ中性子検出器の成果についてレビューする。このタイプの検出器はピクサイズ、位置分解能等の設計において極めて大きな柔軟性を有する。我々はこの特徴を最大限に利用して装置の性能に適した検出器を開発し、数10台を実機稼働させている。本報ではSENJU検出器の開発から近年の
He代替検出器に対する取り組みについても紹介する。
西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也; 寺田 隆哉; 大道 博行
Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 9(3), p.221 - 224, 2014/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Nanoscience & Nanotechnology)耐熱FBGセンサをフェムト秒レーザー加工により製作し、原子炉配管の高温に適用した。このセンサを鋼板表面に実装し、共振条件での振動試験を実施した。本センサの耐熱性能は600
Cである。安定化波長可変レーザーを使用して原子炉の日常点検のモニタとして利用できることを試験した。このセンサを繰り返し歪み計測を行なえるよう振動鋼板に取り付けた。溶接、ロウ付け、半田付け、そして貴金属接着剤など、各種の取り付け方法について議論した。
片桐 政樹; 松林 政仁; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 海老根 守澄; 美留町 厚; Rhodes, N.*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.313 - 316, 2004/08
被引用回数：13 パーセンタイル：63.95(Instruments & Instrumentation)蛍光体/中性子コンバータ検出シートの背面に吸収波長帯の異なる二種類の波長シフトファイバを直交して配置し、中性子の入射位置を読み出す背面読み取り法を開発した。この背面読み取り法と直角に折り曲げた波長シフトファイバとを組合せることにより、コンパクト化を実現した中性子イメージ検出器を開発した。X軸及びY軸の位置分解能はそれぞれ0.6mmと0.7mmであった。この位置分解能性能は、従来のクロスド・ファイバ読み取り法とほぼ同じ性能であった。コンパクト化が可能となったことから、中性子散乱実験装置を製作するうえで大きな問題となっていたデッドスペースを小さくすることが可能となった。
山川 考一; Barty, C. P. J.*
Optics Letters, 28(23), p.2402 - 2404, 2003/12
被引用回数：32 パーセンタイル：76.2(Optics)われわれは、繰り返し数10Hz,出力エネルギー20mJ以上を発生する広帯域リング型チタンサファイア再生増幅器を開発した。チャープパルス増幅法と再生パルス整形技術により、出力エネルギー10mJ以上の2波長フェムト秒レーザー光(波長間隔120nm)の発生に成功した。また、発生した2波長フェムト秒レーザー光の差周波混合を行い、波長6ミクロンから11ミクロンまでの中赤外光発生に成功した。
片桐 政樹; 坂佐井 馨; 松林 政仁; 高橋 浩之*; 中澤 正治*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 513(1-2), p.374 - 378, 2003/11
被引用回数：3 パーセンタイル：27.69(Instruments & Instrumentation)短半減期蛍光体とクロスファイバー読み出し法を用いた高計数率・高位置分解能中性子イメージング検出器を開発した。蛍光体としてはY
SiO
、有機蛍光体などを用い中性子コンバータとしては7Li
B
O
を用いる。冷中性子ラジオグラフィ施設を用いた中性子照射実験の結果、位置分解能0.6mmを維持したまま3Mcpsの高計数率中性子イメージングが可能であることを確認した。
山川 考一
JAERI-Research 2003-017, 9 Pages, 2003/09
JAERI-Research-2003-017.pdf:0.93MB
われわれは、繰り返し数10Hz,出力エネルギー20mJ以上を発生する広帯域リング型チタンサファイア再生増幅器を開発した。チャープパルス増幅法と再生パルス整形技術により、出力エネルギー10mJ以上の2波長フェムト秒レーザー光(波長間隔120nm)の発生に成功した。
森林 健悟
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 205, p.346 - 349, 2003/05
被引用回数：2 パーセンタイル：21.31(Instruments & Instrumentation)高強度レーザーをゼノンやクリプトンクラスターに照射すると、高温高密度状態が発生し、電子衝突電離過程により多価イオン及びその内殻励起状態,多重内殻励起状態が生成され、短波長X線が発生することが観測されている。ここでは、高強度レーザーをゼノンクラスターに照射したときの多価イオン生成過程、及びX線発生過程に関するシミュレーション研究を行った。電子密度を10
/cm
510
/cm,電子温度を140keVとして、X線発生量の密度・温度依存性を調べた。その結果、10
cm
以上の密度,5keV以上の温度のとき、実験で観測されているようにXe
という高電荷イオンからのX線発生量が大きくなることがわかった。また、イオンの電荷が大きくなるにつれて、電子衝突電離断面積が小さくなり、それに伴って内殻励起状態の寿命が長くなり、その結果、X線量が増えることを明らかにした。X線量から評価した密度は、プラズマシミュレーションで算出される値よりも非常に大きい。今後、さらに、原子過程モデルを高精度にするために、電子衝突励起過程など他の高速原子過程を考慮する必要がある。
藤 健太郎; 片桐 政樹; 坂佐井 馨; 松林 政仁; 美留町 厚; 高橋 浩之*; 中澤 正治*
Applied Physics A, 74(Suppl.1), p.S1601 - S1603, 2002/12
被引用回数：6 パーセンタイル：28.33(Materials Science, Multidisciplinary)大面積/高計数率な中性子イメージングを目指してLiガラスシンチレータと波長シフトファイバを組み合わせた中性子イメージング検出法を開発した。検出器の構造は、Liガラスシンチレータの4つの側面に波長シフトファイバを配置しアレイ化した構造である。X軸及びY軸の位置はガラスシンチレータのそれぞれ相対する側面に配置されたファイバの同時計数が成立した場合に決定する方法を用いている。5mm5mm2mmtのLiシンチレータを44のアレイとした検出器を用いた基礎実験により、3Mcpsの中性子が入射してもリニアリティ良く中性子イメージングが可能であることを確認した。
片桐 政樹; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 松林 政仁; 美留町 厚; 高橋 浩之*; 中澤 正治*
Applied Physics A, 74(Suppl.1), p.S1604 - S1606, 2002/12
被引用回数：6 パーセンタイル：28.33(Materials Science, Multidisciplinary)高位置分解能/高計数率な中性子イメージングを目指して新しい中心位置決定法によるクロスファイバ読み取り法を用いた高位置分解能シンチレーション中性子イメージング検出法を開発した。検出器の構造は、シンチレータの上下の面にクロスした波長シフトファイバを配置した構造である。これまでは、中性子入射位置周辺で蛍光を検出したファイバのなかで最も蛍光の量が多いファイバの位置を入射位置としていた。考案された方法では、複数のファイバの同時計数を行い同時計数したファイバの中心の位置を中性子入射位置としている。この方法により、中心位置決定回路の簡易化を図りコストを削減するとともに高計数率化を可能とした。ZnS:Ag/LiFシンチレータを用いた基礎実験により、0.5mmの位置分解能が得られることを確認した。
O crystals桐山 博光; 井上 典洋*; 山川 考一
Optics Express (Internet), 10(19), p.1028 - 1032, 2002/09
被引用回数：5 パーセンタイル：28.74(Optics)極短パルス・超高ピーク出力チタンサファイアレーザーのより高出力化を目的として高エネルギー・大口径Nd:ガラスレーザー光の波長変換器の開発を行った。本波長変換器は高エネルギーでかつ低い入射レーザー光強度で高い変換効率を達成するため、大型結晶の育成が容易で非線形光学定数の大きいCLBO結晶を採用した。本実験ではタイプII位相整合の30mm30mmと大型CLBO結晶を2つ用い、直列に配置した。34-JのNd:ガラスレーザー光に対して25-Jの高グリーンエネルギーが得られた。370MW/cm
と低い入射レーザー光強度に対して74%の高い変換効率を得た。また、空間プロファイルはほぼフラットトップであり、チタンサファイア結晶の励起に適していることがわかった。
O crystals桐山 博光; 中野 文彦*; 山川 考一
Journal of the Optical Society of America B, 19(8), p.1857 - 1864, 2002/08
被引用回数：7 パーセンタイル：36.31(Optics)極短パルス・超高ピーク出力チタンサファイアレーザーの励起効率の向上を目的として高効率波長変換器の開発を行っている。本波長変換器は低い入射レーザー光強度で高い変換効率を達成するため、光軸を垂直に配置した2つの非線形光学結晶中を偏光の回転を利用して入射レーザー光が多数回通過できる新たに考案した多重パス構成矩象波長変換方式を採用している。CLBO結晶を用いた高出力第二高調波発生実験において、変換効率83%を得た。平均出力32.7Wの入射1064-nm Nd:YAGレーザー光に対して平均出力27.3Wの第二高調波出力が繰り返し率10Hzで得られた。
片桐 政樹; 坂佐井 馨; 岸本 牧; 中村 龍也; 藤 健太郎; 高橋 浩之*; 中澤 正治*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 477(1-3), p.179 - 183, 2002/03
被引用回数：4 パーセンタイル：29.4(Instruments & Instrumentation)大強度陽子加速器を用いた核破砕中性子源から発生するパルス中性子を用いた中性子散乱研究に用いる中性子イメージング検出法として、イメージングプレートの高速読み出し法の研究を進めている。本検出法は、長方形状の励起光をイメージングプレートに照射し、放出される輝尽性螢光を並列にならべた波長シフトファイバ束により検出する。並列に読み取りを行うため、従来法に比較して数100倍から数1000倍、読み取り速度を改善することができる。イメージングプレート,波長シフト光ファイバ束,光電子増倍管等を用いた基礎実験を行った結果、本検出法により放射線イメージを測定可能であることを確認した。
坂佐井 馨; 片桐 政樹; 中村 龍也; 藤 健太郎; 高橋 浩之*; 中澤 正治*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 49(1), p.156 - 159, 2002/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Engineering, Electrical & Electronic)イメージングプレート(IP)の高速読みとり法として波長シフトファイバ及び線状レーザーを用いる方法を提案している。本方法は、線状レーザーをIP上スキャンし、IPの背面から信号を読みとることによって高速読みとりが可能となっている。その有効性を確認するため、回転ミラーを用いた実験装置を試作し、基礎実験を行った。信号読みとり法として、比較的低い線量の場合にはフォトンカウンティング法、高線量の場合には電荷積分法を用いた。両方法における空間分解法は、実験の結果0.5mm及び0.62mmであった。また、
線の強度分布測定を試み、両方法においてその分布(55mm四方)が10ms以内で測定できることを確認した。
大場 正規; 丸山 庸一郎
JAERI-Research 2001-040, 24 Pages, 2001/08
JAERI-Research-2001-040.pdf:2.35MB
レーザーによる同位体分離の実現には、
Uを励起,電離するために高い平均出力の波長可変レーザーが必要である。このような波長可変レーザーを実現するためには、それを駆動するポンプレーザーが不可欠である。これまで分離波長可変レーザーのポンプレーザーとして銅蒸気レーザーが有望視され、その技術開発が行われてきた。しかし、近年の半導体レーザーの高性能化による固体レーザーの性能向上により、ポンプレーザーとしての固体レーザーの利用が分離エネルギー低減の観点から有望であると考えられるようになった。原研では、このような性能を満足するポンプレーザーとして半導体レーザーでポンピングされるジグザグスラブレーザーを選定し、その開発を進めてきた。しかし、レーザー媒質が吸収する光のみを発生できる半導体レーザーを利用しても、その一部は熱に変化し、この結果、結晶内に応力が発生し、熱複屈折や熱レンズなどの効果が生じ、出力の減少や光の質の低下をもたらす。このような効果は繰り返し数や平均出力が高くなるほど大きくなるため、これらの効果の抑制あるいは制御が重要な課題となっている。このためモデルを用いて発振繰り返し数2~2.5kHzのNd:YAGレーザーの出力特性及び使用するレーザー結晶内の熱分布,熱歪み,復屈折効果などを計算した。この結果、最適設計を行うことにより、2kHz級の発振繰り返し数で、緑色光平均出力500W級のNd:YAGレーザーが実現可能であるとの見通しを得た。
坂佐井 馨; 片桐 政樹; 藤 健太郎; 中村 龍也; 高橋 浩之*; 中澤 正治*
Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.468 - 470, 2001/05
被引用回数：11 パーセンタイル：56.48(Physics, Multidisciplinary)イメージングプレートをTOF法に適用するため、CAMACシステムを用いたその高速読み取り法を考案した。本方法では、高速読み取りのために線状レーザーを採用し、イメージングプレートの裏面から信号を読み取っている。本方法の有効性を確認するため、回転ミラーを用いた読み取り装置を試作し、放射線の読み取り特性を調べた。その結果、読み取り方向の空間分解能は0.5mm,スキャン速度は0.53mm/msとなった。また、本方法によっての線源の強度分布を測定できることも確認した。この読み取り速度は、55mmのスキャン範囲の場合、10ms以内である。
片桐 政樹; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 藤 健太郎; 高橋 浩之*; 中澤 正治*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 461(1-3), p.207 - 209, 2001/04
被引用回数：3 パーセンタイル：28.27(Instruments & Instrumentation)イメージングプレートの高速読み取り法を用いたパルス中性子イメージング検出法の開発研究を進めている。波長シフトファイバとストリークカメラを用いたイメージングプレートの高速読み取り法を考案しその予備実験を行った。従来から用いられている点状の励起光のかわりに線状の励起光をイメージングプレートに照射し走査し、背面に配置した波長シフトファイバにより放出される輝尽性蛍光を検出した。走査時間とストリークカメラのスイープ時間を同期させることにより波長シフトファイバによりコンバートされた蛍光を測定することによりイメージングプレート像を収集した。この結果、4cm5cmのイメージ像を数mSで読み取ることが原理的に可能であることを確認した。
藤 健太郎; 片桐 政樹; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 松林 政仁; 高橋 浩之*; 中澤 正治*
JAERI-Conf 2001-002, p.627 - 638, 2001/03
強力なパルス中性子源を用いた中性子スキャッタリング実験装置には、大面積、高計数率、広ダイナミックレンジなどの性能の中性子イメージング検出器が要求される。同時にこれら検出器には、装置のアッセブルあるいはメインテナンスの簡単化も要求される。このため、矩形シンチレータと波長シフトファイバを組合わせた新しい中性子イメージング検出法の研究を進めている。本方法では、矩形シンチレータの4辺に波長シフトファイバを装着し、これらファイバから出力される信号の同時計測を行うことにより入射位置を決定している。5mm5mm2mmtの
Liガスラスシンチレータと1mm
の波長シフトファイバを用いた予備実験の結果、熱中性子を約13%の検出効率で検出できることを確認した。蛍光検出過程の最適化により、実用に必要十分な30%以上の検出効率が得られると考えられる。
丸山 庸一郎; 加藤 政明; 大図 章
Optical Pulse and Beam Propagation III (Proceedings of SPIE Vol.4271), p.335 - 338, 2001/01
2波長吸収法(DIAL)によるライダー(LIDAR)は大気中不純物の測定に非常に有用である。しかしこれまでは測定に使用されるレーザーの発振繰り返し数が毎秒10回程度と遅く、リアルタイムでの測定は困難であった。そこで大気中不純物のリアルタイム測定を目指して発振繰り返し数が1kHzのレーザーを用いたライダー装置を開発した。装置はレーザー送信部及び信号受信部より構成され、レーザーは発振繰り返し数が1kHzの半導体レーザー励起Nd:YAGレーザーによって駆動される波長可変レーザーである。信号受信機の口径は200mm,f=6.3の望遠鏡である。受信機によって集められた後方散乱信号は80%の信号伝送効率を持つ光ファイバーを通して分光器に伝送され、光電子増倍管によって検出される。この装置によってヨウ素及びエアロゾルの検出特性を測定した。ガラスセルに封入したヨウ素を装置から100m位置に設置し、2波長吸収法で吸収量を測定した。レーザーの波長は約585nm,パルス幅は約30nsである。この方法で測定したヨウ素の濃度は測定時の温度におけるヨウ素の蒸気圧から求めた濃度と良く一致した。本装置の発振繰り返し数は従来のものに比べて100倍速いため、種々の不純物をリアルタイムで検出することが可能である。
