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家田 淳一; 前川 禎通
Spin Current (2nd Edition), p.69 - 92, 2017/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Electrical & Electronic)この章では、磁気伝導体のスピン流と電圧を発生させる新しい概念であるスピン起電力(SMF)について概説する。SMFは、伝導スピンと磁化の間の交換相互作用を介して磁気ナノ構造に誘起され、断熱的,非断熱的、およびそれらのスピン-軌道結合等価物の様々なタイプのスピン電界が見出されている。実験では、スピン軌道結合の寄与を含め断熱的SMFが観察されているが、非断熱効果の検出はいまだ困難である。SMFは、磁化ダイナミクスの電気的検出を提供するため、通常の方法では困難であった反強磁性体のダイナミクスを検出することができるなど様々な応用につながると期待される。
小島 有志; 花田 磨砂也; 戸張 博之; 錦織 良; 平塚 淳一; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.
Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B304_1 - 02B304_5, 2016/02
被引用回数：11 パーセンタイル：48.77(Instruments & Instrumentation)原子力機構では、ITERやJT-60SAで利用する中性粒子入射装置の実現に向けて、大面積多孔多段負イオン加速器を開発中であり、1MVや500kVの直流超高電圧を真空中で安定して保持できる耐電圧性能が要求されている。そこで、真空放電の物理理解に基づく耐電圧設計手法を確立することを目的として、今回、これまでの耐電圧試験結果に基づいて、多段の入れ子構造である加速電極支持構造の形状を、耐電圧や境界条件から最適化する手法を開発した。本手法では、ビーム光学から要求される電圧及びギャップ長から、電極平板部の面積、つまり同軸の入れ子構造となる円筒型電極の半径を決定することにより、耐電圧を満たすための同軸間ギャップ長を求める。これにより一段分の対向する陰極・陽極の電極構造が決まるため、本手法を段数分くり返すことにより、耐電圧を満たした加速電極支持構造を境界条件の中で一意に設計することが可能となる。得られた加速器の耐電圧を予測するために、未解明であった多段による耐電圧の劣化を、5段電極を用いて実験的に調べた結果、5段の耐電圧は1段耐電圧の段数倍よりも25%程度耐電圧が減少し、段数の増加による影響が見られた。この効果を考慮した結果、本手法によるJT-60用負イオン加速器の耐電圧解析が10%以下の誤差の範囲で一致し、ITERやJT-60SAの耐電圧設計の精度を向上することができた。
高橋 聖; 藤井 克年; 谷村 嘉彦; 清水 滋; 梶本 与一; 古渡 意彦; 吉澤 道夫; 山本 英明
第18回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.110 - 113, 2005/11
原研東海放射線標準施設棟のペレトロン加速器は放射線測定器の校正及び特性試験のための単色中性子照射場と高エネルギー
線照射場の整備,運用を目的として、平成12年に設置された。現在までにLi, Dターゲットを用いた4種類のエネルギーの単色中性子照射場を整備し、現在T, Sc, Fターゲットを用いた照射場を開発中である。本研究会では平成15, 16年度の加速器の運転・整備状況,当該年度に整備したScターゲットの共鳴エネルギーにビームエネルギーを微調節する電圧昇圧装置及びTターゲットから放出されるトリチウム量をモニタする質量分析装置の性能等について報告する。
宇野 定則; 高山 輝充*; 江夏 昌志*; 水橋 清
第18回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.133 - 136, 2005/11
原研高崎の3MVシングルエンド加速器は設置当初からの懸案として、加速器本体内の構成部品の耐電圧不足があった。これが原因でタンク内放電や部品の損傷が起こり、最大定格電圧である3MVを長時間安定に保つことは困難だった。そこで、特に損傷しやすい部品であった加速電圧検出抵抗は無誘導型への改良を行い、また次に損傷の著しかった加速部アクリル板の交換及び電位固定の補強、並びにアルミ製のカラム電極支持具への変更などの改造を行った結果、3MVでの定常運転が可能となった。また、制御機器の増設に柔軟対応でき、かつ安定した運転ができるように、制御系の計算機とソフトウェアの更新を実施した。
松田 誠; 竹内 末広; 月橋 芳廣; 堀江 活三*; 大内 勲*; 花島 進; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; et al.
第18回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.11 - 14, 2005/11
2004年度の原研タンデム加速器の運転日数は、7月に高電圧端子との通信トラブルが発生したが、例年並の214日(約5000時間)を維持できた。そのうちブースターの利用運転は42日であった。最高端子電圧は高圧超純水洗浄を施したコンプレスドジオメトリ型加速管の更新により、約1年余りでビーム無しで18.7MV、ビーム有りで18.0MVを記録し建設以来の最高となった。KEKと共同で進めてきた短寿命核加速実験施設(TRIAC)の設置に伴い、新たなインターロックシステムを構築した。一方TRIACは3月に施設検査を終了し、ウランの陽子誘起核分裂反応で生成された
Xe(T
=14min)ビームの加速に初めて成功した。本研究会では、2004年度における運転,整備及び利用状況について報告する。
川俣 陽一; 米川 出; 栗原 研一
平成16年度大阪大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2005/03
トカマク型装核融合置特有の現象としてプラズマ不安定性発生時、磁場の急激な変動で磁場センサーにパルス的高電圧が誘起され積分計測結果に「飛び」として誤差が発生する。この高電圧への対策として、想定される最高電圧を増幅器の測定レンジ内に留める充分な電圧減衰回路(アッテネータ)を前段に入れた入力チャンネルを、通常レンジのチャンネルとともに並列に常時信号入力を行う多入力電圧レンジ一体型方式の積分器を開発した。低電圧側レンジのチャンネルには、過電圧を短絡する回路を設けることで高電圧発生時にはダイナミックに回路構成が変化し、低電圧レンジから高電圧レンジまで連続で積分可能なように設計した。この積分器をJT-60のプラズマ実験放電で使用したところ、開始当初は設計通り過電圧による「飛び」を解消していたが、プラズマ不安定性による高電圧入力の繰り返しで「飛び」の解消が不安定となった。この原因は、過電圧短絡回路に使用している半導体素子が、高電圧時の過電流の繰り返しにより特性が変化したことによるものと推定した。試験結果の解析や検討をもとに、次のステップとして、高電圧信号を繰り返し入力しても動作特性の変化が無い過電圧短絡回路の開発を対策方針とした。ここでは、開発中の大容量過電圧短絡回路付きの積分器開発について報告する。
堀 利彦*; 千代 悦司; 山崎 正義*; 鈴木 浩幸*; 長谷川 和男
平成16年度大阪大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2005/03
972MHz超伝導加速空洞のプロトタイプが製作され、この大電力試験が2004/10月より本格的に開始された。この試験に先立ち要求されたRF性能を十分満足できるよう(1)RF出力電力のパルス平坦部サグを改善するためのフィードフォワード方式でのクライストロン励振システム,(2)空洞供給電力の調整はカソード電圧可変方式で行うこと、の2つの新たな方式を採用しテストスタンドを運用した。結果、従来よりも安定で継続的な大電力RFの供給を行うことに成功し、3ms(長)パルス,300kW出力運転時の最適なマシンパラメータを確立することができた。
大森 俊造
産業と電気, (629), p.1 - 2, 2005/02
JT-60プラズマ実験においてはパルス的に大電力を使うため、商用幹線に電圧及び周波数変動の影響を与えないようにシステムに工夫が施されている。大きいはずみ車効果を有する縦軸型電動発電機に回転エネルギ-を蓄え、それを利用して発電する。その電力は変圧器により降圧しサイリスタ変換器またはダイオ-ド整流器により直流に変換してJT-60トロイダル磁場コイル,ポロイダル磁場コイルへ大電流を給電し、プラズマの発生・維持,形状制御を行っている。プラズマ加熱装置へは交流を給電している。このような電源システムの運転保守に従事してまた著者にとって、特に電気保安上の貢献が大きかったものは、以下の通りである。(1)電動発電機細密点検,(2)電動発電機セルビウス装置絶縁劣化対策,(3)電動発電機の中性点接地抵器の加熱現象の対策、以上の経験を総括して電気を取り扱う関係者に役立つ情報を紹介する。
-ray irradiation大島 武; 伊藤 久義
Proceedings of the 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.191 - 194, 2004/10
炭化ケイ素(SiC)半導体を用いたpチャンネル金属-酸化膜-絶縁体電界効果トランジスタ(MOSFET)を高線量まで計測可能な線量計へ応用するために、線照射による電気特性の変化を調べた。pチャンネルMOSFETはn型六方晶(6H)SiCエピタキシャル基板上にフォトリソ技術を用いて作製した。ソース及びドレイン領域は800
Cでのアルミイオン注入及び1800C,10分間の熱処理により形成した。ゲート酸化膜は1100Cでの水素燃焼酸化により作製した。線照射は0.1MR/hで、室温,印加電圧無し状態で行った。電流-電圧測定を行った結果、しきい値電圧は線照射により単調に負電圧側にシフトすることが明らかとなった。さらに、subthreshold領域のドレイン電流-ゲート電圧特性を解析することで線照射により発生した酸化膜中固定電荷及び界面準位を見積もったところ、固定電荷と界面準位は照射量とともに増加すること、及び固定電荷は1
10
/cm
、界面準位は810/cmで飽和傾向を示すことを見いだした。また、チャンネル移動度は、線照射量の増加とともに減少する結果が得られた。これは、界面準位の発生によりチャンネルに流れるキャリアが散乱されることに起因すると考えられる。
宮脇 信正; 福田 光宏; 倉島 俊; 奥村 進; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 柏木 啓次; 横田 渉; et al.
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.411 - 413, 2004/08
原研AVFサイクロトロンではマイクロビーム形成に必要な210
のエネルギー幅を達成するため、基本周波数にその第5高調波を重ね合わせるフラットトップ加速システムの開発を行っている。原理的に均一なエネルギー利得が得られる高調波電圧は基本波の
である。しかし実際には、加速電圧分布が半径位置に依存し、ディースパン角が90度ではないことから、エネルギー幅が最小となるフラットトップ加速のための電圧比はよりも大きく、周波数に依存することがわかった。また非等時性状態でも最外周のトリムコイルと入射ビーム位相を最適化することにより、210のエネルギー幅を達成できることを示した。
町田 昌彦; 小山 富男*
Physical Review B, 70(2), p.024523_1 - 024523_6, 2004/07
被引用回数：64 パーセンタイル：89.35(Materials Science, Multidisciplinary)高温超伝導体の結晶は、超伝導層及び絶縁層(半導体や金属の場合もある)の積層構造からなるため、積層方向に弱くジョセフソン接合していることが知られている。本論文では、この結晶構造に由来するジョセフソン接合(固有ジョセフソン接合と呼ばれる)の特性のうち、物質によって変化する電流電圧特性の違いが何に起因するかを明らかにした。一般にジョセフソン接合は、単一な接合が孤立している場合は、単振り子の運動と等価であることが知られているが、固有ジョセフソン接合は、多数の振り子の結合系であり、特有の非線形局在運動が生じる。本論文では、この非線形局在運動が、系のダイナミクスを支配し、電流電圧特性などの観測量に大きな影響を与えることを示したほか、非線形局在運動の広がりが物質により変化し、これが、物質による電流電圧特性の違いをもたらしていることを明らかにした。
鈴木 隆博; 井手 俊介; 濱松 清隆; 諫山 明彦; 藤田 隆明; Petty, C. C.*; 池田 佳隆; 梶原 健*; 内藤 磨; 関 正美; et al.
Nuclear Fusion, 44(7), p.699 - 708, 2004/05
被引用回数：31 パーセンタイル：69.2(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおける電子サイクロトロン(EC)波による加熱と電流駆動についての研究を発表する。LH波により生成された負磁気シアプラズマの中心部にEC波を入射し、26keVの電子温度を達成した。規格化小半径0.3程度までの広い領域で電子温度は24keVを超える。電子温度16keVまでの範囲でEC波による電流駆動効率
を調べ、電流駆動効率が電子温度に比例することがわかった。規格化電流駆動効率
は0.16であった。捕捉粒子効果はEC波の吸収位置に依存し規格化電流駆動効率を減少させると考えられ、不安定性の抑制等のために必要な駆動電流と加熱パワーの評価に影響する。そのため
の吸収位置に対する依存性を調べた。トーラスの弱磁場側での吸収ではに顕著な減少が観測された。Fokker-Planck計算と合致することから捕捉粒子効果を同定した。
南 龍太郎; 小林 則幸*; 坂本 慶司; 春日井 敦; 高橋 幸司; 今井 剛
JAERI-Research 2004-006, 17 Pages, 2004/03
JAERI-Research-2004-006.pdf:1.37MB
ITER用大電力ジャイロトロンの秒レベルの長パルス運転時には、5A/sの電子ビーム電流の減少が生じ、正常な発振条件のミスマッチに起因する発振モードの移行のため、パルス幅が制限された。この電流減少の物理機構について検討し、その改善のための方法について報告する。電子ビーム電流の定量的な評価は、電子銃部陰極における熱移動のモデルを考え、パワーバランス方程式を解くことにより行い、このモデルが、実験結果をよく説明できることを明らかにした。また、ジャイロトロンの安定高性能な運転を維持するために、ショット中に電子銃部のヒーター電圧を上げ、電子ビーム電流を補償する実験を行った。これにより、電子ビーム電流の減少が抑制され、連続運転に向けた発振の安定化への見通しが得られた。
酒井 卓郎; 水橋 清; 宇野 定則
第16回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.80 - 83, 2004/02
静電加速器の運転においては、ターミナル電圧の偏差など各種のアナログ信号のモニターを行いながら、加速器が安定な動作条件になるように最適な調整を行う必要がある。しかしながら、通常用いられているオシロスコープ等によるアナログ信号の波形観測では、定量的な値は得られず、また経時的な変化を知ることは困難である。そこで、パーソナルコンピューター(PC)とアナログ-デジタル変換器(ADC)をもとにしたリアルタイム信号計測システムの開発を行った。ADCは、100kHz,1秒間のサンプリング周期・間隔でアナログ信号を12bitのデジタル値に変換し、その値をPCに取り込み、各種演算処理を行う。PCの画面上には、入力信号波形,FFTによるスペクトル解析,偏差の度数分布をリアルタイムで表示,測定データの平均化やレコーダー機能も持つ。また、測定したデータはテキスト形式で保存でき、市販の表計算ソフトウエアなどで取り扱うことができる。このシステムの導入により、各運転条件における電圧変動などの不安定性を定量的に解析することができ、より安定な加速器の運転業務を行うことが可能になる。
宇野 定則; 田島 訓; 高田 功; 高山 輝充*; 江夏 昌志*; 森谷 義則*; 海老名 哲也*
第16回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.75 - 79, 2004/02
原研高崎の3MVシングエンド加速器は、加速電圧を220個の抵抗により分圧して検出を行い、加速電圧制御装置のフィードバック信号に用いている。この抵抗は、温度係数が50ppm/Cの精密抵抗であり、この加速器で安定した高電圧を発生させるための重要な部品の一つである。しかしながら、この抵抗は加速電圧を2.8MV以上に昇圧した際に起こる加速器本体内の放電により、抵抗値の劣化が幾度も見られた。そして、抵抗値の劣化が一度発生すると、抵抗の耐電圧も奪われてしまうため、最大加速電圧の低下や電圧不安定の要因となり、加速器の実験利用を中止することに繋がってしまった。そのため、加速電圧検出抵抗の放電に対する耐久性を向上させるために改良を重ねた結果、無誘導型抵抗により劣化は全く確認できなくなり耐放電性が著しく向上した。
松田 誠; 竹内 末広; 月橋 芳廣; 堀江 活三; 大内 勲; 花島 進; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; et al.
第17回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.1 - 4, 2004/00
原研タンデム加速器では昨年度、加速管をコンプレスドジオメトリ型の加速管へ更新した。加速管内の超音波及び高圧純水洗浄の効果により、わずか1週間程のコンディショニングで更新前の約16MVの端子電圧を達成することができた。充分なコンディショニング時間を確保できなかったが、1MV及び2MVユニットでは平均で110%の電圧を達成し、フルカラムによる電圧上昇試験で18.2MVを達成した。そのほか強力なターミナルイオン源への更新のために入射系の改造を行うべく準備を進めており、昨年度ガスストリッパー装置の撤去を行った。短寿命核加速施設は昨年度までの3年間で施設の建設及び装置の設置はほぼ終了し、今年度中の短寿命核の加速実験を目指して装置全体の立ち上げ及びインターロックなどの安全装置の製作を現在行っている。また短寿命核加速施設からの1MeV/uのビームを既存の超電導ブースターで加速できるように現在のブースターの前段部に
=6%のlow空洞を設置し最大5
7MeV/uまで加速する計画を進めている。研究会ではこのほかに昨年度のタンデム加速器施設の運転、整備の状況について報告する。
characteristics and optical properties in high-
superconductors with alternating junction parameters小山 富男*; 町田 昌彦
Physica C, 392-396(1-4), p.145 - 148, 2003/10
最近、異方性の高い高温超伝導体の単結晶がc軸方向に積層したジョセフソン接合アレイであることが示されたが、Smを含む高温超伝導体の一種は、二つの種類のジョセフソン接合が交互に重なり合った構造を示すため、最近その光学特性を調べる多くの研究が行われている。しかしながら、未だ最も基本的特性である輸送特性、すなわち、電流電圧特性を調べる実験が行われていない。この状況を受け、発表者らは電流電圧特性を数値シミュレーションし実験結果の予測を行う。シミュレーション結果は、二つの接合アレイの交互交替型構造を反映し二種類の非線形局在モードが現れ、通常の高温超伝導体の電流電圧特性と違い多くの種類のブランチ構造が現れることがわかった。講演ではこの構造を反映したデバイス応用が可能であるかも議論する。
山崎 正義*; 千代 悦司; 堀 利彦*; 鈴木 浩幸*; 長谷川 和男
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.363 - 365, 2003/08
原研972MHz RFテストスタンドでは、大強度陽子加速器施設(J-PARC)線形加速器で高エネルギー加速部に高周波源として用いられる972MHzクライストロンを含めたRFコンポーネントの大電力試験などを実施している。本年新たに開発されたRFコンポーネントは平均電力:120kWのサーキュレータ及び、全反射吸収用10パルスダミーロードで、いずれも大電力試験の結果、良好なデータを得た。また、実機RF系の設計に反映させるR&Dとしては立体回路のレイアウト,冷却水ヘッダ評価機の製作などを行った。このテストスタンドでは超伝導用RFコンポーネントの評価試験も行なわれており、空洞用カプラのエージング試験が24週間単位で合計3回実施された。そして、エージング試験時に多発した高圧OFFインターロック原因の究明とクライストロンの耐電圧回復試験を行い、安定でしかも継続的なRF供給を行うための改善や実機における運用性の向上をめざした開発を行っている。
松田 誠; 藤井 義雄*; 竹内 末広; 吉田 忠
第15回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.62 - 64, 2003/03
原研タンデム加速器では得られるビームのエネルギー,強度,イオン種の拡大を目的に高電圧端子内にECRイオン源を設置する計画を進めてきた。第1段階では基本的な技術の取得及び機器の開発のため、加速器本体に大きく手を加えることなく設置が可能な小型の永久磁石型ECRイオン源(RF周波数10GHz、出力200W)を搭載した。主に水素,酸素及び希ガスイオンの加速に利用され、利用実績も上がってきている。しかし現在のイオン源は性能的にはまだ十分ではないので、計画の第2段階として、より高性能なイオン源を設置する計画を進めている。イオン源には14.5GHz,200Wの永久磁石型ECRイオン源(SUPERNANOGAN)を採用する。このイオン源はかなり大きなものであるため、現在のイオン源位置には設置せず、ガスストリッパー装置を撤去しそこにTECRIS用の入射90度電磁石を配置しイオン源を接続する。この配置だと180度電磁石をビームの分析電磁石として使用することができるため、現在より広範な電荷領域にわたってイオンを選択することが可能となる。これによりSUPERNANOGANからの加速が実現すれば現在の加速器の性能を凌駕し、高質量のイオンについては引き出されるイオンの電荷が倍増、つまりエネルギーの倍増が期待できる。
寺門 正之; 下野 貢; 五十嵐 浩一*; 高橋 正己*; 石井 和宏*; 関 正美
平成14年度東京大学総合技術研究会技術報告集, 3 Pages, 2003/03
JT-60電子サイクロトロン加熱(ECH)装置は、周波数110GHz,出力約1MWの大電力電子管(ジャイロトロン)を使用した発振器を4系統有している。ECH装置は、局所的な加熱・電流駆動によるプラズマの安定性改善や予備電離の実験に使用されている。現在使用しているジャイロトロンは3電極を持ち、ビーム加速電源から分圧されたアノード電圧を変調することで、その発振パワーを可変できる。すなわち、アノード電圧を分圧するために使用しているツェナーダイオードの数を制御することによって、数十数百Hzで変調制御できるようにした。これにより、ジャイロトロンの出力を変調できる運転を実現した。
