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山田 逸平; 地村 幹; 神谷 潤一郎; 金正 倫計
Journal of Physics; Conference Series, 2687, p.072018_1 - 072018_6, 2024/01
大強度陽子加速器施設J-PARCではわずかな割合のビーム損失でも高線量の放射化を引き起こす。そのため、非破壊型モニタを用いたビームの常時監視による加速器制御の最適化が必須である。ビームとガスの相互作用を利用してビームプロファイルを測定するガスシートモニタは、従来の固体ワイヤとビームの相互作用を利用したモニタと比較してビームに与える影響が小さい。しかし、極少量ではあるもののガスを導入してビームラインの真空圧力に影響を与えるため、ビームにも影響を与える可能性がある。そこで本研究ではガス導入量に対するビーム電流値及びビーム位相空間分布の変化を実測した。本会議では、ビーム電流値はガス導入量に比例して減少し、ビームエミッタンスは一定または減少したという結果を報告し、今後のJ-PARC加速器の安定化や大強度化に向けたガスシートモニタ高度化に関する議論を行う。
森 道康; 前川 禎通
Applied Physics Letters, 122(4), p.042202_1 - 042202_5, 2023/01
被引用回数：3 パーセンタイル：81.68(Physics, Applied)We show that ultrasound can induce the Shapiro steps (SS) in the charge-density-wave (CDW) state. When ultrasound with frequency 
and a dc voltage are applied, the SS occur at the current 
with integer 
. Even and odd multiples of SS are represented by two couplings between the CDW and ultrasound. Although an ac voltage bias with frequency induces the SS at , the ultrasound bias enhances the odd multiples more strongly than the even ones. This is the difference between the ultrasound and the ac voltage. Since the SS cause abrupt peaks in the 
, the extreme changes in the 
curve will be applied to a very sensitive ultrasound detector.
地村 幹; 原田 寛之; 金正 倫計
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(6), p.063G01_1 - 063G01_26, 2022/06
被引用回数：1 パーセンタイル：26.42(Physics, Multidisciplinary)高強度イオンリニアックの低エネルギー領域では、強い空間電荷場により、わずか数メートルの距離でビームエミッタンスが急速に増大する。このビームエミッタンスの増大は、ビーム損失や装置の放射化につながり、加速器機器の定期保守やビーム強度増強の際に大きな問題となる。本研究では、3次元粒子追跡シミュレーションと理論的考察に基づいて、空間電荷場によるビームエミッタンス増大の要因を調べた。J-PARCのリニアックをモデル化した数値シミュレーションによって、空間電荷場の非線形項が直接ビームエミッタンス増大とビームハローの形成を引き起こすことを明確にした。また、空間電荷場の非線形項の一つとして生じる八極磁場を用いて、ビームエミッタンス増大を緩和する方法を世界で初めて提案した。この方法をシミュレーションに適用し検証した結果、ビームエミッタンス増大を有意に緩和することに成功した。
岡部 晃大; Liu, Y.*; 大谷 将士*; 守屋 克洋; 柴田 崇統*; 地村 幹*; 平野 耕一郎; 小栗 英知; 金正 倫計
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011011_1 - 011011_6, 2021/03
J-PARC大強度陽子加速器では設計出力値である1MWビームパワーのビーム調整を行っている。線形加速器におけるMEBT(Medium Energy Beam Transport)1は低エネルギーでの大強度ビーム輸送系であり空間電荷力が支配的な状況でビームを輸送、及び、下流加速器であるDTLに整合したビームに成型する機能を持つため、J-PARC加速器の出力を安定化する上で最も重要な機器である。そこで、ビーム供給安定化向上のため、MEBT1より上流のイオン源やRFQ等の機器パラメータとMEBT1でのビームパラメータとの関連性を調査した。その結果、MEBT1に入射するビームの挙動は上流機器の設定パラメータと関連があり、その関係はイオン源の数値シミュレーション結果をもとにしたビーム力学理論から解釈できることが今回初めて判明した。さらに、本結果をもとにシミュレーションによる解析を行い、現状のMEBT1では下流側DTLとのビーム整合を行う上でビームモニターの数が不足しており、それらの設置個所を含めて再検討が必要なこと、バンチャー空洞の数を増やしてチョッパーシステム及びDTLとのビーム整合を両立可能な状態にすることによりさらなるビーム供給の安定化が見込めること、などの課題がはっきりと分かった。本発表にてそれらビーム実験結果を報告する。
荒木 康史; 三澤 貴宏*; 野村 健太郎*
Physical Review Research (Internet), 2(2), p.023195_1 - 023195_11, 2020/05
We theoretically manifest that the edge of a quantum spin Hall insulator (QSHI), attached to an insulating ferromagnet (FM), can realize a highly efficient spin-to-charge conversion. Based on a one-dimensional QSHI-FM junction, the electron dynamics on the QSHI edge is analyzed, driven by a magnetization dynamics in the FM. Under a large gap opening on the edge from the magnetic exchange coupling, we find that the spin injection into the QSHI edge gets suppressed while the charge current driven on the edge gets maximized, demanded by the band topology of the one-dimensional helical edge states.
地村 幹*; 原田 寛之; 守屋 克洋; 岡部 晃大; 金正 倫計
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.728 - 732, 2019/07
大強度ビームにおける空間電荷効果の増大は、ビーム損失の増大を引き起こす。そのビーム損失は、装置の放射の観点からビーム強度を制限してしまう。そのため、その空間電荷効果によるビーム広がりを抑制することが非常に重要である。本研究では、その効果が特に顕著になるリニアックの低エネルギー領域に着目した。その効果によるビーム広がりの起源を同定するために、空間電荷力を考慮したシミュレーションを実施した。そして、J-PARCリニアックの低エネルギー部(MEBT1)における空間電荷効果が顕著に影響を及ぼしていることが判明した。その要因が空間電荷力の非線形力であることを突き止め、八極電磁石による非線形磁場にてその効果を緩和する手法を新たに考案した。シミュレーション上でその手法を検証した結果、ビーム広がり抑制が可能であるという結果を得た。本発表では、考案した手法やその検証結果について報告する。
At revealed by in-source laser spectroscopyBarzakh, A. E.*; Cubiss, J. G.*; Andreyev, A. N.; Seliverstov, M. D.*; Andel, B.*; Antalic, S.*; Ascher, P.*; Atanasov, D.*; Beck, D.*; Biero
, J.*; et al.
Physical Review C, 99(5), p.054317_1 - 054317_9, 2019/05
被引用回数：12 パーセンタイル：76.6(Physics, Nuclear)Hyperfine-structure parameters and isotope shifts for the 795-nm atomic transitions in At have been measured at CERN-ISOLDE, using the in-source resonance-ionization spectroscopy technique. Magnetic dipole and electric quadrupole moments, and changes in the nuclear mean-square charge radii, have been deduced. A large inverse odd-even staggering in radii, which may be associated with the presence of octupole collectivity, has been observed. Namely, the radius of the odd-odd isotope 
At has been found to be larger than the average.
佐藤 優樹; 村上 浩之*; 嶋岡 毅紘*; 坪田 雅功*; 金子 純一*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 834, p.218 - 222, 2016/10
被引用回数：3 パーセンタイル：28.09(Instruments & Instrumentation)The performance of a diamond detector created from a single-crystal diamond grown by chemical vapor deposition was studied for application in detecting charged particles having energies ranging from 100 keV to 2 MeV. Energy peaks of these low-energy ions were clearly observed. However, we observed that the pulse height for individual incident ions decreases with increasing atomic number of the ions. We estimated the charge collection efficiency of the generated charge carriers by the incident charged particles. While charge collection efficiency above 95% is achieved for helium (He
) at energies above 1.5 MeV, over the same incident energy range, the efficiencies are lower for heavy-ions: 
70% for silicon (Si) and 30% for gold (Au
). We also found that the charge collection efficiency decreases as the generated charge density inside the diamond crystal increases.
佐藤 優樹; 村上 浩之*; 嶋岡 毅紘*; 坪田 雅功*; 金子 純一*
Japanese Journal of Applied Physics, 55(4), p.046401_1 - 046401_5, 2016/04
被引用回数：4 パーセンタイル：19.82(Physics, Applied)化学気相成長法(CVD)により育成した人工単結晶ダイヤモンドを用いて放射線検出器を製作し、検出器のエネルギー分解能、生成電荷キャリアの収集効率、及び長時間安定性の調査を行った。検出器固有のエネルギー分解能は半値幅で約0.4%であり、
Amから放出される4つのエネルギー(5.389, 5.443, 5.486及び5.545MeV)の
粒子の観測ができた。電荷キャリアの収集効率は電子、正孔ともに98%を達成し、さらに、主として電子を検出器内でドリフトさせた場合、100時間以上の粒子照射でもエネルギースペクトルや分解能の劣化は見られなかった。一方で、主として正孔を検出器内でドリフトさせた場合、照射時間と共にエネルギースペクトルが劣化するポーラリゼイション現象が観測された。
岡部 晃大; 丸田 朋史*; 發知 英明; Saha, P. K.; 吉本 政弘; 三浦 昭彦; Liu, Y.*; 金正 倫計
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.933 - 937, 2015/09
J-PARC 3GeV-RCSシンクロトロンでは、ビームハローのような極少量のビームロスでさえ加速器機器を甚大に放射化する要因となり、メンテナンス作業を困難なものにする。そのため、大強度ビームの安定的な利用運転を実現するに向けて、RCSではビームハローの抑制が大きな課題となっている。RCSではビーム入射方法として荷電変換による多重入射法を採用しており、入射ビームのtwissパラメータがRCSのオプティクスに整合していない場合、入射過程においてハローが生成される可能性が高い。ビーム損失の要因であるハローの生成を抑制するため、RCSでは入射ビームのtwissマッチング調整を行っている。マッチング調整では大強度ビームの挙動を正確に把握するため、空間電荷効果を考慮した3次元エンベロープ方程式を用いて入射点におけるビームのtwissパラメータを算出している。また、Linac-RCSビーム輸送ライン(L3BT)に設置されたワイヤスキャナモニタを用いてビームプロファイル測定を行い、算出したtwissパラメータと比較しつつ、入射ビーム調整を行っている。本発表ではJ-PARC RCSで行われている入射ビームマッチング調整の手法を紹介する。
北辻 章浩
ぶんせき, 2015(6), p.239 - 244, 2015/06
混じり合わない二つの液相界面におけるイオンの移動反応あるいは電荷移動反応を、電気化学的手法を用いて調べた研究について、2012年から2014年までの文献を調査した。用いられた測定法ごとに分類して、その特長と発展、適用例などをまとめた。酸化還元非活性イオンの分析への適用や、界面吸着反応を利用した高感度分析の報告が多く、界面反応を利用する新規機能性材料開発などの応用研究が盛んになされている。
Pastuovi
, 
*; Capan, I.*; Cohen, D.*; Forneris, J.*; 岩本 直也*; 大島 武; Siegele, R.*; 星乃 紀博*; 土田 秀一*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 348, p.233 - 239, 2015/04
被引用回数：7 パーセンタイル：51.03(Instruments & Instrumentation)The relationship between defects created in SiC semiconductors and the degradation of SiC particle detectors was investigated. The n-type Schottky barrier diodes (SBD) fabricated on an epitaxial 4H-SiC layer were irradiated with a raster scanned alpha particle microbeam (either 2 or 4 MeV He
ions) to introduce crystal damage with different depths. Deep level transient spectroscopy (DLTS) was applied to characterize defects generated in SiC by He ion irradiation. Ion Beam Induced Charge (IBIC) microscopy was used to determine the degradation of the charge collection efficiency (CCE). DLTS and electrical characteristics measurements suggested that minority carrier lifetime decreased with increasing the concentration of Z
defect. Also, the free carrier concentration in SiC decreased with increasing He fluence. Furthermore, the formation of new type of defects, i.e. complex (cluster) defects was detected. In conclusion, the value of CCE decreased due to above-mentioned effects.
大西 弘明; 堀田 貴嗣
AIP Conference Proceedings 850, p.1075 - 1076, 2006/09
最近、三角格子コバルト酸化物の超伝導が見いだされ、その特異な性質が注目を集めている。また、関連物質では磁気相転移が観測されているが、そうした多彩な振る舞いの起源として、三角格子上での
軌道自由度の効果が盛んに議論されている。本講演では、三角格子上の軌道縮退ハバード模型の基底状態を、電子密度5.5の場合について、厳密対角化法によって解析した結果を報告する。まず、非磁性相では、三軌道のうち一軌道あるいは二軌道が完全に占有され、軌道自由度が部分的に抑制されることがわかった。また、隣接サイト間クーロン相互作用によって電荷秩序状態が安定化されるが、そこでは直線状に電化が整列したいわゆる電荷ストライプ構造を取ることがわかった。
千葉 敦也; 齋藤 勇一; 鳴海 一雅
JAEA-Review 2005-001, TIARA Annual Report 2004, p.343 - 345, 2006/01
高速度領域におけるクラスターイオン照射では、媒質に与えるエネルギー密度は莫大なものとなり、ミクロな領域に高温度・高圧力状態が形成される。これはクラスターの持つ幾何学的構造やその構造体の媒質への入射角度に依存すると考えられ、照射するクラスターイオンの構造及び角度を把握することが、クラスターの衝突反応メカニズムの解明と言った基礎物理研究はもちろん、革新的表面加工技術の開発や新材料創製などの応用的研究に繋がると期待される。そこで、本研究では、高速クラスターイオンの幾何学的構造及び入射角度の測定技術の開発を行っている。今回は、炭素クラスターについて、その構造により違いがあるとされる薄膜透過後の構成原子の電荷分布を、CEI法を応用して測定した。
森林 健悟
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.7, p.150 - 153, 2006/00
重粒子線のBragg Peak付近の領域で重要な原子分子過程に関して研究を行った。この領域では、陽子線や線で見られるようにイオン衝突電離過程のほかに電荷移行過程,電子損失過程が重要になることが予測できるが、多くの評価済みデータが存在する水素原子,水素分子標的の断面積の原子番号(Z)依存性を調べ、各過程の断面積をZの式で表し、その傾向から重粒子線と水との衝突断面積を近似した。さらに、リチウム粒子線に関して、これらの衝突断面積とリチウムイオン・原子の基底・励起状態のエネルギーレベル,自動イオン化率,輻射遷移確率の原子データを計算し、核散乱を無視したモデルに適用させて、各原子過程のエネルギー付与への寄与を求めた。その結果、Bragg Peakのところ(約300keV/amu)では、90%程度電離過程がエネルギー付与に寄与しているが、100keV/amuのところでは、電荷移行と電子損失の寄与が10数%ずつあり、電離過程の寄与は70%程度であった。さらに、50keV/amuのところでは、電荷移行,電子損失,電離の寄与はそれぞれ約50%, 25%, 25%、10keV/amuでは、3つの過程の寄与は、35%, 25%, 40%となり低エネルギーでは、すべての原子分子過程が重要になることがわかった。
大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 小野田 忍; 平尾 敏雄; 伊藤 久義
Materials Science Forum, 527-529, p.1347 - 1350, 2006/00
炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた耐放射線性粒子検出器開発の一環として、酸素イオン入射により六方晶(6H)SiC pnダイオード中に発生する電荷を調べた。pnダイオードはp型6H-SiCエピタキシャル基板上に、800
Cでのリンイオン注入及び1650Cでの熱処理(Ar中、5分間)によりn型領域を形成することで作製した。68MeVのエネルギーの酸素イオンマイクロビームをpnダイオードに入射し、イオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)を測定することで生成電荷量を評価した。その結果、イオンの飛程が電界層である空乏層長より短い場合は、pnダイオードで収集した電荷量は理論計算より見積もったイオン誘起電荷量と良い一致を示し、収集効率が100%であることが確認された。また、イオンの飛程が空乏層長より長い場合、イオン入射により発生する過渡的な電界(ファネリング)の効果により、空乏層より深い領域からも電荷が収集されることを見いだした。
CaMnO
(=Ho, Er, Tm, Yb and Lu)吉井 賢資; 阿部 英樹*; 池田 直*
Journal of Solid State Chemistry, 178(12), p.3615 - 3623, 2005/12
被引用回数：25 パーセンタイル：67.28(Chemistry, Inorganic & Nuclear)小さい希土類イオンを含むペロブスカイトマンガン酸化物CaMnO(=Ho, Er, Tm, Yb and Lu)が斜方晶構造を取ることを見いだした。電気抵抗測定から、これらの酸化物が絶縁性であり、小さな磁気抵抗効果しか示さないことがわかった。磁化測定からは、マンガン電子の電荷秩序温度・反強磁性転移温度・グラス状態転移温度の3つが存在することがわかった。これらの物性について、結晶構造などと関連付けて議論する。
Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 伊藤 久義
IEEE Transactions on Nuclear Science, 52(5), p.1504 - 1512, 2005/10
被引用回数：7 パーセンタイル：44.84(Engineering, Electrical & Electronic)シングルイベント効果は、宇宙環境に存在する高エネルギーイオンが誘起する高密度の電子正孔対が原因となって引き起こされる。それゆえ、シングルイベント効果の発生機構解明には、高密度の電子正孔対の挙動を明らかにすることが求められる。電子正孔対の密度が非常に高い場合、空間電荷(SC)効果が現れる。本研究では、SC効果を明らかにするために、高エネルギーイオン及びパルスレーザをGaAs MSM(Metal Schottky Metal)光検出器に照射し、シングルイベント過渡電流を計測した。測定の結果、イオン照射がレーザ照射と比較してSC効果が大きいことが判明した。これは、イオンとレーザが生成するプラズマ柱の構造(電荷密度の空間分布)が異なることに由来すると考えられる。デバイスシミュレータによる計算及び実験結果から、SC効果によってシングルイベント過渡電流の波形形状が大きく影響を受けることが明らかになった。
市川 隆敏; 岩本 昭
Physical Review C, 71(6), p.067601_1 - 067601_4, 2005/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Nuclear)コールドフュージョン反応の入口チャネルでの電荷分極が原因で生じるクーロン障壁の高さの減少を見積もった。超重核合成のための重イオン反応では入射核と標的核の陽子数の増加とともにクーロン反発力が大きくなるので、電荷分極が生じると考えられる。生じた電荷分極は衝突間のクーロン相互作用エネルギーを減少させる一方、標的核と入射核の自己エネルギーは対称エネルギーの増加のために増加する。われわれは生じる電荷の変位は表面と体積電荷成分の和と仮定して、自己エネルギーはDropletモデルを用いて電荷分極の大きさを見積もった。本論文中で軽い核と重い核の電荷分極の違いと、超重核合成に関するクーロン障壁の高さの減少を見積もる。
p diodes using transient ion beam-induced current大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 山川 猛; 小野田 忍; 若狭 剛史; Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 神谷 富裕; 伊藤 久義; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 541(1-2), p.236 - 240, 2005/04
被引用回数：9 パーセンタイル：55.92(Instruments & Instrumentation)炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた放射線粒子検出器開発の一環として、SiC pnダイオードにイオンが入射した時に発生する電荷の収集挙動を調べた。実験はTIARAのタンデム加速器に接続するマイクロビームラインにて、15MeV酸素イオンを用いて行った。シングルイオンヒットによるイオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)を測定したところ、SiC pnダイオードへの印加電圧の増加に従い過渡電流波形のピーク強度が大きくなること及び収集時間が短くなることが見いだされた。さらに、過渡電流を積算することで収集電荷を見積もった結果、印加電圧が低く空乏層がイオンの飛程より短い場合は、ファネリング効果によって空乏層より深い領域で発生した電荷が収集されることが判明した。また、空乏層長がイオンの飛程より長くなる印加電圧150Vでは、ほぼ100%の電荷収集効率となり、SiC pnダイオードが粒子検出器として応用可能であることが確認された。
