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武井 早憲; 堤 和昌*; 明午 伸一郎
Journal of Nuclear Science and Technology, 58(5), p.588 - 603, 2021/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)J-PARCで整備を目指している核変換物理実験施設(TEF-P)では、リニアックからの大強度負水素イオンビーム(エネルギー400MeV,出力250kW)から小出力の陽子ビーム(最大出力10W)を安定に取り出す必要がある。原子力機構では、レーザーを用いた荷電変換によるビーム取り出し法を提案し、開発を行っている。今回、3MeVの負水素イオンが加速できるJ-PARCのRFQテストスタンドのリニアックにおいて高輝度連続波レーザーを用いた荷電変換に基づくビーム取出し試験を実施した。その結果、取り出し効率が
で出力0.57mWの長パルスビームを取り出すことに成功し、これらの実験値は理論的な予測値と良く一致した。
前川 雅樹; 河裾 厚男; 加島 文彦*; Chen, Z. Q.
JAERI-Review 2004-025, TIARA Annual Report 2003, p.299 - 301, 2004/11
現行の密封線源による陽電子ビーム形成では得られる輝度に限界があり、物質表面で起こる過渡現象や微小試料の研究を行ううえで大きな制約となっている。この制限を打破すべく、イオンビームを用いた高強度陽電子線源の作製を試みた。TIARAのAVFサイクロトロンを用いて発生した20MeVのプロトンビームを高純度アルミニウムに照射し、
Al(p,n)Si反応により生成したSiが
崩壊する際の陽電子を減速し低速陽電子ビームとして形成する。陽電子の発生を確認するためソレノイド磁場を用いた陽電子輸送系において陽電子ビーム像を観測したところ、およそ3mm程度のビーム径が得られた。これはモデレーターの有効径とほぼ一致し、変形もみられないことから、発生したビームは比較的単色性の高いものであり、密封線源による陽電子ビームと同様の良好な性質を備えていることがわかった。また陽電子ビーム強度を計測したところ、イオンビーム1
Aあたりの発生陽電子個数は5
10
個/secとなることがわかった。これらより、高輝度陽電子ビームの実現に向け重要な基礎データを得ることができた。
森林 健悟; 香川 貴司*; Kim, D. E.*
Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 37(20), p.4119 - 4126, 2004/10
被引用回数：12 パーセンタイル：49.73(Optics)高輝度X線が原子やイオンに照射されると内殻電離が起こり、内殻励起状態が生成される。この内殻励起状態は通常、自動イオン化を通して非常に速く消滅するが、X線の輝度がある値より大きくなると、内殻電離が自動イオン化よりも速く起こり、多重励起状態,中空原子が生成されることが予測されている。本研究では、具体的に高輝度短パルスX線源によるSiの2p内殻電子が2つ以上電離する多重内殻電離過程を取り扱い、多重内殻励起状態,中空原子からのX線発生のX線源強度測定への応用に関して検討を行った。Siの2p電子が5個電離した多重内殻励起状態と中空原子(2pがすべて電離した状態)からのX線数の比をいろいろなX線強度,パルスに対して計算した。その結果、比は、照射X線源のパルス幅にほとんど依存せず、その強度のみに依存することがわかった。これにより、多重内殻電離X線が高輝度短パルスX線源の強度測定に利用できる可能性があることを示した。
前川 雅樹; 河裾 厚男; 石本 貴幸*; Chen, Z. Q.
JAERI-Review 2003-033, TIARA Annual Report 2002, p.297 - 299, 2003/11
陽電子ビームを用いた物性研究は、空孔型格子欠陥の非破壊高感度検出や物質最表面の構造解析が可能であるなど、強力な物性評価手法の一つとして広く用いられているが、現行の密封線源によるビーム形成では得られる輝度に限界があり、物質表面で起こる過渡現象や微小試料の研究を行う上で大きな制約となっている。この制限を打破すべく、イオンビームを用いた高強度陽電子線源の作製を試みた。TIARAのAVFサイクロトロンを用いて発生した20MeVのプロトンビームを高純度アルミニウムに照射し、Al(p,n)Si反応により生成したSiが崩壊する際の陽電子を減速し低速陽電子ビームとして形成する。陽電子の発生を確認するために構築したソレノイド磁場を用いた陽電子輸送系において陽電子ビーム強度を計測したところ、発生陽電子個数は入射イオンビームカレントと非常に良い直線性を示し、イオンビーム1A当りの発生陽電子個数は10
個/secとなった。この強度は、バックグラウンドの混入等も考えられるがサイクロトロンを用いた陽電子ビーム発生と高輝度陽電子ビーム形成に向けて期待できる結果となった。
鈴谷 賢太郎
波紋, 13(1), p.51 - 55, 2003/01
第三世代放射光源SPring-8より得られる高強度の高エネルギー単色X線(E
30keV)を用いた回折実験と中性子回折との併用について、酸化物ガラスの構造研究を例に解説した。現在、SPring-8の高エネルギー単色X線の持つ短波長,高透過能から、回折実験によって、高い散乱ベクトルQ(300nm
)まで吸収補正などのデータ補正のほとんど必要ない精度の高い構造因子S(Q)を得ることが可能となっており、従来のパルス中性子回折に匹敵する量と質のデータがX線回折でも得られようになりつつある。基本的なネットワーク形成酸化物ガラスの中距離構造(ネットワーク構造)は、この高エネルギー単色X線回折とパルス中性子回折による高精度のS(Q)データに、逆モンテカルロ・シミュレーション(Reverse Monte Carlo Simulation = RMC)法を適用することによって、解析が可能になってきている。中距離構造は、ランダム系物質の物性を研究するうえで最も重要なファクターであり、今後、ランダム系物質の特異な物性は、高輝度放射光源,パルス中性子源を利用した回折,非弾性散乱実験,計算機シミュレーションとの併用によって、明らかにされると考えられる。
田島 俊樹
日経サイエンス, 32(8), p.96 - 97, 2002/08
Scienfitic American 誌2002年5月号に出たG. ムルーとD. アムスタッター両氏による論文“Extreme Light"(「卓上レーザーが放つ地上最強の光」)の解説記事である。著者のひとりムルーは、高輝度レーザー主要技術の発明者で、高強度場科学推進の第一人者である。もう一人の著者アムスタッターはレーザー加速の実験家。高強度場科学の例の内、日本でされている研究をも紹介し、それらを世界の研究のなかに位置付ける。日進月歩の先端の息吹きと高強度場科学の夜明けに日本が伍して行くうえでの必要な精神にも言及する。
望月 孝晏*; 宮本 修治*; 天野 壮*; 井上 隆博*; 八束 充保*; 長谷川 信; 山崎 良雄
JNC TY9400 2000-008, 20 Pages, 2000/03
JNC-TY9400-2000-008.pdf:0.81MB
本報告書は、姫路工業大学と核燃料サイクル機構が、光陰極(フォトカソード)電子銃による高輝度電子ビームの研究に関して、共同で実施した研究成果をとりまとめたものである。本研究の目的は、光電子放出(フォトエミッション)型電子銃を用いて高品質電子ビームを発生するために、電子銃の特性とダイナミックスを計算機シミュレーションおよび実験研究により調べ、フォトエミッション型電子銃の応用の可能性を評価することである。電子ビーム品質の改善・高輝度化は、自由電子レーザー(Free Electron Laser:FEL)等の応用上、性能を決定する主要な項目で各種の方法が試みられている。レーザーフォトカソードを用いた電子銃は、短パルスレーザーによる制御性の増加も加えて、電子銃の大きな改善を可能とすると期待されている。フォトカソードを利用する電子源は、古くから利用されてきているが、近年の安定なモードロックレーザー技術の進歩により、高周波(RF)電子銃に安定に同期した発生が可能となり、新しい展開が開けている。本研究では、フォトエミッションをニードルカソード先端の高電界の元で行うことにより、フォトエミッションの量子効率の大幅な改善が行われることを、実験的に示し、それを用いたRF電子銃の計算機シミュレーションによるパラメーターサーベイを行った。
森林 健悟; 佐々木 明; 上島 豊; 田島 俊樹
NIFS-PROC-44, p.164 - 165, 2000/01
高輝度X線で励起した内殻励起状態から発生するX線の応用に関して考察した。いろいろなレーザー強度やプラズマ密度、標的物質とその密度の条件を考慮して得られる内殻電離X線レーザーの性質を検討した。Cowanのコードを用いて求めたエネルギーレベル、輻射遷移確率、自動イオン化率と経験則に基づく光電離断面積を用いて考察したところ、ナトリウム蒸気を標的とすると、10
w/cm
の強度のX線では、内殻励起状態しか生成しないが、10
w/cm以上の強度では、電子衝突や輻射過程で消滅するよりも早く次々に内殻励起が起こるので、2P副殻に電子を0個から5個まで持つ中空原子が同時に生成する可能性を明らかにした。さらに10w/cmの強度のX線を照射すれば、多重内殻電離により、10~38nmの波長をもつX線レーザーが発振する可能性を明らかにした。
森林 健悟; 佐々木 明; 上島 豊
High-power Lasers in Energy Engineering (Proceedings of SPIE Vol.3886), p.634 - 641, 2000/00
内殻励起状態や中空原子からの輻射遷移を用いたX線レーザーの物理的過程を考察し、実験に必要なレーザーの出力、プラズマパラメーター等を示す。内殻励起状態、中空原子を作るために必要な高輝度X線源は高出力短パルスレーザーをプラズマや薄膜との相互作用から生じるX線を用いる。原子過程に関しては、2つのコード(CowanのコードとDecluaxのコード)を用いて計算して、これらの原子データの精度を吟味する。さらに、原子過程を高精度に取り扱うために電子衝突電離の断面積に対して精度の高い経験則を用いる。
森林 健悟*; 佐々木 明; 上島 豊*; 田島 俊樹*
Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.321 - 324, 1999/00
高輝度短パルスX線によって誘起される超高速原子過程について考察する。ここでは、内殻励起状態、中空原子を形成するためのX線源の特徴に関して議論する。特に、相対論的短パルスレーザーで引きおこされるラーモアX線にはX線源として適している以下の特徴がある。(1)高輝度短パルスX線源になりうること。超高速原子過程を用いれば高ゲイン値を得ることができる。これを起こすのに高輝度X線源が必要である。また、高輝度X線による原子構造の乱れを避けるために短パルス性が役に立つ。(2)ラーモアX線の光分布はレーザーの強度によって決まるピークを持つが、このピークのエネルギーを内殻電離のエネルギーのすぐ上に選ぶことによってラーモアX線をX線レーザーに効率よく変換できる。
森林 健悟*; 佐々木 明; 上島 豊*; 田島 俊樹*
Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.317 - 320, 1999/00
高輝度短パルスX線によって誘起される超高速原子過程について考察する。標的原子によってX線レーザーの波長、持続時間だけでなく、必要なX線の強度が決まり、原子過程がこのX線レーザー法に非常に重要である。これを示すために炭素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウムの標的原子を取り扱う。炭素原子のK
遷移と比較するとナトリウム、マグネシウム、アルミニウム原子の3s
2p遷移の方がさらに、これらの標的原子は蒸気の方が固体状態よりも必要なX線強度が小さくて済むことがわかった。また、X線源の輝度がある値よりも大きくなると、超高速で多重内殻電離が起こり、中空原子が多量に形成される。この中空原子がX線レーザー源として十分に機能することも示す。
森林 健吾*; 佐々木 明; 田島 俊樹*
Physical Review A, 58(3), p.2007 - 2015, 1998/09
被引用回数：67 パーセンタイル：92.22(Optics)高輝度短パルスX線によって生じる超高速原子過程について考察する。レーザー照射強度が10
W/cm以上で卓越するラーモア輻射を用いれば、超高速の多重内殻電離を起こし、中空原子を形成すること、この中空原子が生体等の高輝度X線観測において重要な役割を演じること、さらにこの中空原子がX線レーザー源として十分に機能することがわかった。この中空原子を用いたX線レーザーが従来の内殻電離X線レーザー法の欠点を克服し、非常に高いゲインを比較的長い間発振することも示した。
森林 健悟*; 佐々木 明; 田島 俊樹*
JAERI-Research 98-034, 37 Pages, 1998/07
JAERI-Research-98-034.pdf:1.37MB
高輝度短パルスX線によって誘起される超高速内殻電離過程について考察する。炭素原子とナトリウム原子をターゲット原子としてX線レーザー利得の評価を行ったところターゲットとして用いる原子、及び、その原子の原子過程によってX線レーザーの波長、持続時間だけでなく、必要なX線の強度が決まることがわかった。さらに、必要なX線の強度は初期原子密度にも依存する。X線の輝度が大きくなると多重内殻電離がおこり、中空原子を形成する。この中空原子がX線レーザー源として十分に機能するだけでなく、高輝度X線観測にも重要な働きをする。さらに、X線観測とX線レーザーの新しい実験系の提案も行う。
酒井 文雄*; 小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; 近藤 修司; 出羽 英紀*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 木下 健一*; et al.
Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.473 - 475, 1997/00
コンパクトな加速器としてレーザ加速器が注目されており、原研、KEK、東大の共同研究において、加速実験が行われている。効率的な電子加速を行うためには、単パルス、低エミッタンスの電子源が必要であり、低エミッタンスの電子源としてRFフォトカソードガンを導入した。本ガンはBNL/KEK/SHIの共同研究により開発した物で、50Hzの高繰り返しを目的に開発された物である。今回は、予備実験として、繰り返し10HzにてRFフォトカソードガンの特性を取得した。実験の結果、電荷1nC、パルス幅5ns、エミッタンス2
mm・mrad(水平方向)が得られており、ほぼ仕様を満足するものであった。
金正 倫計; 水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 戸内 豊*; 椋木 健*; 伊野 浩史*; 本田 陽一郎*; et al.
Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerator Technol., p.85 - 90, 1997/00
原研では核破砕中性子を用いた基礎科学研究の推進と、原子力分野への新たな応用を目的として、中性子科学研究計画を提案している。この計画では、加速エネルギー1.5GeV電流値数mAの大強度陽子加速器と、ビームパワー出力数MWが可能な陽子蓄積リングの開発が必要とされる。現在加速器のビーム入射部を構成する正及び負の高輝度水素イオン源、高周波四重極リニアック(RFQ)、ドリフトチューブリニアック(DTL)、高周波源などの要素技術開発を実施し、加速エネルギー2MeVのビーム試験に成功している。高エネルギー加速部を構成する超伝導加速空胴については、電磁場及び構造強度解析を進め、単セル空胴の試験を実施している。また、陽子蓄積リングについての概念検討も昨年度から開始した。本発表ではこれらの進捗状況について報告を行う。
原見 太幹
原子力工業, 42(11), p.77 - 79, 1996/00
「原子力工業」はクロスオーバー研究の特別企画を掲載し、11月号に放射線ビーム利用先端計測・分析技術分野として原研、理研、無機材研、金材研、電総研の5機関のクロスオーバー研究「高輝度放射光の先端利用のための基盤技術の研究開発」を記事とすることになっている。原研は、高輝度放射光用モノクロメータの研究開発を行っており、エネルギー高分解能モノクロメータの開発と歪抑制型モノクロメータの開発について現状と今後の計画について記述した。
宮原 義一
Synchrotron Radiat. News, 9(6), p.24 - 34, 1996/00
SPring-8では低エミッタンスの電子ビームを用いて、多様な挿入光源から得られる高輝度放射光を同時に多数のビームラインに供給し、主としてX線領域の放射光研究を推進する。これに関連して、蓄積リングのラティス、ビーム力学、磁石システム、真空システム、RFシステム、及び、ライナック、シンクロトロンの入射器の概要と建設の現状、更に10コの共用ビームライン、挿入光源、フロントエンド、光学系、検出器の開発と建設の現状について述べる。
小栗 英知; 奥村 義和; 井上 多加志; 田中 秀樹*
JAERI-M 92-200, 31 Pages, 1992/12
原研では現在、10MeV、10mAの陽子ビームを加速する技術開発用加速器(BTA)用の高輝度イオン源の開発を行っている。このイオン源は、バスケット型イオン源である。プラズマは、フィラメントを用いたアーク放電で生成され、高プロトン比のビームを得るために強いカスプ磁場によって、長時間チェンバー中に閉じ込められる。また、収束性の良いビームを得るために2段加速系によってビームを引き出す。このほど、BTA用イオン源のプロトタイプが完成し、負イオン源テストスタンド(ITS-2M)を用いて最初の実験を行った。その結果、本イオン源を60kVで加速した場合、ビーム電流56mA、規格化エミッタンス0.5mm・mrad(90%)以下、プロトン比80%のビーム引き出しに成功した。
羽鳥 良一*; 佐々部 順*; 河原崎 雄紀*
JAERI-M 92-188, 15 Pages, 1992/12
自由電子レーザー実験におけるビーム診断のためのOTRビームモニターを開発している。東大RFライナックからの12MeVの電子ビームがアルミニウムを蒸着した合成石英スクリーンを通過するときにでるOTR光がI-CCDカメラで観測された。カメラの焦点をスクリーン上にあわせた時にはビームの空間分布が測定され、無限遠にあわせた時にはOTR光の角度分布が観測された。これらのパターンの解析により、ビームのエネルギーと発散角に関する情報が同様に得られた。
塚本 哲生*; 北條 喜一; 古野 茂実; 大津 仁; 出井 数彦*
真空, 35(4), p.431 - 437, 1992/00
本装置は、低エネルギーイオン照射装置と100kV電顕とを結合し、材料中でのガス原子の挙動を研究するために製作されたものである。この装置の特徴は高輝度・高安定なイオン銃と電顕内静電偏光プリズムとを開発し、電顕内試料上で約1A/mという大電流照射を可能としたことである。ここでは、装置の設計と諸特性について示している。
