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論文

Two-parameter model for optimizing target beam distribution with an octupole magnet

明午 伸一郎; 大井 元貴; 藤森 寛*

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 23(6), p.062802_1 - 062802_24, 2020/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

加速器駆動の核変換システム(ADS)や核破砕中性子源に用いられる陽子加速器のビーム出力増強につれ、ビーム窓や標的の損傷は深刻な問題となり、損傷緩和のためにビーム電流密度の均一化が重要となる。密度均一化のため比較的よく用いられるラスター磁石には、故障時のビーム集束の重大な問題がある。一方、非線形光学を用いたビーム平坦化にははビーム拡大の問題があることが指摘され、これまで非線形効果導入の八極磁石におけるビームの角度の広がりを無視したフィラメント近似模型による検討が行われた。フィラメント近似模型では、非線形収斂作用を適切に評価できないため、本研究では一般化した非線形モデルの適用により非線形ビーム光学における収斂および発散作用を詳細に検討した。正規化した八極強度$$ K^{*}_8 $$と位相進行$$phi$$における$$cotphi$$の2つのパラメータ導入により、非線形効果を特定な条件によらず一般化できることを明確にした。ビームのピーク密度低減と損失最小化という拮抗する問題の解決には、$$K^{*}_8 sim $$ 1および$$ cotphisim$$ 3とすることにより解決できることが判明した。J-PARCの陽子ビーム輸送系(3NBT)に本検討結果を適用し、核破砕中性子源の水銀標的入口のビーム形状の比較検討した結果、モデル計算によるビーム分布は実験データとよい一致を示し、線形光学においてピーク電流密度を約50%にできることを示した。

論文

表面電離型質量分析計に用いられるフィラメントの表面状態のウラン同位体比測定に及ぼす影響

田口 茂郎; 宮内 啓成*; 堀籠 和志; 山本 昌彦; 久野 剛彦

分析化学, 67(11), p.681 - 686, 2018/11

表面電離型質量分析法において、フィラメント中の不純物を放出し、バックグラウンドの影響を最小限に抑えるために、脱ガスは重要な処理方法の1つである。本研究では、通電加熱処理によるタングステンフィラメントの表面変化が、ウラン同位体($$^{235}$$U/$$^{238}$$U)測定へ与える影響について調査した。その結果、タングステンフィラメントの通電加熱処理は、フィラメント表面を平滑にする効果があり、試料固着状態の改善効果もあることが判明した。さらに、これに伴い、ウラン同位体($$^{235}$$U/$$^{238}$$U)の測定精度も改善された。

論文

Development of an H$$^{-}$$-ion source for the High-Intensity Proton Accelerator (J-PARC)

小栗 英知; 上野 彰; 滑川 裕矢*; 池上 清*

Review of Scientific Instruments, 77(3, Part2), p.03A517_1 - 03A517_3, 2006/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:67.96(Instruments & Instrumentation)

原研では2001年より高エネルギー加速器研究機構と共同で大強度陽子加速器計画(J-PARC)を開始している。J-PARCの第1期では、リニアックにてビーム電流30mA,デューティーファクタ1.25%の負水素イオンを加速する。LaB6フィラメントを使用したJ-PARC用負イオン源は、セシウム未添加状態にて定常的にビーム電流35mA以上,デューティーファクタ0.9%のビーム供給を行っている。デューティーファクタはJ-PARC要求値の1/3であるが、LaB6フィラメントの交換頻度は半年に1回程度である。一方、J-PARCにおいてセシウム添加状態にて72mAのビームを発生できる負イオン源を使用し、タングステンフィラメントの寿命測定を実施した。その結果、J-PARCの目標である500時間連続運転を達成できる見込みを得ることができ、タングステンフィラメントを使用したセシウム未添加型負水素イオン源もJ-PARC用イオン源の候補になり得ることがわかった。現在、セシウム未添加型タングステンフィラメント負水素イオン源のビーム試験を実施しており、本会議ではその結果について報告する。

論文

Conformational changes of troponin C within the thin filaments detected by neutron scattering

松本 富美子*; 牧野 浩司*; 前田 佳代*; Patzelt, H.*; 前田 雄一郎*; 藤原 悟

Journal of Molecular Biology, 342(4), p.1209 - 1221, 2004/09

 被引用回数:18 パーセンタイル:70.69(Biochemistry & Molecular Biology)

筋収縮は、筋肉の主要な成分である太いフィラメントと細いフィラメントが互いに滑ることにより起こるが、そのCa$$^{2+}$$濃度による制御には、骨格筋・心筋においては細いフィラメント中の蛋白質トロポニンC,トロポニンI,トロポニンT,トロポミオシンが関与している。筋収縮制御機構の解明にはこれらの蛋白質のフィラメント内での構造を知ることが重要である。われわれは、その第一段階として、細いフィラメント中でのトロポニンCの構造を選択的重水素化及びコントラスト変調法と組合せた中性子散乱法により調べた。重水素化トロポニンCを調製し、単離精製した細いフィラメントに挿入することにより重水素化トロポニンCを含むフィラメントを調製し、溶媒の散乱長密度を重水素化されていない成分と一致させることにより重水素化成分のみが見える条件下で中性子散乱実験を行った。得られた散乱曲線は重水素化トロポニンCのみからの散乱曲線となる。Ca$$^{2+}$$の有無において中性子散乱曲線を測定し、モンテカルロ法を用いたモデル計算による解析の結果、トロポニンCの慣性半径はCa$$^{2+}$$の結合により、23$AA $から24$AA $に増大すること、さらにトロポニンCの細いフィラメント軸中心からの距離が53$AA $から49$AA $に減少することが明らかとなった。

報告書

大強度陽子加速器用負イオン源のフィラメント寿命試験

小栗 英知; 滑川 裕矢*

JAERI-Tech 2004-053, 35 Pages, 2004/07

JAERI-Tech-2004-053.pdf:1.33MB

原研とKEKが共同で推進する大強度陽子加速器計画(J-PARC)では、物質科学,原子核物理,原子力工学の分野において最先端の研究を行うため、世界最高の陽子ビーム強度を持った加速器群を建設することを目指している。この加速器用の負水素イオン源には、ビーム電流60mA以上,エミッタンス0.20$$pi$$mm・mrad以下,デューティーファクター2.5%のビーム引き出しが要求され、さらに連続500時間のビーム供給が必要とされる。原研ではこれまで、J-PARCで用いる負イオン源の研究開発を進めてきた。その結果、セシウム添加状態において負イオンビーム電流72mA,規格化RMSエミッタンス0.15$$pi$$mm・mradのビーム引き出しに成功し、必要なイオン源の基本ビーム性能を達成した。今回は、本イオン源のメンテナンス頻度を決める要因の一つであるソースプラズマ生成用フィラメント陰極について、寿命試験を実施した。その結果、アークパワー30kW,デューティーファクター3%の典型的な運転条件で、フィラメントの寿命は258時間有ることを確認した。さらに、フィラメント電源とアーク電源の接続方法の変更やフィラメント形状の最適化により、寿命を800時間以上に延伸できる見通しを得た。

論文

J-PARC用セシウム添加型負水素イオン源の開発

小栗 英知; 滑川 裕矢*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.153 - 155, 2003/00

大強度陽子加速器計画(J-PARC)で使用する負水素イオン源は、ビーム電流60mA以上,デューティーファクター2.5%の負水素イオン引き出しが要求されており、このような性能を有する負イオン源は世界的に見ても現存しない。そこで原研では、セシウム添加型負水素イオン源を製作し、負イオン生成効率にかかわる種々のパラメータを詳細に検討し最適化を図った。その結果、負イオンビーム電流72mA,規格化RMSエミッタンス0.15pimm.mradの負イオンビーム引き出しに成功し、本計画の要求性能を満たすとともに世界最高性能の負水素イオンビーム引き出しを達成した。また、イオン源のメンテナンス頻度を大きく左右するフィラメントの長寿命化研究を実施し、現在、アーク放電パワー30kW,デューティー3%の条件で258時間の連続運転に成功している。さらにフィラメント電源のプラス出力端をアーク電源に接続する方法の採用,フィラメントのプラス端断面積をマイナス端より小さく形状変更により、おのおの寿命が2倍程度向上することがわかり、目標寿命500時間を達成する見込みを得た。

論文

Development of negative ion based NBI system for JT-60U

梅田 尚孝; 秋野 昇; 海老沢 昇; Grisham, L. R.*; 疋田 繁紀*; 本田 敦; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 椛澤 稔; 日下 誠*; et al.

Fusion Technology, 39(2-Part2), p.1135 - 1139, 2001/03

JT60用負イオンNBIは、これまでに最大で350kV,5.2MWのビーム入射を行ってきたが、さらなるビームパワー増大のためには、大型負イオン源ソースプラズマ非一様性の問題を解決する必要がある。この対策として、フィラメント温度変化によるアーク放電モードの変更、各フィラメント系統に接続しているアーク限流抵抗の調節、さらに一様性の悪い部分をマスクしてビームを引き出す方法などを試みている。これらによる変化をアーク放電電流分布、ラングミュアプローブ、加速電極の熱負荷やビームラインの熱負荷等で評価した。その結果、フィラメント温度を下げることによりアーク放電分布に改善の傾向が見られ、限流抵抗を調節することによって強制的に放電の分布を変えることができた。また、マスキングによりビームの加速特性が向上し、加速部での損失が減少して負イオン電流の割合が増加した。

論文

Prolongation of a filament lifetime by using SF$$_{6}$$ plasma method

大越 清紀; 齋藤 勇一; 神谷 富裕; 酒井 卓郎; 田島 訓

Review of Scientific Instruments, 71(2), p.1174 - 1176, 2000/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

フリーマンイオン源は、フィラメントがプラズマ中に設置されているため消耗が激しく、寿命が短いという問題があった。われわれは高融点物質のイオン化のためのSF$$_{6}$$プラズマ法を応用して、フィラメントの長寿命化技術を開発した。SF$$_{6}$$ガスでプラズマを生成するとフィラメントが太くなる現象が起きるため、この付着物を分析したところプラズマ室構造材のモリブデンであることがわかった。このことからプラズマ生成用ガスにSF$$_{6}$$とArの混合ガスを使用し、SF$$_{6}$$プラズマによる付着量とArプラズマによる消耗量をバランスさせることで、フィラメントの寿命を飛躍的に延ばすことに成功した。これまで行っていた従来法(Arプラズマ)でNbイオンを5$$mu$$A発生されると寿命は約6時間であったが、今回開発した方法ではNbイオンを10$$mu$$A発生させて約86時間運転しても、ほとんどフィラメントの消耗はなかった。

報告書

通電加熱されたフィラメントの温度分布

田村 浩司; 大場 弘則; 柴田 猛順

JAERI-Tech 99-050, 8 Pages, 1999/07

JAERI-Tech-99-050.pdf:1.06MB

通電加熱したフィラメントの表面温度分布を測定した。直径0.25mm、長さ24.7mmの5%レニウム入りタングステンフィラメントを5Aから7Aの直流電流で通電加熱し、その表面をCCDカメラで撮影録画し、放射強度分布を得た。フィラメント中心部では放射強度が数mm以上にわたってほぼ一定であった。中心部の温度は投入電力と放射損失のバランスから求めた。この温度を基準点として放射輝度比からプランクの式を用いてフィラメントの温度分布を決定した。本方法により、容易にフィラメントの温度分布を測定できることがわかった。

論文

Real-time in-situ observation of vapor deposition polymerization of N-methylolacrylamide with IR-RAS

玉田 正男; 大道 英樹; 奥居 徳昌*

Thin Solid Films, 260, p.168 - 173, 1995/00

 被引用回数:15 パーセンタイル:32.57(Materials Science, Multidisciplinary)

赤熱フィラメントにより重合開始種を作製する蒸着重合法によるN-メチロールアクリルアミド(NMAA)の重合薄膜の作製過程を高感度反射吸収法により、リアルタイムにその場観察した。蒸着重合中及び終了後の赤外スペクトルのC=0とC=Cの伸縮振動の吸光度の時間変化から付着係数及び重合収率を算出した。フィラメントを点火しない場合の真空蒸着では、NMAA分子の付着係数は265Kに保った基板では0.53であった。この値はフィラメントを2300Kまで加熱することにより、0.98に達した。また、重合収率は蒸着重合の定常状態で、44%であり、そのうち、26%及び18%はそれぞれ蒸着と同時に生じた重合及び後効果重合によるものであった。

論文

N-メチロールアクリルアミドの蒸着重合とFT-IRによるその場観察

玉田 正男; 細井 文雄; 大道 英樹; 奥居 徳昌*

電子情報通信学会技術研究報告, 0(25), p.45 - 49, 1994/06

熱フィラメントで重合活性種を発生させる蒸着重合法でN-メチロールアクリルアミド(NMAA)の高分子薄膜を作製した。蒸着重合中の薄膜について反射スペクトルをその場観察した。265Kの基板上ではフィラメントを加熱しない場合、蒸着したNMAAはほとんど再蒸発して、重合は開始されないが、フィラメントを2300Kまで加熱した場合、50%程度重合した高分子薄膜が得られた。この重合は蒸着後も徐々に進行した。基板温度が265K以下の条件での蒸着重合では、比較的高い重合収率の薄膜が得られた。例えば、フィラメント温度2300K、基板温度230Kのとき得られた薄膜の重量平均分子量は2.1$$times$$10$$^{4}$$、重合収率は52%であった。

論文

Vapor deposition polymerization of N-methylolacrylamide

玉田 正男; 大道 英樹; 奥居 徳昌*

Thin Solid Films, 251, p.36 - 39, 1994/00

PVDと熱CVDを組み合わせた蒸着重合法により、N-メチロールアクリルアミド(NMAA)の重合薄膜が得られた。蒸着速度はルツボが一定温度の条件で、フィラメント温度の増加とともに増加した。この現象は基板上のNMAAの重合が関与していると考えられる。フィラメント温度が2300Kの時、蒸着速度は蒸着途中で印加した電場に影響されなかった。ハイドロキノンと共蒸着した場合、フィラメント温度の上昇は蒸着速度に影響を与えなかった。このことから、重合はフィラメントの作用で生じたフラグメントラジカルである可能性が高い。重合収率と分子量の最大値はフィラメント温度が2300Kの時で、それぞれ52%、2.1$$times$$10$$^{4}$$であった。この重合では重合収率、分子量、及び高分子の数の三つの要因は協奏的に増加した。

論文

AC losses of the Toroidal Model Pancake(Hollow conductor type)

細野 史一*; 杉本 誠; 塚本 英雄*; 押切 雅幸*; 塙 博美*; 関 秀一*; 佐々木 知之*; 小泉 徳潔; 礒野 高明; 高橋 良和; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 3(1), p.535 - 538, 1993/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:75.78(Engineering, Electrical & Electronic)

TMPは、ITER/FER用トロイダル磁場コイルへの適用を目指して開発が進められた。トロイダル磁場コイルは、CSコイルと同様にプラズマディスラプションの観点からACロスを低減することが重要な課題となる。TMPは、ホロー型強制冷凍導体が用いられ、素線は、フィラメント径4$$mu$$mのブロンズ泡Nb$$_{3}$$Smを用いた。これは、ヒステリシス損失を低減することを目的としている。また、安定化材は、渦電流損失を低減するために、12分割した。ただし、この導体の場合、カップリングロスは大きいことが予想されるので、十分な調査が必要となる。TMPのACロス測定及び解析の結果、有効フィラメント径4$$mu$$m(フィラメント径と等しい値)及び損失時定数~1secであることが分った。この損失時定数は、バンドル導体のものと比較して大きな値である。

論文

A Mass filter with a cold cathode

荻原 徳男; 志甫 諒; 上田 泰照*

Vacuum, 44(5-7), p.661 - 663, 1993/00

 被引用回数:13 パーセンタイル:40.17

極(超)高真空下では、真空の状態を変えずに圧力測定がなされねばならない。従来の測定では気体分子をイオン化する電子を得るのに熱フィラメントを用いている。しかし、この方法では、熱フィラメント近傍の電極等からの脱ガスが増大し、圧力上昇を引き起こす。また、ある種の気体は熱フィラメント上で化学反応を起こし、気体の組成変化を引き起こす。以上の問題を克服するために、冷陰極電子源を質量分析計に組み込んで圧力測定を試みた。冷陰極電子源としてはSpindt型のものを用いた。測定の結果、熱フィラメント使用時に観測される水蒸気は、熱フィラメントの熱的効果により周辺の電極等から放出されているものであり、実際の分圧を反映しているものではないことが明らかとなった。このことから、冷陰極電子源が極(超)高真空の圧力測定に適していることがわかる。

口頭

筋収縮調節機構と関連した筋肉の細いフィラメントのダイナミクス変化

藤原 悟; 松尾 龍人; 山田 武*; 柴田 薫

no journal, , 

筋収縮は、筋肉細胞のCa$$^{2+}$$濃度により調節されている。筋収縮調節の分子機構の解明は生理学・生物物理学的興味のみならず心筋症発症機構という医学的観点からも重要である。筋収縮調節は、筋肉の「細いフィラメント」上の調節蛋白質トロポニン, トロポミオシンにより行われている。Ca$$^{2+}$$濃度の違いにより、この細いフィラメントの柔らかさが変化することが示唆されている。蛋白質の柔らかさは、蛋白質のダイナミクスに由来する。我々は、筋収縮調節機構における蛋白質ダイナミクスの役割を調べるために、ウシ心筋から単離した細いフィラメントの中性子準弾性散乱実験を行った。筋収縮が抑制される低Ca$$^{2+}$$濃度と抑制解除される高Ca$$^{2+}$$濃度状態のそれぞれについて測定を行った結果、低Ca$$^{2+}$$度状態の細いフィラメントの方が高Ca$$^{2+}$$濃度状態よりも、より柔らかいこと、そしてこの柔らかさの違いは、原子の局所的な運動の分布の違いに由来することが示された。さらに、この違いは、調節蛋白質のダイナミクスの違いによることが示唆された。これらの結果は、調節蛋白質のダイナミクスの制御が、筋収縮調節機構において重要な役割を果たすことを示唆している。

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