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論文

大強度陽子加速器のための標的上のプロファイルモニタの開発

明午 伸一郎; 武井 早憲; 松田 洋樹; 百合 庸介*; 湯山 貴裕*

Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.515 - 519, 2019/07

J-PARCセンターで進めている核変換実験施設では、標的に入射する大強度陽子ビームの形状を測定するために、発光型のプロファイルモニタの開発を行っている。このため、量子科学技術研究開発機構の高崎量子応用研究所のTIARA施設において、アルミナ発光型のプロファイルモニタの試験をArビーム(エネルギ150MeV)を用いて行った。アルミナ発光体は、加速器施設における実際の使用状況を考慮し、溶射によりアルミからなる母材に塗布し、密着性を有していることを試験により確認した。耐放射線性型のファイバイメージスコープを用いてビーム形状を測定したところ、明瞭な形状が得られることが確認された。さらに、発光体のビームに起因する発光強度の劣化をスペクトロメータを用いて測定した。その結果、700nmより長波長領域では2.5時間程度の照射時間で20%程度の発光強度の劣化が観測された。一方、700nmより短波長領域では著しい劣化が無いことが確認されたため、測定に用いる波長領域の選択により劣化の影響を緩和できることがわかった。

論文

Profile monitor on target for spallation neutron source

明午 伸一郎; 松田 洋樹; 武井 早憲

Proceedings of 6th International Beam Instrumentation Conference (IBIC 2017) (Internet), p.373 - 376, 2018/03

J-PARCセンターの核破砕中性子源(JSNS)やJ-PARCセンターで進めている核変換実験施設では、標的に入射する大強度陽子ビームの形状を測定するために、発光型のプロファイルモニタの開発を行っている。このため、量子科学技術研究開発機構の高崎量子応用研究所のTIARA施設において、アルミナ発光型のプロファイルモニタの試験をArビーム(エネルギ150MeV)を用いて行った。実際の使用が予定される耐放射線性型のファイバイメージスコープを用いてビーム形状を測定したところ、明瞭な形状が得られることが確認された。さらに、発光体のビームに起因する発光量の劣化をスペクトロメータを用いて測定した。その結果、700nmより長波長領域では2.5時間程度の照射時間で20%程度の発効劣化が観測された。一方、700nmより短波長領域では著しい劣化が無いことが確認されたため、測定する波長を選択することにより劣化の影響を防げることがわかった。本発表ではまた、JSNSで用いているプロファイルモニタの現状について報告を行う。

論文

Laser ablation of silicon in neon gas; Study of excitation mechanism of neon neutrals by ablated silicon ions

佐伯 盛久; 平田 紘一*; 作花 哲夫*; 大場 弘則; 横山 淳

Journal of Applied Physics, 98(4), p.044912_1 - 044912_6, 2005/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:85.27(Physics, Applied)

Nd:YAGレーザーの基本波を用いてネオンガス中でシリコンのレーザーアブレーションを行い、アブレーション生成物であるシリコンイオンによるネオンの励起過程を分光学的手法により調べた。その結果、ネオンは入力エネルギーの数十倍のエネルギー準位まで励起されており、その励起過程は早い成分($$<$$100ns)と遅い成分($$<$$300ns)に分類できることがわかった。さらに、早い成分は特定の励起状態においてのみ観測された。シリコンイオンとネオンで発光の時間変化を比較した結果、早い成分はシリコンイオンとネオンの電子状態間での共鳴的なエネルギー移動過程によるものであり、遅い成分はシリコンイオンの衝突エネルギーによりネオンが励起される過程であることが明らかになった。

論文

Emission spectrum of the C$$_{2}$$ radical embedded in superfluid helium around 1.5 K

和田 晃; 荒殿 保幸

Chemistry Letters, 32(2), p.200 - 201, 2003/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:68.49(Chemistry, Multidisciplinary)

超流動ヘリウム中において炭素分子ラジカル(C$$_{2}$$)のレーザー蒸発により誘起された発光(d$$^3$$$$Pi$$$$_u$$-a$$^3$$$$Pi$$$$_g$$, スワンバンド)を観測した。観測された発光はa状態の振動基底状態を始状態とする遷移のみであり、超流動ヘリウム中において速い振動緩和が起こっていることを示唆している。

論文

Luminescence properties of lanthanide(III) ions in concentrated carbonate solution

永石 隆二; 木村 貴海; Sinha, S. P.*

Molecular Physics, 101(7), p.1007 - 1014, 2003/01

 被引用回数:15 パーセンタイル:53.1(Chemistry, Physical)

高濃度炭酸溶液中で希土類(III)イオンは、4つの炭酸イオンが配位した錯体[Ln(CO$$_{3}$$)$$_{4}$$]$$^{5-}$$を形成する。この炭酸錯体は8配位構造を持つため、水和イオン[Ln(H$$_{2}$$O)$$_{n}$$]$$^{3+}$$(n=8,9)とは異なり、その強度・位置ともに特徴的な励起・発光ピークを持ったスペクトルが観測できる。また、この錯体は第1配位圏に水分子を持たないため、より多くの希土類イオンの発光がより長寿命で観測できると考えられる。本研究ではPr(4f$$^{12}$$)からTm(4f$$^{12}$$)までの10元素(Pmを除く)について炭酸錯体の発光の有無を調べ、Pr,Ho及びErを除いた7元素の発光を観測した。ここで、励起・発光スペクトル中のそれぞれのピークを電子状態間の遷移として帰属し、炭酸錯体に特徴的な遷移を見いだすとともに、水和イオンと炭酸錯体の配位環境の違いを定量的に明らかにした。さらに、H$$_{2}$$O及びD$$_{2}$$O溶液中での発光寿命から、励起した炭酸錯体の無輻射緩和がエネルギーギャップ則に従うこと、発光寿命の水素同位体効果が金属の内圏に配位している炭酸イオンのC-O振動エネルギーと深く関連していることを明らかにした。

論文

Uranium(VI) speciation at elevated temperatures and pressures by time-resolved laser-induced fluorescence spectroscopy

木村 貴海; 永石 隆二; 尾崎 卓郎; 有阪 真*; 吉田 善行

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.3), p.233 - 239, 2002/11

高温高圧水溶液(水熱溶液)は種々の地球環境において見いだすことができるが、水熱条件下でのウランの加水分解,錯形成などに関する実験的研究はきわめて少ない。水熱溶液中で金属イオンの分光測定を行うための光学セルを開発し、時間分解レーザー誘起発光分光法と組み合わせてウラン(VI)の発光特性の測定から状態分析(スペシエーション)を試みた。溶液の温度(298-473K),圧力(0.1-40MPa),pH,配位子濃度などをパラメータとして、ウラン(VI)の発光スペクトル及び発光寿命を測定し、熱力学モデル及びデータに基づいて計算した溶存種分布と比較した。発光寿命の温度依存性から、ウラン(VI)の水和イオン,加水分解種,硫酸錯体,及びフッ化物錯体の活性化エネルギーを決定した。これらの結果から、ウラン(VI)溶存種の計算に用いたモデル及びデータの妥当性を新溶存種生成の可能性とともに議論する。

論文

Instrumental development for spectroscopic speciation of f-elements in hydrothermal solutions; Luminescence properties of lanthanide(III) ions

木村 貴海; 永石 隆二; 有阪 真*; 尾崎 卓郎; 吉田 善行

Radiochimica Acta, 90(9-11), p.715 - 719, 2002/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:29.36(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

水熱溶液(高温高圧水溶液)は種々の地球環境において見いだすことができるが、水熱条件下でのf元素の実験的研究はきわめて少ない。水熱溶液中でf元素の分光学的状態分析を行うための光学セルを調製した。この光学セルは、常温常圧から723K及び40MPaまでの温度、圧力をそれぞれ制御できるため、発光及び吸収分光法と組み合わせて水熱条件下でのf元素の酸化還元,加水分解,錯形成などの分光学的研究が可能である。本装置を水熱溶液中のEu(III)に適用し、発光特性(発光スペクトル,発光寿命)の温度・圧力依存性を測定した。発光特性に圧力依存性は見いだされなかったが、約500Kを境に温度依存性が大きく変化した。(1)励起Eu(III)から配位水和水へのエネルギー移動,(2)Eu(III)の加水分解,(3)Eu(III)/Eu(II)平衡などの温度依存性からこの変化を考察した。

論文

Improved high-field laser characteristics of a diode-pumped Yb:LiYF$$_{4}$$ crystal at low temperature

河仲 準二; 山川 考一; 西岡 一*; 植田 憲一*

Optics Express (Internet), 10(10), p.455 - 460, 2002/05

 被引用回数:36 パーセンタイル:19.1(Optics)

Yb系固体材料は量子効率が大きく、励起吸収波長が高出力半導体レーザーの発振波長帯(900nm帯)にある。加えて、Yb:YLF結晶は幅広い蛍光スペクトルを示すことから同材料を用いれば半導体レーザー直接励起による小型・高効率の超高ピーク出力レーザーの実現が制御できる。しかし、同材料は準3準位系であるため、高いレーザー利得を得るためにはレーザー下準位の再吸収を十分に飽和できる高強度励起が必要であり、現在入手できる半導体レーザーでこれを実現することは難しい。今回、Yb:YLF結晶を低温に冷却することにより結晶内の熱的エネルギー分布を能動的に変化させレーザー下準位の再吸収を劇的に減少させることで、半導体レーザー励起により室温時の10倍大きい21cm$$^{-1}$$の高利得が得られることを実験により実証した。さらにレーザー利得スペクトル幅も室温時の2倍近い35nm(パルス幅40fs以下に相当)を得ることに成功した。これにより、低温Yb:YLF結晶を用いることで半導体レーザー直接励起による小型・高効率の超高ピーク出力レーザーの高い実現可能性を示した。さらに、同レーザーの実用化によりレーザーエンジニアだけでなく種々の研究者による応用研究、例えば小型X線源や超微細加工等を強力に推進できることを示唆した。

論文

中性子ラジオグラフィ用蛍光コンバータの発光スペクトル測定

松林 政仁; 海老谷 益志*

KURRI-KR-27, p.9 - 15, 1999/02

中性子ラジオグラフィの電子撮像法では一般的に蛍光コンバータと超高感度を有するテレビカメラが組み合わされ使用されている。このうち蛍光コンバータとしてはNuclear Enterprise社のNE426に代表される$$^{6}$$LiF:ZrS(Ag)タイプの物が世界的に広く使用されており、日本では化成オプトニクス社が同種のNRコンバータを市販している。JRR-3M中性子ラジオグラフィ装置ではNRコンバータを使用しており、これまでの実績から中性子照射によるものと思われる発光輝度の低下が確認されていた。今回Gd$$_{2}$$O$$_{2}$$S(Tb)タイプの蛍光コンバータを含めて中性子照射による発光スペクトルの測定を行い、3種の使用実績の異なるNRコンバータの発光スペクトルについて比較した結果、中性子照射による発光輝度の低下は主に発光スペクトルの形状が変わったことに起因することが明らかとなった。

論文

Chemometric and computer-intensive techniques for speciation

Meinrath, G.; 木村 貴海; 加藤 義春; 吉田 善行; Lis, S.*

Proceedings of OECD/NEA Workshop on Evaluation of Speciation Technology, p.347 - 354, 1999/00

最近のコンピュータを用いる分光学的方法は、化学研究において比較的短時間に膨大なデータの収集を可能にする。それらのデータの解析は発見的な手法では十分達成できないので、適切な数値データ処理法が要求される。ファクター分析、カノニカル相関、モンテカルロ法などの処理法は、データに含まれる観測量の分布に関する詳細な統計的情報を提供する。そのような処理法の応用はまた各手法に限界があることを示す。分析化学における微量分析に関する最近の要求は、どのような分析データを報告すべきなのかの詳細な基準を提起した。本研究では、U(VI)の溶解度データ、吸収及び発光スペクトルに数値データ処理法を適用した結果を報告する。

論文

Emission and excitation spectra of silver atoms in $$gamma$$-irradiated aqueous, ethanol, and 2-methyltetrahydrofuran solutions at 77K

長谷 博友*; 宮武 陽子*; 星野 幹雄*; 田口 光正; 荒井 重義*

Radiation Physics and Chemistry, 49(1), p.59 - 65, 1997/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:41.77(Chemistry, Physical)

金属原子の発光は、気相では精力的に行われているものの、凝縮相ではほとんど行われていない。水、エタノール、MTHFに溶かした硝酸銀又は過塩素酸銀に77Kで$$gamma$$線を照射し、銀イオンの放射線還元により銀原子を生成した。さらにN$$_{2}$$レーザーからのUV光を照射し、20ns以内の発光スペクトルを測定したところ、水中で480nm、エタノール及びMTHF中で500nm付近にブロードな発光バンドが見られた。また、定常的な発光測定を行ったところ、エタノール及びMTHF中でのみ発光が観測され、500nm付近のバンドの他に600nm付近にも発光バンドが観測された。これまでに行った銀原子の光吸収スペクトルとの比較から銀原子のトラッピングサイトには、溶媒殻を作っているものと、不完全な溶媒和雰囲気にあるものの2種類あることがわかり、これはイオン化エネルギーから計算した溶媒中の銀のポテンシャルエネルギーからも説明された。

報告書

微小領域線量分布測定装置

田口 光正; 南波 秀樹; 青木 康; 渡辺 立子*; 松本 裕一*; 渡辺 宏

JAERI-Tech 96-046, 65 Pages, 1996/11

JAERI-Tech-96-046.pdf:1.66MB

重イオン照射により固体及び液体中に付与される高密度なエネルギー付与によって誘起される現象を理解するために、TIARA施設内のAVFサイクロトロンの垂直ポートに、重イオンによるエネルギー付与の空間分布測定及び高速時間分解吸収・発光測定の可能な微小領域線量分布測定装置を設置した。本報告書は、装置の仕様、性能、運転方法の説明及び基本データをまとめたものである。

論文

Photooxidation of iodine catalyzed by uranyl nitrate

桜井 勉

Journal of Nuclear Science and Technology, 33(3), p.266 - 267, 1996/03

分子状ヨウ素(I$$_{2}$$)とウラン(UO$$_{22+}$$)を含む硝酸溶液を室内に放置するとI$$_{2}$$が速やかにヨウ素酸(IO$$_{3-}$$)に酸化される。アルゴンレーザーを用いてこの原因を調べた結果、光励起されたUO$$_{22+ast}$$からI$$_{2ast}$$にエネルギーが移動し、I$$_{2}$$が解離しやすくなることによる、との結論に達した。この現象はウラン溶液中のヨウ素を室温でヨウ素酸に変えることに応用できる。

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