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論文

Evaluation of phase bunching in the central region of a cyclotron by a radial probe with a plastic scintillator

宮脇 信正; 福田 光宏*; 倉島 俊; 柏木 啓次; 奥村 進; 荒川 和夫*; 神谷 富裕

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 767, p.372 - 378, 2014/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:68.06(Instruments & Instrumentation)

A new technique was developed for evaluating the phase bunching performance in the central region of a cyclotron. The performance in the JAEA AVF cyclotron was evaluated by measurements of the internal beam phase distribution with the beam buncher phase. The developed phase distribution measurement system for the internal beam comprised of a newly-developed radial probe with a plastic scintillator and the signal-processing modules. The small plastic scintillator with 6-mm width and 5-mm height had sufficiently high time resolution of 45 ps full-width at half-maximum for evaluating the phase bunching performance. The internal beam phase width was compressed to less than a half of the injected beam phase width in the acceleration harmonic number ${it h}$ = 2 for a 260-MeV $$^{20}$$Ne$$^{7+}$$ beam, and the phase bunching effect was observed. On the other hand, the internal beam phase width was larger than the injected beam phase width in ${it h}$ = 1 for a 107-MeV $$^{4}$$He$$^{2+}$$ beam and no evidence of the phase bunching effect was observed. These results were consistent with the calculation result of the theoretical geometric trajectory analysis.

論文

Focused microbeam formation for heavy ion beam from AVF cyclotron

横田 渉; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 酒井 卓郎; 奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 福田 光宏

JAEA-Review 2005-001, TIARA Annual Report 2004, p.291 - 292, 2006/01

高崎研究所のTIARAでは、高LET重イオンを用いた生体機能の解明や、宇宙用半導体のシングルイベント発生機構の解明等に利用するため、サイクロトロンで加速した数百MeVの重イオンビームを、4連四重極磁気レンズにより1$$mu$$m以下の直径に集束するマイクロビーム形成装置の開発を進めている。ビームのエネルギーの広がり($$Delta$$E/E)を1$$mu$$mの達成に必要な0.02%以下にするために、サイクロトロンにおいてフラットトップ加速を導入するとともに、主要ビームラインの再アラインメント及びビーム径計測方法の改良を行った。この結果、260MeV-Neビームを用いて、最小で2$$mu$$m以下のマイクロビームが形成されたことを確認した。

論文

Status report on JAERI-AVF cyclotron system

中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 福田 光宏; 奥村 進; 横田 渉; 吉田 健一; 宮脇 信正; et al.

Proceedings of 17th International Conference on Cyclotrons and Their Applications (CYCLOTRONS 2004), p.157 - 159, 2005/00

原研高崎のAVFサイクロトロン装置は、1991年以来13年間にわたり順調に運転されている。この装置は、運転条件の頻繁な変更により、さまざまなイオン種を提供している。マイクロビーム形成に必要な0.02%のエネルギー幅の重イオンビームを生成するため、われわれはフラットトップ加速システムや鋸歯状波型ビームバンチャーの開発,中心領域の改造等を行っている。また、受動型のグラジエントコレクターは、サイクロトロンからのビーム引き出し軌道と、基幹ビーム輸送ラインとの完全な整合を計るため、内側に励磁コイルを収納した新型に置換された。可動型の永久磁石で構成されたコンパクトなイオン源は、おもに軽イオンを生成するために設計されたが、これは将来既設のマルチカスプイオン源と置換される予定である。

論文

Project of the JAERI superconducting AVF cyclotron for applications in biotechnology and materials science

宮脇 信正; 倉島 俊; 奥村 進; 千葉 敦也; 上松 敬; 神谷 富裕; 金子 広久; 奈良 孝幸; 齋藤 勇一; 石井 保行; et al.

Proceedings of 17th International Conference on Cyclotrons and Their Applications (CYCLOTRONS 2004), p.208 - 210, 2005/00

バイオ技術と材料研究におけるイオンビーム利用の応用範囲を広げるため、TIARAの拡張・高度化を目指したGeV級JAERI超伝導AVFサイクロトロンの設計研究を行っている。100MeV/n以上のエネルギーの重イオンは、植物育種や新材料の創製に最適なLETを有するため、飛躍的な発展をもたらすことが期待されている。また300MeVの陽子は、高エネルギーの重イオンや2次粒子による宇宙半導体素子の放射線耐性試験に必要とされている。そこで、100MeV/n以上の重イオンと300MeVの陽子の加速を両立させるK値900の超伝導AVFサイクロトロンの電磁石の設計を実現するとともに、材料・バイオ研究に最適な幅広いエネルギー範囲をカバーできるように、エネルギーの下限は、既設JAERI AVFサイクロトロンのエネルギー範囲と重複させることに成功した。また応用研究のニーズを満足させるビーム輸送系の検討を行った。

論文

材料・バイオ研究のためのK900超伝導AVFサイクロトロンの設計研究

福田 光宏; 奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 石井 保行; 齋藤 勇一; 水橋 清; 上松 敬; 千葉 敦也; 酒井 卓郎; et al.

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.643 - 645, 2004/08

原研高崎のTIARAでは、バイオ・材料研究専用のK900超伝導AVFサイクロトロンの設計を行っている。最先端のイオンビーム利用研究のニーズに応えるため、陽子で300MeV、重イオンで150MeV/uまで加速可能な超伝導電磁石及び高周波加速システムの検討を進めており、本報告では、建設・整備計画の概要と電磁石・共振器などの検討状況について報告する。

論文

Operation and maintenance for JAERI AVF cyclotron system

中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 福田 光宏; 奥村 進; 横田 渉; 荒川 和夫; 宮脇 信正; et al.

KEK Proceedings 2003-19, p.8 - 13, 2004/03

日本原子力研究所高崎研究所のTIARA施設は、材料科学やバイオ技術などの広範な研究を進展させるために建設された。TIARAに設置されている4台のイオン加速器のうちの1つであるAVFサイクロトロン装置は、1991年3月でのファーストビームの引き出し以来、特に深刻な故障もなく順調に運転されている。年間の運転時間は、最新8年間での平均で約3200hである。特にサイクロトロン装置は、実験者からの多様なイオン種の要望に応じて、頻繁な運転条件の変更が必要となっている。一方イオンビームの強度,品質及び信頼性等を改善するため、われわれはこれまで数多くの改造や開発を継続して実施してきている。それらのうちの幾つかの内容は、制御系システムの更新,イオン源の増強,数シリーズのカクテルビームにおける加速技術の開発,サイクロトロンビームの安定化及び励磁コイルを持つグラジエントコレクターの設計、等々である。さらに、われわれは現在フォーカス型で1ミクロンのマイクロビームを形成するためのさまざまな対策、例えばフラットトップ加速システムの導入,サイクロトロン中心領域の改造,ビーム輸送系基幹ラインへの精密マイクロスリットの設置、などを進めている。

論文

Development of positron-emitting bromine nuclides production using an isotope separator

Fateh, B.; 石岡 典子; 渡辺 智; 久米 民和; 関根 俊明*

JAERI-Review 2003-033, TIARA Annual Report 2002, p.259 - 261, 2003/11

植物トレーサー実験用の臭素ポジトロン核種($$^{76}$$Br)を製造するために、天然同位体組成ターゲットと同位体分離器を用いて、安価で純度の高い製造法を開発した。本法は、$$^{nat}$$Br(p,xn)反応で得たKr同位体から$$^{76}$$Krだけを同位体分離し、$$^{76}$$Krの$$beta$$$$^{+}$$崩壊によって生成する$$^{76}$$Brを高純度で回収する必要がある。そこで、ターゲットの選択及び調製, Krガスの回収法, 同位体分離条件, 分離後の化学分離条件の検討を行い、15%の回収率で$$^{76}$$Brを得ることに成功した。

論文

An Energy spread minimization system for microbeam generation in the JAERI AVF cyclotron

福田 光宏; 倉島 俊; 宮脇 信正; 奥村 進; 神谷 富裕; 及川 将一*; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.33 - 36, 2003/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:65.08(Instruments & Instrumentation)

数百MeVの重イオンマイクロビームはバイオ研究に必要とされる重要なプローブである。原研AVFサイクロトロンでは、生体機能解明研究に適した260MeV $$^{20}$$Ne$$^{7+}$$マイクロビームのシングルイオンヒット技術の開発を行っている。ビーム径1$$mu$$mのマイクロビームを生成するためには、集束レンズでの色収差の影響を最小限に抑えるようにビームのエネルギー幅を$$Delta$$E/E=0.02%にする必要がある。サイクロトロンビームのエネルギー幅は加速電圧波形と位相アクセプタンスに依存し、正弦波を用いた従来の加速法では0.1%が通例である。第5高調波電圧を基本波電圧に重畳することによりエネルギー利得の均一化に必要なフラットトップ電圧波形を作ることができ、エネルギー幅の最小化が実現される。そこで、既設の基本波共振空洞に連結し、基本波周波数の5倍の周波数帯域(55-110MHz)の第5高調波を発生させるための同軸型共振空洞を設計・製作した。パワー試験において、ディー電極の端部に設置した加速電圧ピックアップ電極からの信号をモニターすることにより、第5高調波電圧が基本波電圧に正常に重畳されていることを確認した。

論文

Flat-top acceleration system for the variable-energy multiparticle AVF cyclotron

福田 光宏; 倉島 俊; 奥村 進; 宮脇 信正; 上松 敬; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 横田 渉; et al.

Review of Scientific Instruments, 74(4), p.2293 - 2299, 2003/04

 被引用回数:14 パーセンタイル:38.68(Instruments & Instrumentation)

3種類の加速ハーモニクスモード(h=1,2,3)を有するエネルギー可変・加速粒子多種類型AVFサイクロトロンにおけるイオンビームのエネルギー幅最小化に最適なフラットトップ加速システムの検討を行い、基本波加速電圧にその5倍の周波数を持つ高調波電圧を重畳する方法が最適であることを理論的に明らかにした。第5高調波を用いたフラットトップ加速は、高調波電圧発生に必要な増幅器パワーと共振空洞内の消費パワーを最小化し、1ターン当たりのエネルギー利得を増大させるという特長を持っている。そこで、原研AVFサイクロトロンにおいては、ビーム径1$$mu$$mのマイクロビーム形成を実現するため、ビームエネルギー幅を0.02$$%$$以下に最小化するフラットトップ加速システムの仕様検討を行い、加速電圧安定度の許容値が基本波2$$times$$10$$^{-4}$$以下、第5高調波1$$times$$10$$^{-3}$$以下、加速電圧位相安定度許容値が0.2$$^{circ}$$以下、磁場安定度許容値が1.9$$times$$10$$^{-5}$$以下であることを定量的に示した。本仕様を踏まえ、コールドモデル試験及び電磁場解析コードMAFIAを用いた計算により、コンパクトで省パワー性に優れた第5高調波発生用共振空洞を設計した。

論文

Excitation functions of rhenium isotopes on the $$^{nat.}$$W(d,xn) reactions and production of no-carrier-added $$^{186}$$Re

石岡 典子; 渡辺 智; 長 明彦; 小泉 光生; 松岡 弘充; 関根 俊明

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.2), p.1334 - 1337, 2002/08

無担体$$^{186}$$Re製造技術開発に必要な基礎データとして、$$^{186}$$W(d,2n)$$^{186}$$Re,$$^{nat.}$$W(d,xn)$$^{181-184}$$Re,$$^{186}$$W(d,p)$$^{187}$$W反応における反応断面積を34MeVまでスタックフォイル法を用いて測定した。得られた結果をALICEコードによって計算した反応断面積と比較した。$$^{186}$$W(d,p)$$^{187}$$W反応以外の励起関数ついては、実験値と理論値でほぼ一致した。

論文

Design studies of the K900 JAERI superconducting AVF cyclotron for the research in biotechnology and materials science

福田 光宏; 荒川 和夫; 横田 渉; 奥村 進; 上松 敬; 神谷 富裕; 水橋 清; 奈良 孝幸; 齋藤 勇一; 石井 保行; et al.

AIP Conference Proceedings 600, p.189 - 191, 2001/00

原研高崎では、GeV級重イオンビーム利用によるバイオ技術・材料科学の新展開を目指し、新たな加速器建設整備計画を提案している。核子当たり100MeVを越えるエネルギーを持った重イオンビームの利用は、植物育種や生体機能解明研究、新機能性材料の創製等に飛躍的な進展をもたらすことが期待されており、GeV級加速器の有力な候補として、偏向リミット900、集束リミット300を持つ新型の超伝導AVFサイクロトロンの設計を開始した。これまでに、陽子を280MeV程度まで、電荷数/質量数(Q/M)=1/2の重イオンを150MeV/nまで加速可能な本体電磁石の磁極形状の解を見つけるとともに、既設のK110AVFサイクロトロン入射器とした連結運転では、エネルギーの増幅率が数倍程度にしかならないことを明らかにした。

論文

Study on dosimetry systems for a few tens MeV/u ion beams

小嶋 拓治; 須永 博美; 滝沢 春喜; 橘 宏行

JAERI-Conf 97-003, 00(00), p.492 - 494, 1997/00

イオンビームの吸収線量及びその試料内の分布を測定するため、全吸収型カロリメータ、ファラデーカップ、及び$$^{60}$$Coガンマ線・0.15~3MeV電子線に対する線量応答特性が明らかな数種のフィルム線量計から構成される線量測定システムの開発を進めている。このため、TIARAのAVFサイクロトロンから得られる数10MeVのイオン(価数:+1~+8)の均一フルエンス場(100$$times$$100mm$$^{2}$$)で、これらを同時に照射する装置を設計・製作した。これを用い、カロリメータ及び加速器に付属するエネルギー分析器の値を比較することにより、電流測定における不確かさを評価した。また、簡便な吸収線量(分布)測定のため、フィルム線量計の応答特性を調べるとともに、積層したフィルムを用いた測定から得られた深部線量分布の結果を計算と比較した。

論文

Production method of no-carrier-added $$^{186}$$Re

重田 典子; 松岡 弘充; 長 明彦; 小泉 光生; 出雲 三四六; 小林 勝利; 橋本 和幸; 関根 俊明; R.M.Lambrecht*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 205(1), p.85 - 92, 1996/00

 被引用回数:39 パーセンタイル:5.52(Chemistry, Analytical)

レニウムは、周期律表のマンガン族に位置する元素で、テクネチウムと同様な挙動を生体内で示すと考えられている。その中でも$$^{186}$$Reは、高エネルギー$$beta$$線を放出し(最大エネルギー;1.07MeV)、半減期3.8日と放射免疫治療に適した特性を持っている。これまでの$$^{186}$$Reの製造に関する報告では、原子炉を利用した$$^{185}$$Re(n,$$gamma$$)反応による方法が用いられている。そこで、我々は、放射免疫治療に必要である高い比放射能で$$^{186}$$Reを得るために、原研高崎AVFサイクロトロンを用いて、$$^{186}$$W(p,n)反応から生成する$$^{186}$$Reの製造技術の開発を行った。また、この反応による$$^{186}$$Reの反応断面積の測定もあわせて行ったので報告する。

論文

A New radioisotope-production research facility utilizing ion beams from AVF cyclotron

関根 俊明; 出雲 三四六; 松岡 弘充; 小林 勝利; 重田 典子; 長 明彦; 小泉 光生; 本石 章司; 橋本 和幸; 初川 雄一; et al.

Proc. of the 5th Int. Workshop on Targetry and Target Chemistry, 0, p.347 - 352, 1994/00

高崎研イオン照射研究施設TIARAのAVFサイクロトロンのイオンビームを用いるラジオアイソトープ製造研究施設の設備と研究内容について発表する。施設は照射室、ホットラボ、測定室、化学実験室からなり、これらに照射装置、固体ターゲット搬送装置、化学分離セル、標識化合物合成セル、フード等を備えている。照射装置は一本のビームラインで固体・液体・気体の照射を可能にする点でユニークである。これらを用いてこれまでに$$^{139}$$Ce製造技術の開発、$$^{186}$$W(p,n)$$^{186}$$Re反応励起関数測定を行った。

論文

Construction of the JAERI AVF cyclotron

荒川 和夫; 中村 義輝; 横田 渉; 福田 光宏; 神谷 富裕; 上松 敬; 奈良 孝幸; 林 義弘*; 石堀 郁夫; 田中 隆一; et al.

Proc. of the 4th China-Japan Joint Symp. on Accelerators for Nuclear Science and Their Applications, p.173 - 175, 1993/00

放射線高度利用研究を推進するための中核となるAVFサイクロトロンの建設が順調に進められている。1987年に製作がスタートしてから、これまでに主電磁石の磁場分布の測定及びRFシステムの特性を調べるための試験が行われた。ECRイオン源についても予備試験において規定のビーム電流の生成が確認された。本報告では、設計性能確認のための予備試験結果とともに、サイクロトロンシステム全体の概要について述べる。

論文

Status report on the JAERI AVF cyclotron

荒川 和夫; 中村 義輝; 横田 渉; 福田 光宏; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 石堀 郁夫

Proc. of the 9th Symp. on Accelerator Science and Technology, p.202 - 204, 1993/00

JAERI AVFサイクロトロンは、1992年1月より試験的な実験利用を開始し、1992年9月より本格的な24時間運転を開始した。これまでに10MeV~520MeVのエネルギー範囲で、水素からクリプトンまでの13のイオン種を材料科学やバイオ技術の実験利用に提供してきた。サイクロトロンの運転・整備の現状とビーム性能および新イオン加速試験を実施した結果について報告する。

論文

Construction and first years operation of the JAERI AVF cyclotron

荒川 和夫; 中村 義輝; 横田 渉; 福田 光宏; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 石堀 郁夫; 唐沢 孝*; 田中 隆一; et al.

Proceedings of 13th International Conference on Cyclotrons and Their Applications, p.119 - 122, 1993/00

1988年からJAERI AVFサイクロトロンの建設を開始した。最大加速電圧を60kVまで発生させるため、共振器を設計変更した。多種類のイオンを加速可能とするため、マルチカスプとECRの2台の外部イオン源を装備した。1991年3月より加速試験が開始され、これまでにH$$^{+}$$(10,45,90MeV)、D$$^{+}$$(10,35,50MeV)、$$^{4}$$He$$^{2+}$$(20,50,100MeV)、$$^{40}$$Ar$$^{8+}$$(175MeV)、$$^{40}$$Ar$$^{13+}$$(460MeV)および$$^{84}$$Kr$$^{20+}$$(520MeV)のイオンの加速試験を行った。最高輸送効率10.6%、最大引出し効率65%であった。プロトン90MeVでは最大10$$mu$$Aの引出しに成功した。

論文

Control system of JAERI AVF cyclotron

奥村 進; 上松 敬; 横田 渉; 神谷 富裕; 福田 光宏; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 荒川 和夫; 丸山 正壽*; et al.

Proceedings of International Conference on Evolution in Beam Applications, p.275 - 279, 1992/00

原研高崎研究所で運転が開始された原研AVFサイクロトロンの制御システムを説明する。本制御システムは、機能分散型で、マンマシンインタフェース等を受け持つ計算機「SCU」、機器のシーケンス制御を行う計算機「GCU」、各機器単体の制御を行うワンボードマイコン「UDC」で構成されている。

論文

Knowledge based operation assist system for JAERI AVF cyclotron

上松 敬; 奥村 進; 横田 渉; 荒川 和夫; 村上 亨*; 岡村 哲也*

Proceedings of International Conference on Evolution in Beam Applications, p.280 - 285, 1992/00

サイクロトロンのパラメータ調整は、多くの物理学的知識と豊富な経験を必要とする。我々は、サイクロトロンパラメータ調整のインテリジェントなヒューマンテンターフェイスを実現するために、2つの運転支援システムを開発した。第1のシステムは、未熟練オペレータにパラメータ調整手順をガイダンスするエキスパートシステムである。第2のシステムは、物理学的な計算により、実パラメータからリアルタイムでビーム軌道をシミュレーションする。また、幾何学的形状により制限されるアクセプタンスから逆算することにより、パラメータの設定可能領域をグラフィック表示する。

論文

Construction of the JAERI AVF cyclotron

荒川 和夫; 中村 義輝; 横田 渉; 福田 光宏; 神谷 富裕; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 石堀 郁夫; 田中 隆一; et al.

Proceedings of International Conference on Evolution in Beam Applications, p.264 - 268, 1992/00

材料科学やバイオ技術等のR&Dに広く使用することを目的としてAVFサイクロトロン(K=110)を建設した。プロトンを90MeVまで加速するためにはディー電圧を60keV発生させることが必要であり、共振器をショート板方式に設計を変更した。重イオン用にECRを、軽イオン用にマルチカスプイオン源を採用し、外部からサイクロトロンにイオンを入射する方式とした。重イオンは炭素からキセノンイオン程度まで加速可能で、2.5$$times$$M~110$$times$$Z$$^{2}$$/M(MeV)(Z;荷電数,M;質量数)のエネルギー範囲が得られる。また、ゾームチョッパーによるシングルパルス照射及びビームスキャナーによる最大100$$times$$100mmの面積まで均一照射が可能である。

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