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論文

Correction method of measurement volume effects on time-averaged statistics for laser Doppler velocimetry

和田 裕貴; 古市 紀之*; 辻 義之*

European Journal of Mechanics B, Fluids, 91, p.233 - 243, 2022/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:25.01(Mechanics)

A new correction method of LDV (Laser Doppler Velocimetry) measurement volume effects on the time-averaged velocity statistics is proposed by considering the PDF (Probability Density Function) of streamwise fluctuating velocity and the streamwise cross-sectional area of the measurement volume. It is fundamentally different from the previous method using a laser intensity profile of LDV. We propose a simple equation to correct the measurement volume effects. Using this equation and calculating precisely both the measurement locations and the measurement volume, the correction of measurement volume effects on the time averaged statistics can be performed based on the LDV measurement data. From a comparison with correction method proposed by Durst et al. (1995), the present correction method provides almost same result with Durst method, and then the validity and applicability to higher Reynolds number or lower spatial conditions of two correction methods are confirmed.

論文

Development of a neutron-imaging detector based on pulse-height correlation between two superconducting tunnel junctions on a Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$ crystal

中村 龍也; 片桐 政樹; Chen, Y. E.*; 浮辺 雅宏*; 大久保 雅隆*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 559(2), p.766 - 768, 2006/04

 被引用回数:13 パーセンタイル:66.03(Instruments & Instrumentation)

Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$単結晶上に製作した2つの超伝導トンネル接合素子(STJ)フォノンセンサによる波高相関型中性子イメージング検出器の開発を進めている。本検出器では、単結晶基盤の構成元素である$$^{6}$$Liあるいは$$^{10}$$Bと中性子の核反応の結果生じる励起フォノンを結晶表面に製作されたSTJ素子により計測することで中性子を検出し、2つの素子からの波高相関により入射位置を決定する。熱中性子に対してほぼ100%の検出効率、低バックグランド、数10$$mu$$mの位置分解能、数$$mu$$sの時間応答、耐放射線性が期待できる。今回われわれは試作した検出器の特性を冷中性子ビームを用いて検証した。その結果、製作した二つのSTJ素子の波高相関測定から位置検出可能であることを確認したので報告する。

報告書

個別読み出し型二次元中性子ガス検出器の開発; 中性子ビームによる動作試験と検出システムの構築

田中 浩基; 山岸 秀志; 中村 龍也; 曽山 和彦; 相澤 一也

JAERI-Research 2005-010, 16 Pages, 2005/04

JAERI-Research-2005-010.pdf:3.39MB

大強度パルス中性子源を用いた中性子散乱実験用次世代中性子検出器として個別読み出し型中性子ガス検出器の開発を行った。本検出システムでは分光器ごとに異なる要求性能(計数率,効率,n/$$gamma$$比,位置分解能,大面積化等)に対して検出素子を適切に選択することで柔軟に対応することが可能である。検出素子としてMWPCを用いた場合の本システムの中性子検出器基礎特性及び二次元イメージングの性能試験を行った。ガス条件を5atm 30% C$$_{2}$$H$$_{6}$$(0.26atm $$^{3}$$He)としたときにガスゲイン450で長時間安定に動作し、中性子ビームサイズを考慮した位置分解能は陰極及びバックストリップの方向で1.4, 1.6mm(FWHM)であった。また検出素子の有感領域内における検出効率の均一性は最適アンプ閾値において良好であることを確認した。

論文

原研における二次元ZnS/$$^{6}$$LiFシンチレータ,MSGCガス検出器の開発

中村 龍也; 片桐 政樹; 山岸 秀志; 田中 浩基; 坂佐井 馨; 曽山 和彦

波紋, 15(1), p.67 - 73, 2005/01

本報では原研で開発を進めている高位置分解能二次元ZnS/$$^{6}$$LiFシンチレータ及びMSGCガス検出器に焦点を絞りこれまでの研究開発成果及び今後の展開について述べた。ZnS/$$^{6}$$LiFシンチレータ検出器の開発においては中性子有感シンチレータ/波長シフトファイバ構造の試作検出器により0.6, 0.7mm(各x,y)の位置分解能を有することを確認した。また、ガス検出器開発では独自開発した個別読み出し型検出器システムの動作確認をMWPC素子を用いて行った結果、本システムが位置分解能0.9, 1.4mm(各x,y),良好なn/$$gamma$$弁別能を有することを確認した。

論文

Preliminary examination of a CCD camera with a scintillator coated fiber optic plate for neutron imaging

松林 政仁; 曽山 和彦

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.384 - 388, 2004/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:48.94(Instruments & Instrumentation)

高空間分解能イメージングを目的として、蛍光体塗布Fiber Optic Plate(FOP)付きCCDカメラを冷・熱中性子ビームで試験した。CCDカメラとシンチレータとの光学的結合法としてFOP結合法と従来型のレンズ結合法を比較すると高空間分解能イメージングにはFOP結合法が有利である。JRR-3Mの冷・熱中性子ラジオグラフィ装置場を用いてGd$$_{2}$$O$$_{2}$$S(Tb)シンチレータの塗布重量,FOPのテーパー比をパラメータとして発光量,Edge Spread Function(ESF),MTFチャートの可視化等の測定を行った。その結果、テーパー比1:1の場合には塗布重量5mg/cm$$^{2}$$で最良値が得られ熱中性子:ESF 35$$mu$$m,冷中性子:ESF 37$$mu$$mとなった。FOPのテーパー比を1:2あるいは1:3とした場合には25$$mu$$mのLine Pairs(LP)まで冷中性子により分離可視化できた。さらに撮像応用例として小さなリチウムイオン電池の三次元CT,PC用ハードディスク軸受け部のオイルの動きの可視化を行った。

論文

Development of a high-performance microstrip gas chamber with a capability of track discrimination for neutron detection

中村 龍也; 山岸 秀志; 正岡 聖; 曽山 和彦; 相澤 一也

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.336 - 341, 2004/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:40.99(Instruments & Instrumentation)

われわれは大強度パルス中性子源あるいは大強度フラックスである原子炉を使用した中性子散乱実験で必要不可欠な二次元中性子検出器として二次粒子弁別機能を有するマイクロストリップ型中性子ガス検出器(MSGC)の開発を行っている。本検出器では、数百チャンネルに及ぶマイクロストリップからの信号をそれぞれ独立に読み出すことで高計数率動作を可能とし、さらに、ヘリウム3と中性子の核反応の結果生じる二次粒子(プロトン,トリトン)をトラック長の違いにより識別することで高計数率特性を損なうことなく1mm以下の位置分解能を実現する。このトラック識別機能を持つMSGC検出器の試験機を製作し原理確認試験を行った結果、上記アイディアに基づくマイクロストリップ型中性子検出器が実現可能であることを確認した。

論文

Neutron detection by superconducting tunnel junctions on a Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$ single-crystal absorber

中村 龍也; 片桐 政樹; 浮辺 雅宏*; 池内 隆志*; 大久保 雅隆*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 520(1-3), p.67 - 69, 2004/03

 被引用回数:27 パーセンタイル:84.62(Instruments & Instrumentation)

Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$単結晶上に製作した超伝導トンネル接合素子(STJ)により中性子を検出することに成功した。本検出器は、中性子核反応($$^{6}$$Li+n$$rightarrow$$T+$$alpha$$+4.78MeV、あるいは、$$^{10}$$B+n$$rightarrow$$$$^{7}$$Li+$$alpha$$+2.3MeV)の結果励起される多数のフォノンを単結晶表面に製作された超伝導トンネル接合素子により検出することで中性子を検出する。LBO単結晶は、中性子吸収断面積の大きい$$^{6}$$Li, $$^{10}$$Bから構成され、かつ、低原子番号の元素により構成されていることから、ほぼ100%に近い検出効率と低バックグランドが実現される。また、核反応の結果生じる二次粒子の飛程が短いため、直列接合型STJ素子、あるいは、STJアレイ群によりイメージング検出器を構成すると数ミクロン以下の高位置分解能も期待できる。われわれは上述の検出器を製作し、中性子検出に供することができることを実証した。さらに1.3mmの距離をおいて製作した二つのSTJ素子の波高相関測定から、中性子位置検出器としても動作可能であることを確認している。

論文

3-45MeV/u ion beam dosimetry using thin film dosimeters

小嶋 拓治; 須永 博美; 瀧澤 春喜*; 花屋 博秋; 橘 宏行*

Radiation Physics and Chemistry, 68(6), p.975 - 980, 2003/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:19.06(Chemistry, Physical)

低LET放射線に対する特性が明らかになっている4種のフィルム線量計を3-45MeV/uのイオンビームに応用した。低LET放射線を基準とした線量計の相対応答は、いずれもおよそ1から10MeV/(mg/cm$$^{2}$$)であり、阻止能が高くなるにしたがって徐々に小さくなる。特性を明らかにしたこれらの線量計によるイオンビーム線量測定における不確かさは、フルエンス測定における不確かさを$$pm$$2%含んで$$pm$$5%(1$$sigma$$)より良かった。特性を明らかにしたGaf線量計を用いることにより、それぞれ1及び10$$mu$$mより良い空間分解能で平面及び深度方向の線量分布測定ができることがわかった。

論文

Dosimetry for 3-45 MeV/u ion beams using thin film dosimeters

小嶋 拓治; 須永 博美; 瀧澤 春喜; 花屋 博秋; 橘 宏行*

JAERI-Review 2002-035, TIARA Annual Report 2001, p.123 - 124, 2002/11

$$^{60}$$Co$$gamma$$-線や2MeV電子線について特性が十分に明らかにされている、厚さ約10-200mmの薄いフィルム線量計をイオンビーム線量測定に応用した。線量範囲0.005-200kGyを$$pm$$5%以内の精密度でカバーする線量測定技術の開発のため、高精密なフルエンス測定技術の開発とともに、薄いフィルム線量計の応答の線エネルギー付与(LET) 特性研究を行った。また、平面及び深度方向の空間分解能がそれぞれ約1$$mu$$m及び10$$mu$$m未満の線量分布測定技術を開発した。最近の開発成果の概要をまとめて記す。

論文

Application of thin film dosimeters to measurement of ion beam dose distribution, 2

小嶋 拓治; 須永 博美; 瀧澤 春喜; 花屋 博秋; 橘 宏行

JAERI-Review 2001-039, TIARA Annual Report 2000, p.120 - 121, 2001/11

MeV/uイオンビームについて特性を明らかにしたGafフィルム(MD-1260)をプラスチックファントム中平面方向の線量分布測定に応用した。450MeV $$^{129}$$Xe$$^{23+}$$イオンを厚さ10$$mu$$mのメッシュマスク材(線幅6$$mu$$m 格子内側距離19$$mu$$mを通して照射することによりGafフィルム上に人為的に線量分布をつくった。そして、フィルムの放射線誘起着色を直径1$$mu$$mの分析光をもつ顕微分光光度計を用いて測定を試みた。この結果、フィルムは十分な先鋭度を持って平面方向の照射領域を正確に示すとともに、線量応答特性に基づき吸光度から線量に換算することにより空間分解能1$$mu$$mで線量分布測定ができる可能性があることが明らかになった。

論文

Design and characteristics of the JRR-3M thermal neutron radiography facility and its imaging systems

松林 政仁; 小林 久夫*; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*

Nuclear Technology, 132(2), p.309 - 324, 2000/11

 被引用回数:25 パーセンタイル:81.96(Nuclear Science & Technology)

JRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置は1991年に完成以来、高中性子束及び高コリメータ比を有する高性能な装置として数多くの研究領域で利用され成果を挙げてきた。近年の高度化された応用研究では、中性子ラジオグラフィ画像の詳細な解析を行うために装置の詳細な特性及び仕様を必要としている。本報告では中性子源、ビームチューブ及び撮影室内部の詳細を記述し、撮影位置における中性子ビーム強度分布、散乱中性子成分等新たに測定した結果とこれまでの特性測定結果を併せて解析し設計値との比較を行った。その結果、設計値を上回る10$$^{8}$$n/cm$$^{2}$$sを超える高中性子束は、核計算の結果とコリメータ比の測定結果からコリメータ入口の有効面積の増加によるものとわかった。さらに装置完成以降に開発を行った高空間分解能を有する撮像システム及び高時間分解能を有する撮像システムについて仕様を詳述し性能を明らかにした。

論文

Advancement of neutron radiography technique in JRR-3M

松林 政仁

JAERI-Conf 99-006, p.361 - 366, 1999/08

JRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置は1991年に完成以来、熱水力研究、農学研究、医学研究、考古学研究等の多様な研究領域で用いられてきた。10$$^{8}$$n/cm$$^{2}$$sを超える高中性子束、100以上の高コリメータ比、25m$$times$$30mの広い撮影野等の高性能は高度な研究を可能とし、高空間分解能を追求した、あるいは、高時間分解能を追求した高度な中性子ラジオグラフィシステムの開発を刺激した。静的中性子ラジオグラフィシステムでは中性子イメージングプレート又は冷却型CCDカメラを使用して高空間分解能化を図り、実時間中性子ラジオグラフィではSIT管カメラを用い、高速度中性子ラジオグラフィシステムではイメージングインテンシファイヤと高速度デジタルビデオカメラを組み合わせて高時間分解能化を図った。本件では、JRR-3Mにおける中性子ラジオグラフィ技術高度化に関して応用例を含めて発表する。

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