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論文

Influence of distant scatterer on air kerma measurement in the evaluation of diagnostic X-rays using Monte Carlo simulation

富永 正英*; 永安 結花里*; 佐々木 幹治*; 古田 琢哉; 林 裕晃*; 笈田 将皇*; 西山 祐一*; 芳賀 昭弘*

Radiological Physics and Technology, 14(4), p.381 - 389, 2021/12

放射線診断技術の発展により、患者の被ばく線量の増大が問題となっており、医療被ばくの最適化を目的として、日本国内で共通の診断参考レベルが策定された。この中で、X線一般撮影については、患者の体表面における線量を各施設の診断線量レベルとして評価することが推奨されている。体表面の線量は、体内部からの後方散乱を表す係数を機器設置やメンテナンス等で測られる空中空気カーマに乗じることで、簡便に導出できる。しかし、障害物からの距離を十分取れない状況では、測定される空中空気カーマへ散乱X線が混入するため、線量評価の誤差の要因となる。そこで、モンテカルロシミュレーション計算により、散乱体の物質や距離が散乱X線へ与える影響を評価した。診断X線のエネルギー領域では、軽元素と重元素で散乱に関する物理現象が異なり、物質毎にX線の照射野やエネルギーへの依存性が変化することがわかった。また、どの物質でも35cm程度の距離を取れば、散乱X線の混入をほぼ無視できることがわかった。

論文

Position dependency of the scattered intensity in the time-of-flight backscattering spectrometer DNA

松浦 直人*; 山田 武*; 富永 大輝*; 小林 誠*; 中川 洋; 川北 至信

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011068_1 - 011068_6, 2021/03

飛行時間分析型後方散乱分光器DNAにおける散乱強度の位置依存性を調査した。垂直方向(位置敏感一次元検出器(PSD)のピクセル方向)と水平方向(PSD毎)の両方で周期的な構造が見られた。DNAに設置されたソラースリットとアナライザー結晶の設計値を超えた過度な湾曲が、強度分布の起源であると考えられる。我々は、強度の位置依存性と弾性散乱のエネルギーオフセットを系統的に補正できるソフトウェアを開発した。このソフトウェアにより、本来の散乱強度からのずれが補正でき、エネルギー分解能などのデータの質も向上させることができる。

論文

Quartz cell for a backscattering spectrometer

富永 大輝*; 川北 至信; 中川 洋; 山田 武*; 柴田 薫

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011086_1 - 011086_5, 2021/03

後方散乱型中性子分光器、特にJ-PARC MLFのBL02(DNA)分光器用に最適化された二重円筒型石英試料セルを開発した。一端を閉じられた石英ガラス管を0.55mmの厚みまで削り、内筒を底部の突起によって外筒に同芯になるように挿入する。この石英セルは、標準的に用いられているアルミセルの表面に触れさせたくない試料に用いられる。石英セルと標準アルミセルの容器散乱の効果を重水バッファ試料を使って中性子準弾性散乱実験(QENS)により確かめた。Qが1[1/A]未満の領域では石英セルとアルミ容器の弾性散乱プロファイルはほぼ同一であった。一方Qが1[1/A]以上の領域では、石英ガラスのFSDPのために、プロファイルが異なることが分かった。この領域では、吸収補正や石英セルの個々の厚みの差を考慮した解析が必要である。

論文

ダイナミクス解析装置DNAの実用化; 背面反射結晶アナライザー型高エネルギー分解能中性子分光器の系譜

柴田 薫

波紋, 28(1), p.26 - 28, 2018/02

背面散乱中性子分光器の系譜とダイナミクス解析装置DNAの仕様を簡単に紹介する。DNA分光器は大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLF)のパルス中性子源に設置されたSi結晶アナライザーを用いた飛行時間型(TOF)背面散乱分光器(n-BSS)である。DNA分光器と同系の、世界中で稼働中もしくは稼働していた主な研究用原子炉線源設置型およびパルス線源設置型の背面反射結晶アナライザー型高エネルギー分解能中性子分光器の概要を説明し、その中でのDNA分光器の特徴について解説した。

論文

Energy loss and energy straggling of light ions in fullerite

Vacik, J.; Hnatowicz, V.*; Cervena, J.*; 楢本 洋; 山本 春也; Fink, D.*

Fullerene Science and Technology, 9(2), p.197 - 209, 2001/05

本研究では、RBS法,NDP法及びアルファ粒子分光法を用いて、1H, 3H, 4Heや7Liがフラーレン薄膜に入射した時のstopping cross sectionsが測定された。測定値は系統的に計算値よりも大きくなった。この原因としては、イオン入射によるフラーレン薄膜の化学的状態変化と関連していると考えられる。一方energy stragglingに関しても、Bohrによる計算値よりも大きい値が得られた。これに関しては、試料薄膜の厚さの変動によるものと想定される。

口頭

Si結晶アナライザー背面反射TOF型分光器DNA(J-PARC)における同時多重入射バンド測定法を用いた広帯域micro eV非弾性散乱測定の現状

柴田 薫; 川北 至信; 中島 健次; 高橋 伸明*; 松浦 直人*; 富永 大輝*; 山田 武*

no journal, , 

Si結晶アナライザー背面反射TOF型高エネルギー分解能分光器DNAにおいて広帯域に亘るmicro eV分解の非弾性散乱測定のため、パルス整形チョッパーの複数スリットを利用した同時多重入射バンドを用いる測定方法の開発を行った。ビームラインの最上流部に設置されているNo.1パルス整形チョッパーによるパルス整形入射ビームを、スリット開口時間のタイミングを調整して複数回測定により入射エネルギー幅を広げることで広帯域エネルギースペクトル測定になる測定法を開発実用化した。コミッショニング測定および共用実験での適用例を交えて報告予定である。

口頭

背面反射TOF型分光器DNA(J-PARC)における広帯域エネルギースペクトル測定のための同時多重入射バンド測定法の開発

柴田 薫; 高橋 伸明*; 川北 至信; 松浦 直人*; 富永 大輝*; 山田 武*; 中島 健次; 小林 誠*; 稲村 泰弘

no journal, , 

J-PARCセンター、物質・生命科学実験施設に設置され$$mu$$eVの高エネルギー分解能を実現したSi結晶アナライザー背面反射TOF型分光器DNAにおける広帯域エネルギースペクトル測定のための、パルス整形チョッパーの複数スリットを利用した同時多重入射バンドを用いる測定方法の開発を行った。コミッショニング測定および共用実験での適用例を交えて報告予定である。

口頭

A Time-of-flight type near backscattering spectrometer DNA in J-PARC

柴田 薫

no journal, , 

飛行時間型背面反射分光器DNAはJ-PARCセンター物質生命科学実験施設MLF中性子源に建設され2012年から測定を開始した。DNA分光器はパルス整形のため高速回転ダブルディスクチョッパーを備えた入射パルス幅を調整可能な背面反射分光器として、世界中のスポレーションパルス中性子源に設置されている装置の中でユニークな装置となっている。一方中性子吸収剤を背面に不塗布したSi結晶アナライザーはバックグランド散乱を低減させS/N比は~100,000.を達成している。これらの性能向上により、ナノ秒時間スケールまたは$$mu$$eVエネルギー範囲の生体高分子、機能性物質、強相関電子系の原子、スピン運動まで研究分野を広げている。これらのDNA分光器の特質すべき性能とその研究応用成果について発表予定である。

口頭

$$mu$$eV高エネルギー分解能TOF型Si結晶アナライザーBackscattering分光器DNA(J-PARC)における非弾性・準弾性散乱研究の現状

柴田 薫; 川北 至信; 中川 洋; 山田 武*; 富永 大輝*; 松浦 直人*

no journal, , 

J-PARCセンター物質・生命科学実験施設MLFに設置されているSi結晶アナライザー背面反射TOF型高エネルギー分解能分光器DNAは、1.6micro eV以下の高エネルギー分解能を実現し高S/N比で広帯域に亘るmicro eV分解の非弾性散乱・準弾性散乱測定を世界に先駆けて実現した。本発表では、DNA分光器の平成29年度の現状と新たな研究成果を報告書する。

口頭

Study of the neutron absorbers materials coated on the back side of analyzer silicon crystal wafer

柴田 薫

no journal, , 

シリコン結晶アナライザーは、高エネルギー分解能の中性子非弾性後方散乱分光器の重要な分光デバイスで、その仕様は、分光器のエネルギー分解能とバックグラウンドを決定すると考えられている。エネルギー分解能を低下させることなく高S/N比のスペクトル測定を達成するために、構成するシリコンウエハの裏面に中性子吸収材料をコーティングした新しいシリコン結晶アナライザーを独自に新規開発・製作した。これを、J-PARCセンター物質生命科学実験施設のパルス中性子源に設置したダイナミクス解析装置DNA分光器の結晶アナライザーに使用して目的の性能を達成することが確認できた。

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