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論文

Diffusion behavior of methanol molecules confined in cross-linked phenolic resins studied using neutron scattering and molecular dynamics simulations

首藤 靖幸*; 和泉 篤士*; 萩田 克美*; 山田 武*; 柴田 薫; 柴山 充弘*

Macromolecules, 51(16), p.6334 - 6343, 2018/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:62.22(Polymer Science)

The dynamics of methanol confined in highly cross-linked phenolic resins was investigated using incoherent quasielastic neutron scattering (QENS) and atomistic molecular dynamics (MD) simulations. The QENS analysis for adeuterated phenolic resin and both deuterated and nondeuterated methanol indicated the presence of resin dynamics induced by methanol invasion and confined diffusion of the methanol molecules. QENS results suggested that methanol had a diffusion coefficient of 1.6 $$times$$ 10$$^{-6}$$ cm$$^{2}$$/s, which is 1 order of magnitude smaller than the bulk value (2.3 $$times$$ 10$$^{-5}$$ cm$$^{2}$$/s. The MD trajectories also showed that the methanol diffusion was limited by the resin network, consistent with QENS results in terms of the diffusion coefficient and diffusion-like behavior.

論文

軟X線レーザープローブによるアブレーションダイナミクスのイメージング

富田 卓朗*; 長谷川 登; 錦野 将元; 河内 哲哉; 末元 徹

レーザー研究, 40(8), p.592 - 597, 2012/08

フェムト秒レーザー加工の分野では近年、加工閾値近傍の強度でのフェムト秒レーザー照射によって引き起こされる現象に注目が集まっている。フェムト秒レーザー加工に特有の現象は、フェムトからピコ秒領域での不可逆的なナノメートルスケールでの構造変化であるため、その実態を捉えるにはナノメートルの空間分解能、ピコ秒の時間分解能を持ったシングルショットでの時間分解イメージング観察が必要である。これまで、可視光をプローブとして用いたアブレーションダイナミクスの観測例は存在するが、波長による空間分解能の制約のため、ナノメートルスケールでのイメージングは不可能であった。そこで、X線をプローブとしたポンププローブ計測によるナノメートルスケールダイナミクスの研究が注目を集めており、各国で活発に研究が行われている。われわれは、軟X線レーザーを用いて、ピコ秒の時間スケールでナノメートルスケールの表面形状をシングルショット計測可能なポンププローブ軟X線反射率イメージングシステムを開発し、プラチナ膜のアブレーションダイナミクスを観測することに成功したので、その内容を報告する。

論文

Development of the X-ray interferometer and the method of temporal synchronization of X-ray and optical pulse

長谷川 登; 山本 稔*; 寺川 康太*; 錦野 将元; 越智 義浩; 南 康夫*; 富田 卓朗*; 河内 哲哉; 末元 徹

AIP Conference Proceedings 1465, p.23 - 27, 2012/07

 パーセンタイル:100

「フェムト秒レーザー照射によるレーザーアブレーション」の初期過程の解明を目指し、「アブレーションしきい値近傍の照射強度領域における表面形状の過渡的な変化」の観測を行っている。固体表面を観測するのに適した波長を持つプラズマ軟X線レーザーをプローブ光源とした干渉計を開発し、これにポンプ光源としてチタンサファイアレーザーを組合せることで、「フェムト秒レーザー照射による金属表面のレーザーアブレーション」のナノメートル級の変位をピコ秒スケールの分解能で観測した。さらにX線レーザーとチタンサファイアレーザーの同期手法を改善し、同期精度を3ピコ秒以下に低減することに成功したので、これを報告する。

論文

Picosecond soft-X-ray laser interferometer for probing nanometer surface structure

越智 義浩; 寺川 康太*; 長谷川 登; 山本 稔*; 富田 卓朗*; 河内 哲哉; 南 康夫*; 錦野 将元; 今園 孝志; 石野 雅彦; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 51(1), p.016601_1 - 016601_3, 2012/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:47.92(Physics, Applied)

波長13.9nm,パルス幅7psの軟X線レーザーを用いたダブルロイズ型干渉計を開発し、深さ5nmの溝をシングルショットで撮像し、再生することに成功した。この干渉計の平面内、及び深さ方向の分解能はそれぞれ1.5$$mu$$m, 1nmよりも高く、固体表面におけるナノメートル級の過渡変位の診断への応用が期待される。

論文

Observation of the laser-induced surface dynamics by the single-shot X-ray laser interferometer

長谷川 登; 越智 義浩; 河内 哲哉; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 海堀 岳史; 佐々木 明; 寺川 康太*; 南 康夫*; et al.

Proceedings of SPIE, Vol.8140, p.81400G_1 - 81400G_8, 2011/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:11.47

「フェムト秒レーザー照射によるレーザーアブレーション」の初期過程の解明を目指し、「アブレーションしきい値近傍の照射強度領域における表面形状の過渡的な変化」の観測を行っている。固体表面を観測するのに適した波長を持つプラズマ軟X線レーザーをプローブ光源とした干渉計を開発し、「フェムト秒レーザー照射による金属表面のレーザーアブレーション」の初期過程におけるナノメートル級の変位をピコ秒スケールの分解能で観測することに成功した。本計測手法で計測されたレーザーパルス照射の数十ps後における変位量から、膨張面の内側においてバブル状の構造が形成されていることが示唆された。さらにX線レーザーとチタンサファイアレーザーの同期手法を改善し、同期精度を3ピコ秒以下に低減することに成功したので、これを報告する。

論文

ERL主ライナックのためのカプラー開発; 試作カプラー1号機におけるハイパワー試験

篠江 憲治*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; Cenni, E.*; 沢村 勝; 中村 典雄*; 古屋 貴章*

Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1300 - 1302, 2011/08

ERL主加速器用入力カップラーの開発を行っているが、セラミック窓の試作機を製作し、性能試験を行った。このセラミック窓を用いて入力カップラーの試作機を製作し、真空断熱槽に設置して液体窒素温度に冷却し、大電力試験を行った。これは入力カップラーをクライオモジュールに設置したときと同じ状況である。この試験で25kWを入力することができた。発熱による温度分布も調べ、要求仕様を満たすことを確認した。

論文

High power tests of KEK-ERL input coupler for main linac under liquid nitrogen condition

阪井 寛志*; 古屋 貴章*; 中村 典雄*; 梅森 健成*; 篠江 憲治*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 15th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2011) (Internet), p.356 - 360, 2011/07

ERL主加速器のための入力カップラーの試作機を製作し、大出力試験を行った。この入力カップラーは2つのセラミック窓を持っている。大電力試験ではコールド窓と呼ばれる超伝導加速器側の窓は液体窒素で冷却される。大出力試験ではマルチパクターにより10kWだった電力も、8時間のパルスプロセッシングにより定在波モードで25kWまで通すことができた。20kWでは16時間キープすることができ、温度はベローズ部分で最大120Kの上昇があったが、ERL運転に際して問題となる温度上昇は見られなかった。大電力試験後コールド窓に対して室温と液体窒素温度の冷却サイクル試験を行ったが、真空漏れや割れは起こらなかった。これらの結果から入力カップラーに対する熱及び高周波性能を満たすことを確認した。

論文

Vertical test results on KEK-ERL 9-cell L-band superconducting cavity

Cenni, E.*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 篠江 憲治*; 沢村 勝

Proceedings of 15th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2011) (Internet), p.789 - 794, 2011/07

エネルギー回収型リニアックの開発のため縦測定による空洞性能試験を行っている。空洞はX線と温度マッピングシステムを用いて観測し、空洞性能を制限するものが電界放出であることがわかった。空洞壁に沿ったX線や温度上昇が観測されクウェンチの場所を同定することができた。縦測定のとき二つの興味深い現象が観測された。一つはQ値の劣化で、低い電界でも観測されたが、室温に戻し、表面処理を行わず再度冷却を行うことで回復した。もう一つはX線バーストで何度かのクウェンチ後にできた新たなエミッタの突然の出現で、室温に戻すだけではエミッタの位置は変わらなかった。

論文

Construction of cERL cryomodules for injector and main linac

梅森 健成*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 野口 修一*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌人*; 宍戸 寿郎*; 渡辺 謙*; 山本 康史*; 篠江 憲治*; et al.

Proceedings of 15th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2011) (Internet), p.956 - 961, 2011/07

コンパクトERL計画が日本で進められている。この計画は100mAの電子ビームを35-200MeVでエネルギーでERLを実証することである。入射器と主加速器に使われる超伝導加速器は重要開発項目である。入射器の入力カップラーは最重要で試作機を製作し、大電力試験を行った。HOMカップラーの冷却性能もCWでの運転においては重要である。ビーム不安定性を避けるためHOM減衰の9セル空洞を用いる。空洞,入力カップラー,HOMダンパーの試作機を製作し、性能試験を行っている。入射器,主加速器ともクライオモジュールの設計を行っており、2012年に完成予定である。

論文

Generation and applications of ultra-short electron beams in energy-recovery linacs

羽島 良一; 島田 美帆*; 中村 典雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 637(1, Suppl.), p.S37 - S42, 2011/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:75.84(Instruments & Instrumentation)

エネルギー回収型リニアック(ERL)による次世代放射光源は、テラヘルツから$$gamma$$線までの幅広い光子エネルギー範囲で既存光源を上回る性能が期待されている。ERLの特長のひとつである超短電子パルスの発生は、これらの光源の性能を高めるのに大いに貢献する。本論文では、二種類の方式による超短電子パルスの生成方法,磁気圧縮,速度集群について紹介し、合わせてその利用について概括する。

論文

高分解能X線非弾性散乱実験と計算機実験によるPb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$の研究; 反強誘電状態からリラクサーまでを制御するBサイトランダムネスの効果

大和田 謙二; 富田 裕介*

日本物理学会誌, 65(10), p.800 - 804, 2010/10

鉛ペロヴスカイトリラクサーPINにおけるBサイトランダムネスの効果について実験・理論両面からアプローチし、考察を行った。PINにおけるフォノン分散計測がX線非弾性散乱により可能になったことで、PINにはその状態にかかわらず本質的に強誘電不安定性が存在することが明らかとなった。一方、O-PINでは反強誘電相転移に関与する反強誘電不安定性が観測された。以上から、Bサイトランダムネスは反強誘電モードの不安定化を促進・抑制する機能を持っており、反強誘電状態,強誘電状態,リラクサー状態を「相対的」に安定化させるものと推測される。他方、双極子相互作用とBサイトの原子配置を反映する軸異方性の2つから構成される理論模型では、周期的な軸異方性の下では反強誘電状態が安定であることを示した。また、軸異方性の配置が乱れると本来安定であった強誘電状態が局所的に現れ、軸異方性(Bサイト)のランダムネスが反強誘電状態・強誘電状態の発現を支配していることを示した。

論文

Development of a main linac module for compact ERL project

梅森 健成*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 高橋 毅*; 篠江 憲治*; 沢村 勝

Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.404 - 406, 2010/09

ERL主加速器モジュール建設のために必要な技術を得るための研究開発を行っている。9セル空洞の試作機を製作し、その性能を縦測定で確かめた。入力カップラーの試作機も製作し、大電力試験を行い、必要性能を満たすことができた。フェライトなしのHOMダンパーの試作機を製作し、低温試験を行っている。モジュールの設計は現在行っているところである。

論文

ERL超伝導主加速空胴の入力カプラーによる横方向キックの計算

武藤 俊哉*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 沢村 勝; 篠江 憲治*; 古屋 貴章*

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.840 - 842, 2010/08

次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアックが高エネルギー加速器研究機構,原子力機構,東京大学物性研究所、その他の研究機関の共同で開発が進められている。入力カップラーは主加速器空洞に高周波電力を供給し、20MV/mのとき20kWの高周波電力として見積もられている。入力カップラーは空洞内に非対称な電磁界を誘引し、加速モードであるTM010モードに高調波のような横方向キックをもたらす。CST Microwave Studioを使って入力カップラーによる加速モードの横方向キック力を計算した。"on-crest"加速のときは横方向電磁場による横方向キックは加速電圧に比べて小さい。入力カップラーの位置に対する依存性も計算した。横方向キックの計算結果と横方向キックを低減する空洞配置について発表する。

論文

ERL超伝導加速空胴での空洞診断装置の開発

阪井 寛志*; 梅森 健成*; 高橋 毅*; 古屋 貴章*; 篠江 憲治*; 石井 篤*; 沢村 勝; 武藤 俊哉*

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.173 - 176, 2010/08

エネルギー回収型リニアックのための超伝導加速器を開発している。空洞表面の電子放出や発熱スポットを詳しく調べるために回転マッピング方式による空洞診断系を用いている。カーボン抵抗とPINフォトダイオードの2種類のセンサーによって温度上昇と電子放出を検知している。これらのセンサー群を空洞軸を中心に回転させることにより空洞表面の全体に渡る詳細な情報が得られる。この回転マッピングシステムを使って単セル空洞と9セル空洞の縦測定を行った結果を報告する。

論文

ERL主ライナックのためのカプラー開発; 改良セラミック窓のハイパワー試験

篠江 憲治*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 沢村 勝; 中村 典雄*; 古屋 貴章*

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.511 - 513, 2010/08

ERL超伝導主加速器のための入力カップラーの開発を開始した。入力カップラーの構成要素であるセラミック窓やベローズを製作し、30kW出力のIOTを用いた大出力試験を行った。この試験で突然の熱負荷のためセラミック窓が損傷したが、これは予期していなかった双極モードの励起によることがわかった。セラミック窓を新しく製作し、27kWまでの大出力試験に成功した。

論文

ERL HOM absorber development in Japan

沢村 勝; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 篠江 憲治*

Proceedings of 45th Advanced ICFA Beam Dynamics Workshop on Energy Recovery Linacs (ERL '09) (Internet), p.63 - 66, 2010/05

ERL用超伝導主加速器において大電流加速時に問題となる高調波(HOM)対策として、HOMのQ値の低い空洞を設計・製作してきた。HOMはビームパイプを伝播し、ビームパイプの途中にある高周波吸収体を含むHOMダンパーで減衰される。超伝導空洞は複数台が1つのクライオモジュールに収納されるため、空洞間に設置されるHOMダンパーは液体窒素温度程度に冷却される。そのためHOMダンパーに用いられる高周波吸収体は、広範囲のHOMに対応した周波数特性を持つだけでなく、低温でも十分に吸収可能な温度特性を持つことが要求される。フェライト,セラミックなどの高周波吸収体の誘電率,透磁率の周波数特性の測定を行うとともに、GM冷凍機を用いた低温試験装置による常温から40Kまでの温度特性の測定を行い、HOMダンパーに最適な高周波吸収体を選択した。また電磁波解析コードを用いてHOMダンパーにおける高周波吸収体のサイズや位置を最適化した。これらの結果をもとにHOMダンパーの試作機の製作を進めており、高周波特性をはじめ、機械強度,冷却性能や温度特性などの試験をする予定である。

論文

KEK ERL cryomodule development

阪井 寛志*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 野口 修一*; 佐藤 昌史*; 坂中 章悟*; 宍戸 寿郎*; 高橋 毅*; 梅森 健成*; 渡辺 謙*; et al.

Proceedings of 45th Advanced ICFA Beam Dynamics Workshop on Energy Recovery Linacs (ERL '09) (Internet), p.57 - 62, 2010/05

コンパクトERLのための入射器クライオモジュールと主加速器用クライオモジュールの開発が2006年より始まっている。入射器のクライオモジュールには2セル1.3GHzの空洞が3個、主加速器クライオモジュールには9セル1.3GHzの空洞が2個納められる設計になっている。これらクライオモジュールの開発の現状について報告する。

論文

ERL用HOMダンパーの開発

沢村 勝; 梅森 健成*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 篠江 憲治*

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.878 - 880, 2010/03

ERL用超伝導主加速器におけるHOM対策として、HOMのQ値の低い空洞を設計・製作してきた。HOMはビームパイプを伝播し、ビームパイプの途中にある高周波吸収体を含むHOMダンパーで減衰される。クライオモジュール内の空洞間に設置されるHOMダンパーは液体窒素温度程度に冷却される。そのため高周波吸収体は、広範囲のHOMに対応した周波数特性と、低温でも十分に吸収可能な温度特性を持つことが要求される。フェライト,セラミックなどの高周波吸収体の誘電率,透磁率の周波数特性の測定を行うとともに、GM冷凍機を用いた低温試験装置による常温から40Kまでの温度特性の測定を行い、HOMダンパーに最適な高周波吸収体を選択した。また電磁波解析コードを用いてHOMダンパーにおける高周波吸収体のサイズや位置を最適化した。これらの結果をもとにHOMダンパーの試作機の製作を進めている。

論文

ERL主ライナックのための1.3GHz入力カプラーの開発; 30kW IOTを用いたカプラーコンポーネントテスト

阪井 寛志*; 梅森 健成*; 坂中 章悟*; 高橋 毅*; 古屋 貴章*; 篠江 憲治*; 石井 篤*; 中村 典雄*; 沢村 勝

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.866 - 868, 2010/03

ERL超伝導空洞用1.3GHz入力カップラーの開発を行っている。20MV/mの加速電界で100mA加速を行うにはエネルギー回収モードで20kWの入力カップラーが必要となる。STF-BLの入力カップラーをもとに20kWのCW運転用に改良を行った。セラミック窓やベローズなど各要素の大電力試験を30kW出力のIOTを用いて行ったので、その結果を報告する。

論文

Eccentric-fluted beam pipes to damp quadrupole higher-order modes

沢村 勝; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 高橋 毅*; 梅森 健成*; 篠江 憲治*

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 13(2), p.022003_1 - 022003_9, 2010/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.74(Physics, Nuclear)

空洞の四重極モードを減衰するための偏心フルート付きビームパイプを提案する。偏心フルートは四重極モードから双極モードへのモード変換器として作用する。偏心フルートのパラメータを最適化すると縮退した四重極モードの両方に対して十分な減衰効果を持つ。偏心フルート付きビームパイプを用いたローパワーモデル空洞での外部Q値の測定は電磁界シミュレーションコードMAFIAを用いた3次元計算の結果とよく一致している。

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