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ガラスキャピラリーによる超低エミッタンス超低速ミュオンの生成

Publicly Offered Research

Project AreaFrontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope
Project/Area Number 26108703
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

関場 大一郎  筑波大学, 数理物質系, 講師 (20396807)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywordsミュオン / ガラスキャピラリー / イオンビーム
Outline of Annual Research Achievements

J-PARCの超低速ミュオン(10 keV)をマイクロビーム化するにあたり、4重極レンズの前段でサブミリのビーム径かつ低エミッタンスの超低速ミュオンを生成する必要がある。通常のビーム光学系ではこの2つの性質を両立することは原理的に困難である。解決手法の1つとしてテーパー型のガラスキャピラリーの使用が挙げられる。入口径がミリメートルオーダーで出口径がミクロン~数十ミクロンのテーパー型キャピラリーに荷電粒子(イオンビーム)を透過させる研究がこの10年ほど精力的に行われてきた。透過率とエミッタンスからなる透過特性は一般にガラスキャピラリーの形状に依存するが、多くの場合単純な入口径と出口径の比から期待されるよりも10倍程度の透過率を示し、エミッタンスは1桁から2桁程度低下する。これまでに研究されたイオン種としてはMeVのイオンとkeVの低速多価イオン(主にAr)があるが、どちらの場合も似たような透過特性を示す。しかし透過の原理は2つで大きく異なり、透過特性の数値的な値がほぼ一致しているのは偶然と考えられる。前者はガラス内壁でのラザフォード散乱による1回散乱成分が加わることにより透過率が上昇しているのに対し、後者ではガラス内壁の不均一な正の帯電によるガイド効果に起因することが分かっている。ミュオンはプロトンの約1/10の質量を持ち、かつ1価の電荷を持つため、上記の2つのエネルギーや価数のクロスオーバー領域に相当し、どのような透過特性が得られるのか情報がなかった。そこで100 keV~1 MeVのプロトンとヘリウムイオンを用いて超低速ミュオンをシミュレートし、透過特性の推定を行った。実験結果による経験則として、この領域ではエネルギーではなく運動量で透過率をスケーリングできることが分かった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2015 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Composition-induced structural, electrical, and magnetic phase transitions in AX-type mixed-valence cobalt oxynitride epitaxial thin films2015

    • Author(s)
      J. Takahashi, Y. Hirose, D. Oka, S. Nakao, C. Yang, T. Fukumura, I. Harayama, D. Sekiba, T. Hasegawa
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 107 Issue: 23 Pages: 2319061-5

    • DOI

      10.1063/1.4937431

    • NAID

      120007130028

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Multi-Phonon Excitations in Fe 2p RIXS on Mg2FeH62015

    • Author(s)
      Keisuke Kurita, Daiichiro Sekiba, Isao Harayama, Kenta Chito, Yoshihisa Harada, Hisao Kiuchi, Masaharu Oshima, Shigeyuki Takagi, Motoaki Matsuo, Ryutaro Sato, Katsutoshi Aoki, and Shin-ichi Orimo
    • Journal Title

      Journal of The Physical Society of Japan

      Volume: 84

    • NAID

      210000133491

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マイクロミュオンビームに向けたキャピラリ透過特性の運動量依存性の研究2015

    • Author(s)
      樫福亜矢、関場大一郎
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 水素量子アトミクス研究室(関場研究室)

    • URL

      http://www.tac.tsukuba.ac.jp/~sekiba/index.html

    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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