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Transmission Muon Microscope by muon microbeam, realizing 3-D Imaging

Research Project

Project/Area Number 17H06126
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Quantum beam science
Research InstitutionHigh Energy Accelerator Research Organization

Principal Investigator

三宅 康博  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, シニアフェロー (80209882)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 永谷 幸則  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別准教授 (00393421)
吉田 光宏  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (60391710)
林崎 規託  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (50334537)
荻津 透  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 教授 (30185524)
大西 純一  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 特別嘱託技師 (30634703)
鳥養 映子  山梨大学, その他部局等, 客員教授 (20188832)
Project Period (FY) 2017-05-31 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥207,090,000 (Direct Cost: ¥159,300,000、Indirect Cost: ¥47,790,000)
Fiscal Year 2021: ¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000)
Fiscal Year 2020: ¥29,770,000 (Direct Cost: ¥22,900,000、Indirect Cost: ¥6,870,000)
Fiscal Year 2019: ¥60,710,000 (Direct Cost: ¥46,700,000、Indirect Cost: ¥14,010,000)
Fiscal Year 2018: ¥67,340,000 (Direct Cost: ¥51,800,000、Indirect Cost: ¥15,540,000)
Fiscal Year 2017: ¥34,060,000 (Direct Cost: ¥26,200,000、Indirect Cost: ¥7,860,000)
Keywordsミュオン / 超低速ミュオン / 顕微鏡 / 量子可干渉性 / 波動性 / レーザー / ミュオン加速 / スピン / 偏極
Outline of Annual Research Achievements

透過ミュオン顕微鏡に用いる超低速ミュオンに厚い試料への透過能をもたせるための再加速装置である5MeVミュオンサイクロトロンおよび、サイクロトロンが加速に必要とする108MHz/20kWのRFを供給するRFアンプが完成し、MLFに搬入された。
また、RFアンプが実際にCW20kWのRFを出力できる事、ミュオンサイクロトロンに実際にRFを供給し、サイクロトロン内部の加速空洞に共振させ、必要な加速電圧が励起される事も確認した。
さらに、Dee電極のモーター制御装置、供給RFの位相調整器などRF共振を安定して継続させるRFローレベル制御系の開発も行った。
MLFの安全審査等が完了し次第、いつでもミュオン加速実験に取り掛かれる状態となった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

5MeVまでミュオンを再加速するミュオンサイクロトロンがつくばキャンパスにおいて完成、MLFに搬入し、ビームライン接続の為の安全審査・電気保安審査を待っている状態であり、接続後は直ちに超低速ミュオンを5MeVまで再加速する世界初の実験に取り掛かれる状態となっている。
前例のない装置なため、安全審査等に想定以上の時間が掛かっている。

Strategy for Future Research Activity

ミュオンの5MeVへの再加速の確認後、透過ミュオン顕微鏡の対物レンズ系を接続し、世界初の透過ミュオンイメージング実験を実施する。最初は常伝導コイルを用いた低倍の透過イメージング実験を行い、最終的には、超伝導コイルに入れ替えることで、高倍率の透過イメージング実験を実施する。高倍率イメージングでは、固定した細胞や凍結した細胞のミュオンCTイメージング実験を実施する予定である。

Assessment Rating
Result (Rating)

A-: Progress in the research is steadily towards the initial goal. However, further efforts are necessary as a part of the research progress is delayed.

Report

(8 results)
  • 2020 Annual Research Report   Abstract(Research Progress Assessment) ( PDF )   Research Progress Assessment (Result) ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Abstract ( PDF )   Comments on the Screening Results ( PDF )   Annual Research Report

Research Products

(86 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (27 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 27 results,  Open Access: 25 results) Presentation (56 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 18 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] 透過型ミュオン顕微鏡の開発2021

    • Author(s)
      永谷幸則,三宅康博
    • Journal Title

      Isotope News

      Volume: 773 Pages: 31-36

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    • Author(s)
      三宅康博
    • Journal Title

      金属

      Volume: 91 Pages: 41-48

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  • [Journal Article] J-PARC Muon Facility, MUSE2020

    • Author(s)
      MIYAKE Yasuhiro
    • Journal Title

      J. Comput. Chem. Jpn.

      Volume: 19 Issue: 3 Pages: A12-A18

    • DOI

      10.2477/jccj.2020-0016

    • NAID

      130007992549

    • ISSN
      1347-1767, 1347-3824
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    • Author(s)
      三宮工, 新井善博, 永山國昭, 永谷幸則
    • Journal Title

      Isotope News

      Volume: 772 Pages: 26-29

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    • Author(s)
      永谷幸則
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 55 Pages: 231-244

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    • Author(s)
      Sue Yuki, Yotsuzuka Mai, Iijima Toru, Mibe Tsutomu 他18名
    • Journal Title

      Physical Review Accelerators and Beams

      Volume: 23 Pages: 022804-022804

    • DOI

      10.1103/physrevaccelbeams.23.022804

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      Pant Amba Datt
    • Journal Title

      BIBECHANA

      Volume: 17 Pages: 139-145

    • DOI

      10.3126/bibechana.v17i0.26867

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      Iwamoto Yosuke、Yoshida Makoto、Matsuda Hiroki、Meigo Shin-ichiro、Satoh Daiki、Yashima Hiroshi、Yabuuchi Atsushi、Kinomura Atsushi、Shima Tatsushi
    • Journal Title

      JPS Conference Proceedings

      Volume: 28 Pages: 061003-061003

    • DOI

      10.7566/jpscp.28.061003

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    • Author(s)
      Yabuuchi A.、Yoshiie T.、Kinomura A.
    • Journal Title

      Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B

      Volume: 463 Pages: 40-49

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2019.11.028

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    • Author(s)
      Yabuuchi A.、Tanaka M.、Kinomura A.
    • Journal Title

      J. Nucl. Mater.

      Volume: 531 Pages: 152018-152018

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2020.152018

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      T. Yamazaki, T. Adachi, Y. Nagatani, Y. Miyake,J. Ohnishi, A. Goto, Y. Kumata, S. Kusuoka, T. Onda, H. Tsutsui
    • Journal Title

      Proceedings of International Conference on Cyclotrons and their Applications (CYC2019)

      Volume: 2019 Pages: 209-212

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      Maekawa M.、Sakai S.、Hagiwara S.、Miyashita A.、Wada K.、Kawasuso A.、Yabuuchi A.、Hasegawa S.
    • Journal Title

      AIP Conf. Proc.

      Volume: 2182 Pages: 050007-050007

    • DOI

      10.1063/1.5135850

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    • Author(s)
      Tanaka M.、Yabuuchi A.、Kinomura A.
    • Journal Title

      AIP Conf. Proc.

      Volume: 2182 Pages: 1-4

    • DOI

      10.1063/1.5135857

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    • Author(s)
      Yabuuchi A.、Naka R.、Sato K.、Xu Q.、Kinomura A.
    • Journal Title

      Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B

      Volume: 461 Pages: 137-141

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2019.09.036

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    • Author(s)
      Pant A.D.、Adachi T.、Strasser P.、Ikedo Y.、Oishi Y.、Nakamura J.、Higemoto W.、Shimomura K.、Kadono R.、Miyake Y.、Torikai E.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 929 Pages: 129-133

    • DOI

      10.1016/j.nima.2019.02.065

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      T. Sannomiya, Y. Arai, K. Nagayama, and Y. Nagatani
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 123

    • DOI

      10.1103/physrevlett.123.150801

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      A. D. Pant, Y. Sugawara, H. Nakanishi, E.Torikai, W. Higemoto, K. Shimomura, K. Nagamine
    • Journal Title

      JPS Conf. Proc. 21, 011038 (2018)

      Volume: 21

    • DOI

      10.7566/jpscp.21.011038

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      Bae S.、Choi H.、Choi S.、Fukao Y.、Futatsukawa K.、Hasegawa K.、Iijima T.、Iinuma H.、Ishida K.、Kawamura N.、Kim B.、Kitamura R.、Ko H.?S.、Kondo Y.、Li S.、Mibe T.、Miyake Y.、Morishita T.、Nakazawa Y.、Otani M.、Razuvaev G.?P.、Saito N.、Shimomura K.、Sue Y.、Won E.、Yamazaki T.
    • Journal Title

      Phys. Rev. Accel. Beams

      Volume: 21 (050101) Pages: 050101-050101

    • DOI

      10.1103/physrevaccelbeams.21.050101

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      Y. Kondo, Y. Fukao, K. Futatsukawa, N. Kawamura, R. Kitamura, T. Mibe, Y. Miyake, M. Otani, K. Shimomura, Y. Sue, T. Yamazaki, T. Iijima, Bae, H. Choi, S. Choi, B Kim, H.S. Ko, K. Hasegawa, Y. Kondo, T. Morishita, H. Iinuma, Y. Nakazawa, K. Ishida, R. Kitamura, S. Li, G.P. Razuvaev, N. Saito and E. Won
    • Journal Title

      IPAC 2018

      Volume: IPAC2018 Pages: 5041-5046

    • DOI

      10.18429/JACOW-IPAC2018-FRXGBF1

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  • [Journal Article] Transmission Muon Microscope by muon microbeam, realizing 3-D Imaging2018

    • Author(s)
      Y. Miyake, Y. Nagatani, T. Yamazaki, P. Strasser
    • Journal Title

      Microscopy

      Volume: 67

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfy075

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    • Author(s)
      Strasser P.、Koda A.、Kojima K. M.、Ito T. U.、Fujimori H.、Irie Y.、Aoki M.、Nakatsugawa Y.、Higemoto W.、Hiraishi M.、Li H.、Okabe H.、Takeshita S.、Shimomura K.、Kawamura N.、Kadono R.、Miyake Y.
    • Journal Title

      JPS Conf. Proc.

      Volume: 21

    • DOI

      10.7566/jpscp.21.011061

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    • Author(s)
      Y. Miyake, K. Shimomura, N. Kawamura, A. Koda, P. Strasser, K. M. Kojima, H. Fujimori, S. Makimura, Y. Ikedo, Y. Kobayashi, J. Nakamura, Y. Oishi, S. Takeshita, T. Adachi, A. D. Pant, H. Okabe, S. Matoba, M. Tampo, M. Hiraishi, K. Hamada, S. Doiuchi, W. Higemoto, T. U. Ito, and R. Kadono
    • Journal Title

      JPS Conf. Proc.

      Volume: 21 Pages: 1-6

    • DOI

      10.7566/jpscp.21.011054

    • NAID

      130007992549

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      Makimura Shunsuke、Matoba Shiro、Kawamura Naritoshi、Matsuzawa Yukihiro、Tabe Masato、Aoyagi Hiroyuki、Kondo Hiroto、Kobayashi Yasuo、Fujimori Hiroshi、Ikedo Yutaka、Kadono Ryosuke、Koda Akihiro、Kojima Kenji M.、Miyake Yasuhiro、Nakamura Jumpei G.、Oishi Yu、Okabe Hirotaka、Shimomura Koichiro、Strasser Patrick
    • Journal Title

      Proc. 14th Int. Conf. on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance (μSR2017)

      Volume: 21

    • DOI

      10.7566/jpscp.21.011058

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    • Author(s)
      Pant Amba Datt、Adachi Taihei、Ikedo Yutaka、Oishi Yu、Nakamura Jumpei、Strasser Patrick、Kojima Kenji、Makimura Shunsuke、Kawamura Naritoshi、Koda Akihiro、Ito Takashi、Higemoto Wataru、Shimomura Koichiro、Kadono Ryosuke、Miyake Yasuhiro、Torikai Eiko
    • Journal Title

      JPS Conf. Proc.

      Volume: 21

    • DOI

      10.7566/jpscp.21.011060

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    • Author(s)
      Y. Ueno他39名(M. Iwasaki, R. Kadono, Y. Miyake, E. Torikai)
    • Journal Title

      Hyperfine Interact.

      Volume: 238 Pages: 14-14

    • DOI

      10.1007/s10751-016-1381-7

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  • [Journal Article] Materials and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex IV: The Muon Facility2017

    • Author(s)
      Higemoto Wataru、Kadono Ryosuke、Kawamura Naritoshi、Koda Akihiro、Kojima Kenji、Makimura Shunsuke、Matoba Shiro、Miyake Yasuhiro、Shimomura Koichiro、Strasser Patrick
    • Journal Title

      Quantum Beam Science

      Volume: 1

    • DOI

      10.3390/qubs1010011

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    • Author(s)
      Kuzuya Y.、Oshima N.、Kinomura A.、Yabuuchi A.
    • Journal Title

      Acta Physica Polonica A

      Volume: 132 Pages: 1620-1624

    • DOI

      10.12693/aphyspola.132.1620

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      湯浅貴裕, 永谷幸則, 山崎高幸, 足立泰平, 安達利一, 染谷宏彦, 池戸豊, 三宅康博, 大西純一
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      日本物理学会 2020年秋季大会
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  • [Presentation] 透過型ミュオン顕微鏡2020

    • Author(s)
      山崎高幸, 足立泰平, 池戸豊, 神田聡太郎, Dey Sourav Kumar, 的場史朗, 三宅康博, 永谷幸則, Amba Datt Pant, 下村浩一郎, Patrick Strasser, 湯浅貴裕, 安達利一, 染谷宏彦, 吉田光宏, 後藤彰, 大西純一, 熊田幸生, 楠岡新也, 恩田昂, 筒井裕士
    • Organizer
      日本物理学会 2020年秋季大会
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  • [Presentation] J-PARC Muon Facility, MUSE2020

    • Author(s)
      三宅康博
    • Organizer
      錯体化学会 第70回討論会
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Scanning negative muon microscopy by muon-catalyzed fusion using tritium2020

    • Author(s)
      Y.Nagatani
    • Organizer
      3rd Asia Pacific Symposium on Tritium Science (APSOT-3)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 走査型および透過型のミュオン顕微鏡2020

    • Author(s)
      永谷 幸則, ストラッサー パトリック, 名取 寛顕, 山崎 高幸, 大石 裕, 足立 泰平, 三宅 康博
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第63回シンポジウム
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    • Invited
  • [Presentation] ミュオンで物質内部を見る2020

    • Author(s)
      三宅康博
    • Organizer
      第63回放射線化学討論会
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    • Invited
  • [Presentation] ミュオンマイクロビーム生成のためのフラットトップ RF 空洞の開発2020

    • Author(s)
      山崎 高幸,三宅 康博,永谷 幸則,安達 利一,吉田 光宏,後藤 彰,大西 純一,熊田 幸生,楠岡 新也,恩田 昂,筒井 裕士
    • Organizer
      第17回日本加速器学会年会
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  • [Presentation] ミュオンサイクロトロンの設計と製作2020

    • Author(s)
      大西 純一,後藤 彰,山崎 高幸,永谷 幸則,三宅 康博,安達 利一,筒井 裕士,楠岡 新也,恩田 昂,熊田 幸生
    • Organizer
      第17回日本加速器学会年会
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  • [Presentation] 線形加速器を用いた透過型電子顕微鏡2020

    • Author(s)
      永谷幸則
    • Organizer
      加速器セミナー
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  • [Presentation] 透過型ミュオン顕微鏡のためのフラットトップRFサイクロトロンの開発2020

    • Author(s)
      山崎高幸,永谷幸則,Patrick Strasser,足立泰平,池戸豊,三宅康博,安達利一,吉田光宏,大西純一,後藤彰,熊田幸生,楠岡新也,恩田昂,筒井裕士,
    • Organizer
      2019年度量子ビームサイエンスフェスタ
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  • [Presentation] 正ミュオン、負ミュオン顕微鏡2020

    • Author(s)
      三宅康博
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      2019年度物質科学研究討論会
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  • [Presentation] J-PARCにおける超低速ミュオンビームのコミッショニング状況82020

    • Author(s)
      足立泰平, Sourav Kumar Dey, Amba Datt Pant, 池戸豊, 大石裕, Patrick Strasser, 伊藤孝, 髭本亘, 牧村俊助, 河村成肇, 下村浩一郎, 門野良典, 三宅康博, 鳥養映子
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
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  • [Presentation] 透過型ミュオン顕微鏡のためのフラットトップRFサイクロトロンの開発2020

    • Author(s)
      山崎高幸, 永谷幸則, Patrick Strasser, 足立泰平, 池戸豊, 三宅康博, 安達利一, 大西純一, 後藤彰, 熊田幸生,楠岡新也, 恩田昂, 筒井裕士,
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
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  • [Presentation] 走査ミュオン顕微鏡の開発の現状2020

    • Author(s)
      永谷幸則, Patrick Strasser,名取寛顕, 三宅康博
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
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  • [Presentation] Muon science at J-PARC pulsed muon source2019

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      y.miyake
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      The 1st RAON Users Workshop
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 走査ミュオン顕微鏡2019

    • Author(s)
      永谷幸則, Patric Strasser, 大石裕, 三宅康博
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第75回学術講演会
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  • [Presentation] ミュオン加速用サイクロトロン2019

    • Author(s)
      大西純一
    • Organizer
      第17回AVF合同打ち合わせ
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  • [Presentation] ミュオンによる産業利用の可能性2019

    • Author(s)
      三宅康博
    • Organizer
      第4回J-PARC MLF産業利用報告会
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  • [Presentation] ミュオン加速用サイクロトロンの軌道計算2019

    • Author(s)
      大西純一, 後藤彰,山崎高幸,安達利一,永谷幸則,三宅康博,筒井裕士,楠岡新也,熊田幸生,恩田昂
    • Organizer
      第16回日本加速器学会年会
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  • [Presentation] Ultra Slow Muon and Low Energy Muon2019

    • Author(s)
      Y.Miyake
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      THE 21ST INTERNATIONAL WORKSHOP ON NEUTRINOS FROM ACCELERATORS(NUFACT2019)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] J-PARCにおける超低速ミュオンビームのコミッショニング状況72019

    • Author(s)
      足立泰平, Pant Amba Datt, 池戸豊, 大石裕, Patrick Strasser, 伊藤孝, 髭本亘, 牧村俊助, 河村成肇, 下村浩一郎, 門野良典, 三宅康博, 鳥養映子
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
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  • [Presentation] 走査負ミュオン顕微鏡の開発の現状2019

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      永谷幸則, Patrick Strasser, 名取寛顕, 三宅康博
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      日本物理学会2019年秋季大会
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  • [Presentation] Muon Cyclotron for Transmission Muon Microscope2019

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      T. Yamazaki, Y. Nagatani, Y. Miyake, T. Adachi, J. Ohnishi, A. Goto, Y. Kumata, S. Kusuoka, T. Onda, H. Tsutsui
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      22nd International Conference on Cyclotrons and their Applications (CYC2019)
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  • [Presentation] Ultra Slow Muon Generation and Its Application for Transmission Muon Microscopy at J-PARC Muon Facility, MUSE2019

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      Y.Miyake
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      The 3rd J-PARC Symposium (J-PARC2019)
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  • [Presentation] 走査負ミュオン顕微鏡2019

    • Author(s)
      永谷幸則
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      知能メカトロニクス研究会
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      E. Torikai, Y. Miyake, R. Kadono, M. Iwasaki,
    • Organizer
      MATERIALS RESEARCHMEETING 2019 (MRM2019)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] J-PARCにおける超低速ミュオンビームのコミッショニング状況62019

    • Author(s)
      足立泰平, Amba Datt Pant, 池戸豊, 大石裕, 中村惇平, Patrick Strasser, 伊藤孝, 髭本亘, 牧村俊助, 河村成肇, 下村浩一郎, 門野良典, 三宅康博, 鳥養映子
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
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  • [Presentation] 収束可能な負ミュオン源と走査型分析顕微鏡2019

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      永谷幸則, Patrick Strasser, 三宅康博
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      日本物理学会 第74回年次大会
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  • [Presentation] 線形加速器搭載電子顕微鏡 500kV Linac TEM の現状および透過型ミュオン顕微鏡計画2018

    • Author(s)
      永谷幸則,新井善博,三宮工,白井忠雄,相原龍三,飯島義市,永山國昭,吉田光宏,林崎規託,三宅康博
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
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      三宅康博
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      足立泰平, Amba Datt Pant, 池戸豊, 大石裕, 中村惇平, Patrick Strasser, 伊藤孝, 髭本亘, 牧村俊助, 河村成肇, 下村浩一郎, 門野良典, 三宅康博, 鳥養映子
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
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  • [Presentation] 透過型ミュオン顕微鏡のためのミュオンサイクロトロンの開発2018

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      山崎高幸, 永谷幸則, Patrick Strasser, 下村浩一郎, 三宅康博, 安達利一, 吉田光宏, 林崎規託, 大西純一, 奥野広樹, 後藤彰, 楠岡新也, 筒井裕士, 密本俊典, 熊田幸生
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      三宅康博
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      Y.Miyake
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      足立泰平, アンバダットパント, 池戸豊, 大石裕, 中村惇平, ストラッサーパトリック, 伊藤孝, 髭本亘, 牧村俊助, 河村成肇, 下村浩一郎, 門野良典, 三宅康博, 鳥養映子
    • Organizer
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      A.D. Pant, T. Adachi, Y. Ikedo, P. Strasser, K. Shimomura, Y. Oishi, J. Nakamura, W. Higemoto, R. Kadono, Y. Miyake and E. Torikai
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      三宅康博, 吉田光宏, 永谷幸則, 林崎規託, 池戸豊, 下村浩一郎, 足立泰平, パント アンバ ダット, パトリック ストラッサー, 岩下大器, 荻津透, 籔内敦, 村田和義, 鳥飼幸太
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      足立泰平, アンバダットパント, 池戸豊, 大石裕, 中村惇平, ストラッサーパトリック, 伊藤孝, 髭本亘, 牧村俊助, 河村成肇, 下村浩一郎, 門野良典, 三宅康博, 鳥養映子
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Published: 2017-06-01   Modified: 2022-12-28  

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