高輝度ミュオンマイクロビームによる透過型ミュオン顕微鏡イメージング

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H06126
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 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)
• 研究期間 (年度): 2017-05-31 – 2022-03-31
• キーワード: ミュオン / 超低速ミュオン / レーザー / 顕微鏡 / 量子可干渉性 / 波動性

研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

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。

今後の研究の推進方策

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。

研究成果

• [雑誌論文] 透過型ミュオン顕微鏡の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 永谷幸則,三宅康博
  • 雑誌名: Isotope News 巻: 773 ページ: 31-36
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] J-PARCミュオン施設の紹介とミュオン分析の特徴や開発状況 (2021)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 雑誌名: 金属 巻: 91 ページ: 41-48
  • 査読あり
• [雑誌論文] J-PARC Muon Facility, MUSE (2020)
  • 著者名/発表者名: MIYAKE Yasuhiro
  • 雑誌名: Journal of Computer Chemistry, Japan 巻: 19 ページ: A12～A18
  • DOI: 10.2477/jccj.2020-0016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 線形加速器を用いた透過電子顕微鏡 (2020)
  • 著者名/発表者名: 三宮工, 新井善博, 永山國昭, 永谷幸則
  • 雑誌名: Isotope News 巻: 772 ページ: 26-29
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電子顕微鏡と加速器技術の融合―過去、現在、そして未来― (2020)
  • 著者名/発表者名: 永谷幸則
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 55 ページ: 231-244
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a bunch-width monitor for low-intensity muon beam below a few MeV (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Sue, M. Yotsuzuka, K. Futatsukawa, K. Hasegawa, T. Iijima, H. Iinuma, K. Inami, K. Ishida, N. Kawamura, R. Kitamura, Y. Kondo, T. Mibe, Y. Miyake, T. Morishita, Y. Nakazawa, M. Otani, N. Saito, K. Shimomura, Y. takeuchi, T. Ushizawa, T. Yamazaki, H. Yasuda
  • 雑誌名: Physical Review Accelerators and Beams 巻: 23 ページ: 022804(1-7)
  • DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.23.022804
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ミュオン摩擦冷却 (2021)
  • 著者名/発表者名: 永谷幸則
  • 学会等名: 第11回 Muon科学と加速器研究
• [学会発表] 透過型ミュオン顕微鏡 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山崎高幸
  • 学会等名: 第11回 Muon科学と加速器研究
• [学会発表] 走査ミュオン顕微鏡の生物・考古学および産業への展開 (2021)
  • 著者名/発表者名: 永谷幸則
  • 学会等名: 第4回文理融合シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 透過型ミュオン顕微鏡 (2021)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 日本物理学会 第76回年次大会
• [学会発表] ミュオン顕微鏡の現状報告 (2021)
  • 著者名/発表者名: 永谷幸則, 山崎高幸, 足立泰平, 安達利一, 大西純一, 後藤彰, Patrick Strasser, 名取寛顕, 三宅康博
  • 学会等名: 日本物理学会 第76回年次大会
• [学会発表] J-PARC MLFの大強度ミュオンビームで探る基礎物理 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山崎高幸
  • 学会等名: 日本物理学会 第76回年次大会
• [学会発表] Integration of arts and sciences by using negative muon non-destructive analysis at J-PARC MUSE (2021)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyake
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第181回春季講演大会国際セッション
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ミュオン顕微鏡 (2020)
  • 著者名/発表者名: 永谷幸則, Strasser Patric, 大石裕, 山崎高幸, 足立泰平, 三宅康博
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
• [学会発表] FZP-STEMによる位相と振幅の再構成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 永谷幸則, 富田雅人, 向中野信一, 村田和義, 百生敦
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
• [学会発表] 走査ミュオン顕微鏡の基礎技術 (2020)
  • 著者名/発表者名: 永谷幸則, Strasser Patric,名取寬顕,三宅康博
  • 学会等名: 日本物理学会 2020年秋季大会
• [学会発表] 透過型ミュオン顕微鏡用サイクロトロンの磁場測定および磁極の調整 (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 日本物理学会 2020年秋季大会
• [学会発表] 透過型ミュオン顕微鏡 (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 日本物理学会 2020年秋季大会
• [学会発表] J-PARC Muon Facility, MUSE (2020)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: 錯体化学会 第70回討論会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Scanning negative muon microscopy by muon-catalyzed fusion using tritium (2020)
  • 著者名/発表者名: Y.Nagatani
  • 学会等名: 3rd Asia Pacific Symposium on Tritium Science (APSOT-3)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 走査型および透過型のミュオン顕微鏡 (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第63回シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] ミュオンで物質内部を見る (2020)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: 第63回放射線化学討論会
  • 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第17回日本加速器学会年会
• [学会発表] ミュオンサイクロトロンの設計と製作 (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第17回日本加速器学会年会
• [備考] 高輝度ミュオンマイクロビームによる透過型ミュオン顕微鏡イメージング
  • URL: https://slowmuon.kek.jp/MuonMicroscopy.html
• [備考] 透過型ミュオン顕微鏡イメージング
  • URL: https://www2.kek.jp/imss/msl/MuonScience-G/Research/SlowMuon+.html