研究者詳細 - 清水　裕彦

論文 - 清水　裕彦

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山崎拓朗, 宮嶋茂之, 佐藤広海, 清水裕彦, 藤巻朗

電子情報通信学会技術研究報告. SCE, 超伝導エレクトロニクス 106 巻 ( 503 ) 頁： 7 - 12 2007年1月

出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

超伝導トンネル接合素子(以下STJ: Superconducting Tunnel Junction)は半導体検出器に比べてエネルギー分解能が一桁以上高く、非常に精度のよい検出ができる。その反面、面積を大きくすることができず有感領域が小さいといった問題がある。そこで我々はSTJの実効的有感面積を拡大させるために、STJ、アナログ-デジタル(AD)変換器、単一磁束量子(SFQ)信号処理回路を用いて構築できる多チャンネル検出器システムを考案した。このシステムの実現のための最初のステップとして超伝導AD変換器とSTJ検出器との統合を試みた。STJの動作状況はチャンバー内にSFQ回路の障害となり得る磁場を発生させるなど必ずしもSFQ回路の動作環境として相応しくない。我々はこの問題に対して磁気シールドなどの対策を施しSTJ用クライオスタット内での超伝導AD変換器の正常動作を確認した。

Small-angle neutron scattering (SANS) and dynamic light scattering (DLS) analyses of the initial aggregation process of tau by oxidative stress 査読有り

Sachio Naito, Susumu Ikeda, Hirohiko Shimizu, Hideki Mochizuki, Toru Yasuda, Yoshikuni Mizuno, Michihiro Furusaka, Satoru Fujiwara, Junichi Suzuki, keiji Wada

NEUROSCIENCE RESEARCH 58 巻頁： S176 - S176 2007年

超伝導検出器アレイを用いたテラヘルツイメージング

有吉誠一郎, 大谷知行, ドブロユアドリアン, 松尾宏, 佐藤広海, 田井野徹, 川瀬晃道, 清水裕彦

電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス 106 巻 ( 403 ) 頁： 59 - 63 2006年12月

出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

電波と光波の境界領域に位置するテラヘルツ波は、物質に対する透過性と吸収スペクトルを利用した物質同定性を併せ持つなど、他の波長帯では見られない特長を有し、産業分野の製造ラインなどでの非破壊透視検査、薬品検査や癌診断などの医薬分野応用、天文観測研究など、様々な分野での応用が期待されている。しかし、このバンドで超高感度かつ短時間イメージングを行うために必要な多素子検出技術は未開拓である。そこで我々は、超伝導トンネル接合素子(STJ)を用いた超高感度テラヘルツ光検出器とそのイメージングアレイ化に向けた研究開発を行っている。検出器1画素の膜構造は、ニオブ超伝導体の平面アンテナと超伝導マイクロストリップラインをSTJ素子で橋渡ししており、光子誘起トンネル現象を検出原理とする。本稿では、STJ検出器の概要とリニアアレイを用いたイメージング試験結果とともに、その将来性について述べる。

THz波検出用基板吸収型超伝導トンネル接合素子

田井野徹, 石井宏和, 吉村正太, 明連広昭, 高田進, 大谷知行, 有吉誠一郎, 佐藤広海, 清水裕彦, 川瀬晃道

電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス 106 巻 ( 403 ) 頁： 53 - 57 2006年12月

出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年テラヘルツ波は工学、医学、理学など様々な分野で注目を集めている。我々はテラヘルツ波の新たな検出器として、超伝導トンネル接合素子(STJ)に着目し、その検出器開発を行っている。我々の提案する検出器は、STJ直下に存在する基板に対してテラヘルツ波を照射して、基板内で発生するフォノンを利用する"基板吸収型STJ"である。本論文では、基板吸収型STJを用いたテラヘルツ波検出のこれまでの実験について報告する。

Thermal neutron refraction by material prism 査読有り

Shinohara, T; Hirota, K; Adachi, T; Ikeda, K; Shimizu, HM; Suzuki, JI; Oku, T

PHYSICA B-CONDENSED MATTER 385-86 巻頁： 1232 - 1235 2006年11月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physica B: Condensed Matter

Neutron refractive optics is a powerful tool for beam focusing due to its large effective aperture compared to reflective optics. Because neutron refraction angle decreases with shorter wavelengths, the application of refractive optics has been restricted to the cold neutron range. To expand the applicable wavelength range, we have developed a new refractive optics using an amorphous perfluoropolymer. This refractive optics is composed of several hundred thin sheets, each of which has a large number of grooves on the top surface. The refraction experiment was performed at the H-8 beam port of KENS, and it was confirmed that the thermal neutron beam can be refracted using this material prism. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/j.physb.2006.05.418

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Moire fringes of cold neutron with large divergence angle 査読有り

Taketani, K; Funahashi, H; Seki, Y; Hino, M; Kitaguchi, M; Otake, Y; Shimizu, HM

PHYSICA B-CONDENSED MATTER 385-86 巻頁： 1222 - 1224 2006年11月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physica B: Condensed Matter

Moiré fringes were observed as a bright and high-contrast image using a neutron spin interferometer with a relatively divergent cold neutron beam at the MINE2 beam line of JRR-3M. The two spin states were selectively deflected with the relative angle in the range of 92-184 nrad on transmission through the magnetic field gradient in the range of 3.2-6.4 G/cm produced by a 5 cm long quadrupole electromagnet. We analyzed the result with a first-order calculation taking into account the finite beam divergence and found that the beam divergence is required to be less than the angular separation of individual Moiré loci, for the observation of Moiré fringes, and is not required to be less than the angular separation of the two beam paths. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/j.physb.2006.05.412

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Development of a multichannel parabolic guide for thermal neutron beam focusing 査読有り

Yamada, S; Shinohara, T; Sasao, H; Oku, T; Suzuki, JI; Matsue, H; Shimizu, HM

PHYSICA B-CONDENSED MATTER 385-86 巻頁： 1243 - 1246 2006年11月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physica B: Condensed Matter

We have developed a multichannel parabolic guide for thermal neutron beam focusing. The guide was designed with multichannel structure, seven channels in the present case, to focus a neutron beam with wide cross section effectively. The multichannel structure is made with parabolically bent NiC/Ti supermirrors with critical reflection angles m = 3.0 and 3.6 times as much as that of nickel and thickness of 0.55 mm. The guide consists of two focusing devices with each length of 900 mm, which are separated by a gap of 150 mm for neutron beta decay experiments. The focal length of the guide is 995 mm away from the exit of the guide. The cross section of the guide is 90 × 20 mm2 at the entrance and 52.3 × 12.1 mm2 at the exit. The guide was installed at a thermal neutron beam line for neutron-induced prompt gamma-ray analysis (PGA) of JRR-3M in JAEA with straight supermirror guides with m = 3.0. Focusing properties of the parabolic guide were measured at the focal point with a CCD imaging system and we obtained a gain of 9.6 and 4.1 in peak flux compared with those in cases of using the vacuum tube and the straight guide, respectively. The parabolic guide has been successfully used to enhance the efficacy of PGA and have also applied to neutron beta decay experiments. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/j.physb.2006.05.420

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Development of measurement system of neutron β decay 査読有り

Mishima, K; Yamada, S; Sato, H; Hirota, K; Shinohara, T; Morishima, T; Suzuki, JI; Oku, T; Shimizu, HM

PHYSICA B-CONDENSED MATTER 385-86 巻頁： 1219 - 1221 2006年11月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physica B: Condensed Matter

Precise measurement of neutron β decay allows determining the coupling constant of weak interaction independent of any nuclear structure. We have developed measurement system of neutron β decay at a thermal neutron beamline in JRR-3, JAEA. By using coincidence technique of two kinds of detectors, we have succeeded in detecting the signal of neutron β decay with S/N of 0.63 and count rate of 0.40 cps. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/j.physb.2006.05.414

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Development of neutron Anger-camera detector based on flatpanel PMT 査読有り

Hirota, K; Satoh, S; Sakai, K; Shinohara, T; Ikeda, K; Mishima, K; Yamada, S; Oku, T; Suzuki, J; Furusaka, M; Shimizu, HM

PHYSICA B-CONDENSED MATTER 385-86 巻頁： 1297 - 1299 2006年11月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physica B: Condensed Matter

A neutron scintillating detector and its data taking system have been developed for neutron scattering measurement. A 64-channel flatpanel photomultiplier is used for the Anger-camera method. The detection efficiency of γ-ray background is very low in the use of the ZnS/6LiF scintillator. The spatial resolution is less than 1 mm. The effective area of this detector is around 25 cm2, and it is easy to expand it to a larger area with small dead space using the multi-photomultiplier tubes system. The fast DAQ system has 10-bit 100 MHz flash ADCs, FPGA chips and USB2.0 device. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/j.physb.2006.06.058

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A magnetic neutron lens based on an extended Halbach-type permanent sextupole magnet 査読有り

Oku, T; Yamada, S; Sasao, H; Suzuki, JI; Shinohara, T; Hirota, K; Ikeda, K; Tsuzaki, T; Kiyanagi, Y; Furusaka, M; Shimizu, HM

PHYSICA B-CONDENSED MATTER 385-86 巻頁： 1225 - 1228 2006年11月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physica B: Condensed Matter

We have developed a magnetic neutron lens (MNL) based on an extended Halbach-type permanent sextupole magnet. The effective aperture size is 30 mm in diameter and the length is 2400 mm. The sextupole magnetic field distribution |B|=(G/2) r2 with the gradient coefficient G=10,660±530 T/m2 are generated inside the magnet, where r is the distance from the magnet center axis. The neutron-focusing property is investigated by using pulsed polarized neutrons. The obtained results are discussed in comparison with numerical simulation results. The application to the focusing-geometry small-angle neutron scattering experiments is discussed. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/j.physb.2006.05.416

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Focusing and polarized neutron ultra-small-angle scattering spectrometer (SANS-J-II) at Research Reactor JRR3, Japan 査読有り

Koizumi S., Iwase H., Suzuki J.i., Oku T., Motokawa R., Sasao H., Tanaka H., Yamaguchi D., Shimizu H.M., Hashimoto T.

Physica B: Condensed Matter 385-86 巻頁： 1000 - 1006 2006年11月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physica B: Condensed Matter

By employing focusing lenses of sextupole permanent magnet and biconcave MgF2 crystal, and high-resolution photomultiplier, SANS-J (pinhole small-angle neutron scattering spectrometer at research reactor JRR3, Tokai) was reconstructed to focusing and polarized neutron ultra-small-angle scattering spectrometer (SANS-J-II). Consequently, an accessible minimum wave number qmin was improved from 3×10-3 Å-1 to 3×10-4 Å-1. Furthermore, we added 3He sub-detectors with an analyzer super mirror at a sample position. With this setup, we perform polarization analysis at high q (>0.2 Å-1) in order to quantitatively discriminate spin incoherent scattering from hydrogen or to perform spin contrast variation, by a dynamic nuclear polarization method (>0.2 Å-1). © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/j.physb.2006.05.320

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Superconducting Detector Array for Terahertz Imaging Applications

Ariyoshi Seiichiro, Otani Chiko, Dobroiu Adrian, MATSUO Hiroshi, SATO Hiromi, TAINO Tohru, KAWASE Kodo, SHIMIZU Hirohiko M.

Japanese journal of applied physics. Pt. 2, Letters 45 巻 ( 37 ) 頁： L1004 - L1006 2006年10月

Superconducting detector array for terahertz imaging applications 査読有り

Ariyoshi, S; Otani, C; Dobroiu, A; Matsuo, H; Sato, H; Taino, T; Kawase, K; Shimizu, HM

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 2-LETTERS & EXPRESS LETTERS 45 巻 ( 37-41 ) 頁： L1004 - L1006 2006年10月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Japanese Journal of Applied Physics, Part 2: Letters

We designed, fabricated, and characterized a superconducting detector array for terahertz imaging applications. To evaluate the optical performance as an imaging array, we measured the spectral response of a 5-pixel linear array detector, and confirmed its sensitivity peaks to be at the same frequency within accuracy of one percent in the range of 0.65 THz. The frequency peaks are also in good agreement with a numerical calculation. This linear array was tested in the nondestructive imaging of a metallic pattern and an integrated-circuit card, and allowed the shortening of the total acquisition time. High fabrication yield of about 99% was achieved for single superconducting tunnel junctions, which led to 90% yield for the detectors. ©2006 The Japan Society of Applied Physics.

DOI： 10.1143/JJAP.45.L1004

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超伝導トンネル接合素子を用いたテラヘルツ波検出器アレイの開発とイメージング

大谷知行, 有吉誠一郎, 田井野徹, 川瀬晃道, 佐藤広海, 清水裕彦

電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス 105 巻 ( 629 ) 頁： 1 - 6 2006年2月

出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

テラヘルツ波は、適度な物質透過性と空間分解能や指紋スペクトルによる物質同定能力といった魅力的な特長を有し、近年の発生・分光手法の進展にともないイメージングをはじめとする様々な応用が提案されてきている。一方で、イメージングデバイスの開発は進んでおらずアレイ型の高性能検出器が求められている。我々は、テラヘルツイメージングの新デバイス開発として、超伝導トンネル接合素子を用いた2種の検出器の開発と応用開拓を進めている。本稿では、光補助トンネリングを用いた検出器アレイ、および、基板吸収を用いた広帯域検出器のそれぞれについて、検出器の概要、動作原理、性能、及び、イメージングに向けた取り組みについて紹介する。

Direct and Indirect Detection of Terahertz Waves using a Nb-based Superconducting Tunnel Junction 査読有り

Otani Chiko, Nakano Ran, Taino Tohru, Shibuya Takayuki, Ariyoshi Seiichiro, Yoshimura Shota, Myoren Hiroaki, Sato Hiromi, Shimizu Hirohiko M., Takada Susumu, Kawase Kodo

7TH EUROPEAN CONFERENCE ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY (EUCAS'05) 43 巻 ( 1 ) 頁： 1303 - 1306 2006年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：Journal of Physics: Conference Series

We are developing a broadband THz detectors using Nb-based superconducting tunnel junctions. We found two components in a current signal for 1-2 THz pulse input. From the comparison of results obtained for the signals, the frequency response for the different size of STJs and the STJs fabricated on different substrate materials, we demonstrate that they correspond to photons absorbed with the superconductor electrode (referred as 'direct' component) and phonons generated by photons absorbed with the substrate (referred as 'phononmediated' component). © 2006 IOP Publishing Ltd.

DOI： 10.1088/1742-6596/43/1/318

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論文 - 清水 裕彦

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