高圧力下単結晶中性子散乱実験のための技術開発と磁性研究への応用

Development of technique for high-pressure single-crystal neutron scattering and its application to studies of magnetic materials

長壁 豊隆  

Osakabe, Toyotaka

本稿では、10GPaの高圧力下で単結晶中性子回折実験を行うための新しい機器開発について紹介する。まず、サポート型SiCアンビルとキュレットに窪みを持ったWCアンビルを組合せたハイブリッドアンビルについて紹介する。液体圧力媒体の静水圧性は高圧力下単結晶回折実験にとって極めて重要な因子となる。種々の液体について高圧力下の静水圧性を調べた結果を次に紹介する。最後に、多くの円形状スーパーミラーを備えた熱中性子集光装置の開発について紹介する。この装置は、高圧セルに封入された微小な試料からの微弱な中性子反射シグナルを補うことができるものである。また、開発したこれらの要素技術を用いた研究の例として、4f電子系化合物のPrFePとHoBCに対する高圧力下単結晶中性子磁気回折実験の結果を紹介する。

In this article, a new high-pressure apparatus for single-crystal magnetic neutron diffraction under 10 GPa is described. First, new hybrid-anvil, which is composed of an opposed pair of a supported SiC anvil and a tungsten carbide (WC) anvil with a center-dimpled culet, is introduced. Next, results of an investigation of pressure-transmitting media are shown. The hydrostaticity of the media is essential for the single-crystal diffraction experiments. Finally, a thermal neutron focusing device with a lot of curved supermirrors is shown. The device can compensate weak magnetic signals from tiny samples in high-pressure cells. As examples of the studies using the apparatus, the high-pressure single-crystal magnetic neutron diffraction experiments on 4f-electron systems PrFeP and HoBC are taken up.