超高圧中性子回折装置の建設と高温高圧下中性子回折実験の実現

Construction of high-pressure neutron diffractometer PLANET and the realization of high-pressure and high-temperature neutron experiments

服部 高典   ; 佐野 亜沙美   ; 有馬 寛*

Hattori, Takanori; Sano, Asami; Arima, Hiroshi*

超高圧中性子回折装置PLANETは、J-PARC物質・生命科学実験施設のBL11に建設された世界初の高温高圧実験専用の中性子分光器である。地球深部の鉱物中の水、水酸基が地球の物性に及ぼす影響を調べるために建設された。高温高圧発生に優れたマルチアンビル型高圧発生装置「圧姫」を擁し、約16万気圧1000C下の中性子回折実験が行えるようになっている。その最大の特徴は、上記の極端条件下での中性子回折実験が行えることに加え、高圧実験ではとかく不可避とみなされがちな高圧試料セルからのBragg Peakの混入を完全に防ぎ、高温高圧下でも大変きれいな回折パターンを得ることができる点である。このような特徴から高温高圧下でも、正確な結晶構造解析や、非晶質・液体の構造解析ができるようになっている。本発表では、装置の建設の歴史(失敗談)とともに、確認された装置性能、最近得られた成果、将来の発展に関して発表する。

High-Pressure Neutron Diffractometer PLANET constructed at BL11 in MLF is the first neutron spectrometer dedicated to high-pressure and high-temperature (high-PT) experiments. This aims at revealing the effects of water on the physical properties of the Earth. The beamline is equipped with the multi-anvil press "ATSUHIME" that can generate high-PT condition very stably, and is able to conduct high-PT neutron experiments at 16 GPa and 1000C. The most characteristic feature of the beamline is, beside the above high-PT generation capability, that we can obtain very clean diffraction patterns with no Bragg peaks from sample surroundings, such as a heater and anvils. These characters enable us to analyze the structure not only of crystals, but also of liquids and amorphous solids. In this talk, I will introduce the performance of the spectrometer, recent results and future plan of the PLANET, together with the history of the construction.