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特殊環境中性子単結晶構造解析装置SENJUの性能

Specs of special environment neutron single crystal diffractometer SENJU

鬼柳 亮嗣  ; 大原 高志   ; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 宗像 孝司*; 茂吉 武人*; 黒田 哲也*; 田村 格良  ; 及川 健一   ; 金子 耕士   ; 川崎 卓郎   

Kiyanagi, Ryoji; Ohara, Takashi; Nakao, Akiko*; Hanashima, Takayasu*; Munakata, Koji*; Moyoshi, Taketo*; Kuroda, Tetsuya*; Tamura, Itaru; Oikawa, Kenichi; Kaneko, Koji; Kawasaki, Takuro

J-PARC・MLFのBL18に設置されたTOF-Laue型単結晶中性子回折装置SENJUは、2012年にビームを受け入れ始め、現在共用装置としてユーザー実験が行なわれている。本装置は、無機物や低分子性物質、磁性体等を主な対象とし、特殊環境下での精密な構造解析を目的として開発された。特に、MLFの特徴である大強度の中性子を利用した微小単結晶での測定や、広い逆空間の効率的な測定を行うことが可能である。主要な試料環境装置である4K冷凍機は低温で駆動可能な2軸ゴニオメータを持っており、冷凍機本体を動かすことなく、また試料を取り出すことなく、低温下で試料を回転し方位を変更することができる。最大7Tの磁場を発生することのできる超電導マグネットでは、磁気散乱の測定に重要となる低波数領域(長波長領域: 4.4${AA}$ - 8.8${AA}$)にマグネット由来となるブラッグ反射が存在せず、また希釈冷凍機との組み合わせにより約40mKまでの冷却も可能である。測定されたデータに対しては、独自に開発された解析ソフトウェアSTARGazerを用いて可視化、方位決定、積分強度計算を行い、得られる指数と構造因子から外部ソフトを用いて構造解析を行っている。

SENJU is a TOF-Laue type neutron single crystal diffractometer built at BL18 in J-PARC/MLF and has been in operation since 2012. This instrument is designed to perform precise structure analyses of inorganic materials, small molecular materials and magnetic materials under special environment. With this instrument, highly efficient measurements of a small single crystal can be achieved utilizing the high flux white neutrons provided by J-PARC and multiple 2-dimentional detectors. 4K-cryostat is one of the most commonly used sample environment devices which is equipped with a 2-axis rotators at the cold head. Owing to this functionality, one can measure several different orientations of a sample without moving the cryostat nor without taking the sample out. The superconducting magnet which can generate 7T at most offers very clean data since no Bragg reflections originated from the magnet appear in the low-momentum transfer region. The measured data will be analyzed with a software called STARGazer, which can cover the visualization of the data, data reduction to histogram files, determination of the orientation matrixes and integration of peak intensity for further structure analyses.

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