J-PARC超高圧中性子回折装置PLANETの最近の進展と現状

Recent developments and current status of high-pressure neutron diffractometer PLANET in J-PARC

服部 高典   ; 佐野 亜沙美   ; 町田 真一*; 阿部 淳*; 舟越 賢一*; 有馬 寛*

Hattori, Takanori; Sano, Asami; Machida, Shinichi*; Abe, Jun*; Funakoshi, Kenichi*; Arima, Hiroshi*

日本初となる高圧専用ビームラインPLANETは、運用開始から5年を迎えた。本講演では、その後の進展を紹介する。測定可能PT領域の拡大:PLANETでは、広い温度圧力範囲で実験できるようになっている。6軸プレスを用いた実験では、焼嵌めによるアンビル強度の増大および黒鉛ヒーターのTiC+AlOヒーターへの代替により、14GPa, 1800Kでの実験が可能となった。パリエジンバラプレス(PEプレス)を用いた実験では、アンビル先端を2.5mmまで小さくすることにより、約30GPaでの実験ができるようになった。測定データの品質向上:PEプレス使用時に、加圧によるピークブロードニングを防ぐために試料は液体圧媒体とともに加圧される。しかし、10GPa以上の圧力では、それらが固化し、ブロードニングを避けられなかった。これを解決するため、100Cまで加熱できるシステムを製作し、固化圧を20GPaまで拡大し、約20GPaまでの範囲でシャープな回折パターンを得られるようになった。新しい測定手法の確立:高温高圧下の巨視的情報を得るため、中性子カメラを用いたラジオグラフィーを試みた。小型の中性子カメラ(Minipix)を用いることで、試料近傍にカメラを設置することができ、高分解能(約200ミクロン)の画像が得られるようになった。

The first domestic high-pressure powder neutron diffractometer PLANET celebrated five years since its operation started. Here, we will introduce the current status and subsequent progress. Expansion of measurable PT region: In the experiments using a 6-axis press, in-situ observation at 14 GPa, 1800 K became possible by increasing the anvil strength by shrink fitting and replacing a graphite with a TiC + AlO heater. In experiments using the Paris Edinburgh Press (PE press), by reducing the anvil top to 2.5 mm in diameter, experiments at 30 GPa are possible. Improvement of measurement data quality: when using a PE press, samples are normally pressurized together with liquid pressure medium to avoid peak broadening. However, above 10 GPa, the medium solidifies and the peaks are broadened. To fix this problem, a system capable of heating the sample up to 100C was designed and now we can obtain sharp diffraction peaks up to 20 GPa. New measurement method: In order to obtain macroscale information of samples under high PT condition, we attempted neutron radiograph. By using a compact neutron camera, we can place a camera close to the sample and obtain high resolution images.