High-pressure and high-temperature neutron-diffraction experiments using Kawai-type multi-anvil assemblies

河合型マルチアンビルセルを用いた高温高圧下における中性子散乱実験

佐野 亜沙美   ; 柿澤 翔*; 市東 力*; 服部 高典   ; 町田 真一*; 阿部 淳*; 舟越 賢一*; 鍵 裕之*

Sano, Asami; Kakizawa, Sho*; Shito, Chikara*; Hattori, Takanori; Machida, Shinichi*; Abe, Jun*; Funakoshi, Kenichi*; Kagi, Hiroyuki*

高温高圧下における中性子散乱実験のために、河合型マルチアンビルセル(MA6-8)を開発した。信号強度を確保しするために、1段目アンビルにはスリットおよびテーパーを施して開口角を確保した。中性子の透過率の高いSiCバインダーの焼結ダイアモンドを2段目アンビルに使用することで、最高23.1GPaにおいて充分な強度の信号を取得することに成功した。また超硬合金を2段目アンビルに使用した実験では16.2GPa, 973Kでのデータ取得に成功し、超硬合金製アンビルの有用性を示した。本研究により、J-PARCのPLANETにおいてこれまで利用されてきたMA6-6では到達できなかった温度・圧力条件をMA6-8が達成できることが示された。

We applied Kawai-type multi-anvil assemblies (MA6-8) for time-of-flight neutron-diffraction experiments to achieve high pressures and high temperatures simultaneously. To achieve sufficient signal intensities, the angular access to the sample was enlarged using slits and tapers on the first-stage anvils. Using SiC-binder sintered diamond for the second-stage anvils that transmits neutrons, sufficient signal intensities were achieved at a high-pressure of 23.1 GPa. A high-temperature experiment was also conducted at 16.2 GPa and 973 K, validating the use of tungsten carbide for the second-stage anvils. The present study reveals the capability of the MA6-8 cells in neutron-diffraction experiments to attain pressures and temperatures beyond the limits of the conventional MA6-6 cells used in the high-pressure neutron diffractometer PLANET at the MLF, J-PARC.